34.10: Morfogénese

A morfogénese vegetal—o desenvolvimento da forma e estrutura de uma planta—envolve vários processos de desenvolvimento sobrepostos, incluindo o crescimento e diferenciação celular. As células precursoras diferenciam-se em tipos celulares específicos, que são organizados nos tecidos e sistemas de órgãos que compõem a planta funcional.

O crescimento das plantas e a diferenciação celular estão sob um controlo hormonal complexo. As hormonas vegetais regulam a expressão genética, muitas vezes em resposta a estímulos ambientais. Por exemplo, muitas plantas formam flores. Ao contrário de caules e raízes, as flores não crescem ao longo da vida de uma planta. A floração envolve uma mudança na identidade dos meristemas—regiões da planta que contêm células ativamente em divisão que formam novos tecidos.

Além de sinais internos, sinais ambientais—como temperatura e duração do dia—desencadeiam a expressão de genes de identidade meristemática. Os genes de identidade meristemática permitem a conversão do meristema apical do rebento em meristema de inflorescência, permitindo que o meristema produza estruturas florais em vez de vegetativas.

O meristema de inflorescência produz o meristema floral. As células do meristema floral diferenciam-se em um dos órgãos florais—sépalas, pétalas, estames ou carpelos—de acordo com a sua posição radial, que dita a expressão dos genes de identidade dos órgãos.

A hipótese ABC afirma que os quatro órgãos florais formam-se sob a direção de três classes de genes de identidade de órgãos: A, B, e C. Se apenas os genes A forem expressos, formam-se as sépalas. Se apenas os genes C forem expressos, são produzidos os carpelos. A co-expressão dos genes B e C dá origem a estames, enquanto que a dos genes A e B produz pétalas.

Resumindo, a floração—e outros aspectos da morfogénese vegetal—está condicionada a múltiplos processos de desenvolvimento sobrepostos.

A morfogénese da planta é o desenvolvimento da forma e estrutura da planta. Muitos processos sobrepostos e fatores ambientais Contribuem para a morfogénese da planta. Entre estes processos estão o crescimento, a diferenciação celular, e a comunicação célula a célula.

O crescimento inclui a divisão e o alongamento celular. Durante a divisão celular, a simetria, a taxa, e plano ou orientação da divisão influencia grandemente o destino de uma célula. Por exemplo, células de guarda, que controlam a troca de gases nas plantas, normalmente, se formam através de divisão assimétrica e por uma mudança no plano de divisão da célula.

No entanto, na maioria das plantas o crescimento é causado por alongamento, que é a ampliação permanente de células diferenciadas. As células vegetais se expandem principalmente tomando água. A maior parte da água é armazenada em um grande vacúolo central.

A divisão celular e o alargamento da célula determina a forma e a direção do crescimento. No entanto, este processo varia entre os diferentes tipos de células vegetais. A especificação de células vegetais imaturas em células de tipos distintos é chamada diferenciação celular e é também um componente crítico de morfogénese da planta.

A diferenciação da célula é guiada por alterações na expressão genética, que inativam ou ativam os genes codificadores de proteínas. A comunicação célula a célula provavelmente regula a expressão de genes que influenciam a diferenciação celular. Por exemplo, a epiderme da raiz Da Arabidopsis thaliana produz células ciliares e células epidérmicas sem pelos.

As células epidérmicas imaturas contactando uma célula cortical se diferenciam em células sem pelos, enquanto aquelas em contacto com duas células corticais se desenvolvem em células de raiz ciliada. Este padrão está associado a expressão diferencial de genes. Os fatores ambientais, como a luz, a temperatura, e a disponibilidade de água e nutrientes, também influenciam muito na morfologia vegetal.