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34.9: Morphogenese
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Morphogenesis
 
PROTOKOLLE

34.9: Morphogenesis

34.9: Morphogenese

Plant morphogenesis—the development of a plant’s form and structure—involves several overlapping developmental processes, including growth and cell differentiation. Precursor cells differentiate into specific cell types, which are organized into the tissues and organ systems that make up the functional plant.

Plant growth and cell differentiation are under complex hormonal control. Plant hormones regulate gene expression, often in response to environmental stimuli. For example, many plants form flowers. Unlike stems and roots, flowers do not grow throughout a plant’s life. Flowering involves a change in the identity of meristems—regions of the plant containing actively-dividing cells that form new tissues.

In addition to internal signals, environmental cues—such as temperature and day length—trigger the expression of meristem identity genes. Meristem identity genes enable the conversion of the shoot apical meristem into the inflorescence meristem, allowing the meristem to produce floral rather than vegetative structures.

The inflorescence meristem produces the floral meristem. Cells in the floral meristem differentiate into one of the flower organs—sepals, petals, stamens, or carpels—according to their radial position, which dictates the expression of organ identity genes.

The ABC hypothesis posits that the four flower organs form under the direction of three classes of organ identity genes: A, B, and C. If only A genes are expressed, sepals form. If only C genes are expressed, carpels are produced. Co-expression of B and C genes gives rise to stamens, whereas that of A and B genes produces petals.

In summary, flowering—and other aspects of plant morphogenesis—are contingent on multiple, overlapping developmental processes.

Die Pflanzenmorphogenese – die Entwicklung der Form und Struktur einer Pflanze – umfasst mehrere sich überschneidende Entwicklungsprozesse, einschließlich Wachstum und Zelldifferenzierung. Vorläuferzellen unterscheiden sich in bestimmte Zelltypen, die in die Gewebe und Organsysteme, aus denen die funktionelle Pflanze bestehen, organisiert sind.

Pflanzenwachstum und Zelldifferenzierung stehen unter komplexer hormoneller Kontrolle. Pflanzenhormone regulieren die Genexpression, oft als Reaktion auf Umweltreize. Zum Beispiel bilden viele Pflanzen Blumen. Im Gegensatz zu Stielen und Wurzeln wachsen Blumen nicht im Laufe des Lebens einer Pflanze. Die Blüte beinhaltet eine Veränderung der Identität von Meristemen – Regionen der Pflanze, die aktiv spaltende Zellen enthalten, die neues Gewebe bilden.

Zusätzlich zu internen Signalen lösen Umwelthinweise – wie Temperatur und Tageslänge – die Expression von Meristem-Identitätsgenen aus. Meristem-Identitätsgene ermöglichen die Umwandlung des triebförmigen Meristem in den Blütenstand Meristem, so dass der Meristem eher florale als vegetative Strukturen produzieren kann.

Der Blütenstand Meristem produziert den floralen Meristem. Zellen im floralen Meristem unterscheiden sich in einem der Blütenorgane – Kelchblätter, Blütenblätter, Stamens oder Karpel – entsprechend ihrer radialen Position, die den Ausdruck von Organidentitätsgenen diktiert.

Die ABC-Hypothese geht davon aus, dass sich die vier Blütenorgane unter der Leitung von drei Klassen von Organidentitätsgenen bilden: A, Bund C. Wenn nur A-Gene exprimiert werden, bilden sich Kelchblätter. Wenn nur C-Gene exprimiert werden, werden Karpeln produziert. Die Koexpression von B- und C-Genen führt zu Stamen, während die von A- und B-Genen Blütenblätter produziert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Blüte – und andere Aspekte der Pflanzenmorphogenese – von mehreren, sich überschneidenden Entwicklungsprozessen abhängig sind.


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