Back to chapter

34.9:

Morfogenese

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Morphogenesis

Languages

Share

Plantmorfogenese is de ontwikkeling van de vorm en structuur van een plant. Veel overlappende processen en omgevingsfactoren dragen bij aan de morfogenese. Voorbeelden van deze processen zijn groei, celdifferentiatie en communicatie tussen cellen. Onder groei vallen celdeling en celgroei. Bij de celdeling hebben de symmetrie, snelheid en oriëntatie van de deling een grote invloed op de celdifferentiatie. Zo vormen sluitcellen, die gaswisseling in planten verzorgen, zich meestal door asymmetrische deling en door verandering in de oriëntatie van de celdeling. Maar de meeste groei van planten komt door celgroei, de permanente vergroting van gedifferentieerde cellen. Plantencellen worden vooral groter door water op te nemen. Het meeste water komt in een grote centrale vacuole. Celdeling en celgroei bepalen de vorm en groeirichting van een plant. Deze processen variëren echter tussen verschillende plantencellen. Onvolgroeide plantencellen veranderen in specifieke celtypen bij de celdifferentiatie, een belangrijk onderdeel van de plantmorfogenese. Celdifferentiatie wordt gestuurd door veranderingen in genexpressie, die eiwit-coderende genen activeren of deactiveren. Communicatie tussen cellen reguleert waarschijnlijk de expressie van genen die celdifferentiatie beïnvloeden. Zo produceert de wortelepidermis van Arabidopsis thaliana haarcellen en haarloze cellen van de epidermis. Onvolwassen epidermiscellen die grenzen aan één corticale cel differentiëren tot haarloze cellen, terwijl cellen die grenzen aan twee corticale cellen zich tot wortelhaarcellen ontwikkelen. Dit patroon gaat samen met gewijzigde genexpressie. Omgevingsfactoren als licht, temperatuur en de beschikbaarheid van water en nutriënten hebben ook grote invloed op de plantmorfologie.

34.9:

Morfogenese

Morfogenese van planten – de ontwikkeling van de vorm en structuur van een plant – omvat verschillende overlappende ontwikkelingsprocessen, waaronder groei en celdifferentiatie. Precursorcellen differentiëren zich tot specifieke celtypen, die zijn georganiseerd in de weefsels en orgaansystemen waaruit de functionele plant bestaat.

Plantengroei en celdifferentiatie staan onder complexe hormonale controle. Plantenhormonen reguleren de genexpressie, vaak als reactie op prikkels uit de omgeving. Veel planten vormen bijvoorbeeld bloemen. In tegenstelling tot stengels en wortels groeien bloemen niet gedurende het hele leven van een plant. Bloei omvat een verandering in de identiteit van meristemen – gebieden van de plant die actief delende cellen bevatten die nieuwe weefsels vormen.

Naast interne signalen triggeren omgevingsfactoren – zoals temperatuur en daglengte – de expressie van meristeem-identiteitsgenen. Meristeem-identiteitsgenen maken de omzetting van het apicale meristeem van de scheut in het bloeiwijze meristeem, waardoor het meristeem bloemige in plaats van vegetatieve structuren kan produceren.

Het bloeiwijze meristeem produceert het bloemenmeristeem. Cellen in het bloemenmeristeem differentiëren in een van de bloemorganen – kelkblaadjes, bloembladen, meeldraden of vruchtbladen – volgens hun radiale positie, die de expressie van orgaanidentiteitsgenen dicteert.

De ABC-hypothese stelt dat de vier bloemorganen worden gevormd onder leiding van drie klassen van orgaanidentiteitsgenen: A , B en C. Als alleen A- genen tot expressie worden gebracht, ontwikkelen kelkblaadjes. Als alleen C- genen tot expressie worden gebracht, worden vruchtbladen geproduceerd. Co-expressie van B- en C- genen leidt tot meeldraden, terwijl die van A- en B- genen bloemblaadjes produceert.

Samenvattend: de bloei – en andere aspecten van de morfogenese van planten – zijn afhankelijk van meerdere, overlappende ontwikkelingsprocessen.

Suggested Reading

Huijser, P., and M. Schmid. 2011. “The Control of Developmental Phase Transitions in Plants.” Development 138 (19): 4117–29. [Source]

Irish, Vivian. 2017. “The ABC Model of Floral Development.” Current Biology 27 (17). [Source]