Back to chapter

34.9:

מורפוגנזה

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

מורפוגנזה של הצמח היא התפתחות צורתו ומבנהו של הצמח. תהליכים חופפים רבים וגורמים סביבתיים תורמים למורפוגנזה של הצמח בין התהליכים הללו ניתן למנות צמיחה, בידול תאים ותקשורת בין תא לתא. הצמיחה כוללת חלוקת תאים והתארכות.במהלך חלוקת תאים, הסימטריה, הקצב והמישור או כוון של החלוקה משפיעים מאוד על גורלו של התא. לדוגמה, תאי שמירה, השולטים על חילופי הגזים בצמחים, נוצרים בדרך כלל באמצעות חלוקה א-סימטרית ועל ידי שינוי במישור חלוקת התא. עם זאת, מרבית צמיחת הצומח נגרמת כתוצאה מהתארכות שהיא הגדלה קבועה של תאים מובחנים.תאי צמחים מתרחבים בעיקר על ידי נטילת מים. מרבית המים מאוחסנים בשקע מרכזי גדול. חלוקת תאים והגדלת התא קובעים את צורת הצמח ואת כיוון הצמיחה שלו.עם זאת, תהליכים אלה משתנים בין סוגים שונים של תאי צמחים. המפרט של תאים צמחיים לא בשלים לסוגי תאים מובחנים נקרא בידול תאים והוא גם מרכיב קריטי במורפוגנזה של הצמח. בידול תאים מונחה על ידי שינויים בביטוי גנים, המפעילים או לא-מפעילים גנים המקודדים חלבונים.תקשורת בין תא לתא מווסתת ככל הנראה את הביטוי של גנים המשפיעים על בידול התא. לדוגמא, אפידרמיס השורש של תודרנית לבנה מייצר תאי שיער ותאי אפידרמיס ללא שיער. תאי אפידרמיס לא בשלים הנוגעים בקשר לתא קליפה אחת מבדילים לתאים חסרי שיער, ואילו אלו המפנים לשני תאי קליפה מתפתחים לתאי שיער שורש.דפוס זה קשור לביטוי גנים דיפרנציאלי. גורמים סביבתיים כמו אור, טמפרטורה וזמינות מים וחומרים מזינים משפיעים מאוד על מורפולוגיית הצמח.

34.9:

מורפוגנזה

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.

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]