Эпидермис (ботаника) - Epidermis (botany)

Для использования в других целях см. Эпидермис.

Поперечное сечение лен стебель растения:
1. сердцевина
2. протоксилема
3. ксилема
4. флоэма
5. склеренхима (лубяное волокно )
6. кора
7. эпидермис

В эпидермис (от Греческий ἐπιδερμίς, что означает «поверх кожи») представляет собой один слой клеток, покрывающий листья, цветы, корни и стебли из растения. Он образует границу между растением и внешней средой. Эпидермис выполняет несколько функций: защищает от потери воды, регулирует газообмен, выделяет метаболические соединения и (особенно в корнях) поглощает воду и минеральные вещества. Эпидермис большинства листьев показывает дорсовентральная анатомия: верхняя (адаксиальная) и нижняя (абаксиальная) поверхности имеют несколько разную конструкцию и могут выполнять разные функции. Древесные стебли и некоторые другие стеблевые структуры, такие как картофель клубни произвести вторичное покрытие, называемое перидерма заменяет эпидермис в качестве защитного покрытия.

Описание

Эпидермис - это самый внешний слой клеток первичного тела растения. В некоторых более ранних работах клетки эпидермиса листа рассматривались как специализированные паренхима клетки[1] но устоявшееся современное предпочтение уже давно состоит в том, чтобы классифицировать эпидермис как кожную ткань, тогда как паренхима классифицируется как наземная ткань.[2] Эпидермис является основным компонентом системы кожных тканей листьев (схематически показано ниже), а также стеблей, корней, цветов, фруктов и семян; это обычно прозрачный (В эпидермальных клетках меньше хлоропластов или они полностью отсутствуют, за исключением замыкающих клеток.)

Клетки эпидермиса структурно и функционально изменчивы. Большинство растений имеют эпидермис толщиной в один слой клеток. Некоторые растения любят Фикус эластичный и Пеперомия, которые имеют периклинальное клеточное деление в протодерме листьев, имеют эпидермис с множеством слоев клеток. Эпидермальные клетки тесно связаны друг с другом и обеспечивают механическую прочность и защиту растений. Стенки клеток эпидермиса надземных частей растений содержат Cutin, и покрыты кутикула. Кутикула снижает потери воды в атмосферу, иногда покрывается воск в гладких листах, гранулах, пластинах, трубках или нитях. Слои воска придают некоторым растениям беловатый или голубоватый цвет поверхности. Поверхностный воск действует как барьер для влаги и защищает растение от сильного солнечного света и ветра.[3] Нижняя сторона многих листьев имеет более тонкую кутикулу, чем верхняя сторона, а листья растений из сухого климата часто имеют утолщенную кутикулу для экономии воды за счет уменьшения транспирации.[нужна цитата ]

Схема внутренней анатомии листа в мелком масштабе

Эпидермальная ткань включает несколько типов дифференцированных клеток: эпидермальные клетки, замыкающие клетки, вспомогательные клетки и эпидермальные волоски (трихомы ). Эпидермальные клетки самые многочисленные, крупные и наименее специализированные. Обычно они более удлиненные у листьев однодольные чем в тех из двудольные.

Схема анатомии листа среднего масштаба

Трихомы или волосы вырастают из эпидермиса у многих видов. В корневом эпидермисе эпидермальные волосы, называемые корневые волоски распространены и специализируются на поглощении воды и минеральных питательных веществ.

У растений с вторичный рост, эпидермис корней и стеблей обычно заменяется перидермой под действием пробка камбий.

Комплекс стомы

Стома в помидор лист (изображение микроскопа)
Основные статьи: Стома и Предохранительной ячейки

Эпидермис листа и стебля покрыт порами, называемыми устьица (петь., стома), часть комплекс стомы состоящий из пор, окруженных с каждой стороны хлоропластами. замыкающие клетки, и от двух до четырех вспомогательные ячейки в которых отсутствуют хлоропласты. Комплекс устьиц регулирует обмен газов и водяного пара между наружным воздухом и внутренней частью листа. Обычно устьиц больше над абаксиальным (нижним) эпидермисом листа, чем над (адаксиальным) верхним эпидермисом. Исключение составляют плавающие листья, у которых большая часть устьиц или все они находятся на верхней поверхности. Вертикальные листья, как у многих травы, часто имеют примерно одинаковое количество устьиц на обеих поверхностях. Стома ограничена двумя замыкающими клетками. Замыкающие клетки отличаются от клеток эпидермиса по следующим аспектам:

  • На вид замыкающие клетки имеют бобовидную форму, а эпидермальные клетки имеют неправильную форму.
  • Замыкающие клетки содержат хлоропласты, поэтому они могут производить пищу путем фотосинтеза (эпидермальные клетки наземных растений не содержат хлоропластов).
  • Защитные клетки - единственные клетки эпидермиса, которые могут производить сахар. Согласно одной теории, на солнечном свете концентрация ионов калия (K +) увеличивается в замыкающих клетках. Это вместе с образующимися сахарами снижает водный потенциал в замыкающих клетках. В результате вода из других клеток попадает в замыкающие клетки путем осмоса, поэтому они набухают и становятся тургучными. Поскольку замыкающие клетки имеют более толстую целлюлозную стенку на одной стороне клетки, то есть на стороне вокруг устьичной поры, набухшие замыкающие клетки изгибаются и открывают устьица.

Ночью сахар расходуется, и вода покидает замыкающие клетки, поэтому они становятся вялыми, а устьичные поры закрываются. Таким образом они уменьшают количество водяного пара, выходящего из листа.

Дифференцировка клеток в эпидермисе

Сканирующий электронный микроскоп изображение Никотиана Алата эпидермис листа, показывая трихомы (волосовидные придатки) и устьица (прорези в форме глаз, видны при полном разрешении)

Эпидермис растений состоит из трех основных типов клеток: ячейки тротуара, замыкающие клетки и их вспомогательные ячейки, которые окружают устьица и трихомы, иначе известные как листовые волоски. Эпидермис лепестков также образует разновидность трихом, называемых конические ячейки.[нужна цитата ]

Трихомы развиваются на определенной фазе во время лист разработка под контролем двух основных спецификаций трихом гены: ТТГ и GL1. Процесс может контролироваться гормоны растений гиббереллины, и даже если не полностью контролировать, гиббереллины, безусловно, влияют на развитие листовых волосков. GL1 причины эндорепликация, тиражирование ДНК без последующего деление клеток а также расширение клеток. GL1 включает экспрессию второго гена образования трихом, GL2, который контролирует заключительные стадии образования трихомов, вызывающих разрастание клеток.

Arabidopsis thaliana использует продукты тормозящий гены, контролирующие формирование паттерна трихом, например ТТГ и ПЫТАТЬСЯ. Продукты этих генов будут распространяться в боковой клеток, предотвращая их образование трихом и в случае ПЫТАТЬСЯ способствуя образованию ячеек дорожного покрытия.

Экспрессия гена MIXTA, или его аналог у других видов, позже в процессе клеточная дифференциация вызовет образование конических клеток над трихомами. MIXTA это фактор транскрипции.

Формирование устьичного рисунка - это гораздо более контролируемый процесс, так как стома влияет на удержание воды растением и дыхание возможности. Вследствие этих важных функций дифференцировка клеток с образованием устьиц также зависит от условий окружающей среды в гораздо большей степени, чем другие типы эпидермальных клеток.

Устьица - это поры в эпидермисе растения, которые окружены двумя замыкающими клетками, которые контролируют открытие и закрытие отверстия. Эти замыкающие клетки, в свою очередь, окружены вспомогательные ячейки которые обеспечивают вспомогательную роль для замыкающих клеток.

Устьица начинаются как устьичные меристемоиды.[требуется разъяснение ] Процесс варьируется между двудольные и однодольные. Считается, что интервал существенно случайный в двудольных точках мутанты действительно показывают, что он находится под какой-то формой генетического контроля, но он больше контролируется у однодольных, где устьица возникает из определенных асимметричные деления клеток протодермы. Меньшая из двух произведенных клеток становится замыкающими материнскими клетками. Соседние эпидермальные клетки также будут асимметрично делиться, образуя вспомогательные клетки.

Поскольку устьица играют такую ​​важную роль в выживании растений, сбор информации об их дифференциации с помощью традиционных методов генетических манипуляций затруднен, поскольку устьичные мутанты, как правило, неспособны выжить. Таким образом, управление процессом недостаточно изучено. Некоторые гены были идентифицированы. TMM считается, что контролирует время спецификации инициации устьиц и ФЛП считается, что участвует в предотвращении дальнейшего деления замыкающих клеток после их образования.

Условия окружающей среды влияют на развитие устьиц, в частности, их плотность на поверхности листа. Считается, что гормоны растений, такие как этилен и цитокины, контролировать реакцию развития устьиц на условия окружающей среды. Накопление этих гормонов, по-видимому, вызывает увеличение плотности устьиц, например, когда растения хранятся в закрытых помещениях.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Хилл, Дж. Бен; Оверхолтс, Ли О; Попп, Генри В. Гроув младший, Элвин Р. Ботани. Учебник для вузов. Издатель: MacGraw-Hill 1960
  2. ^ Эверт, Луч Ф; Эйххорн, Сьюзен Э. Исау «Анатомия растений: меристемы, клетки и ткани растительного тела: их структура, функции и развитие». Издатель: Wiley-Liss 2006. ISBN  978-0471738435
  3. ^ Рэйвен, Питер Х .; Эверт, Рэй Ф .; Кертис, Хелена (1981), Биология растений, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Worth Publishers, стр.427–28, ISBN  0-87901-132-7, OCLC  222047616

внешняя ссылка