MERISTEME: EIGENSCHAFTEN UND TYPEN - BIOLOGIE - 2024

Die Meristeme (oder Meristeme) sind embryonale Zellpopulationen, die sich in den Wachstumsregionen von Gefäßpflanzen befinden. Der Pflanzenkörper ist eine Kombination aus adulten und jugendlichen Geweben.

Nach der Bildung der Zygote beginnen Gefäßpflanzen einen Prozess der Zellteilung, der den Rest ihres Lebens andauert und das Wachstum und die Bildung von Organen bestimmt.

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Anfänglich findet die Zellvermehrung im gesamten Embryo statt. Gegen Ende der Embryonalentwicklung beginnt sich diese Vermehrung auf bestimmte Regionen zu konzentrieren, die Meristeme, die ihre ursprüngliche embryonale Natur nicht verloren oder wiederhergestellt haben.

Zumindest theoretisch sind die meisten Pflanzenzellen totipotent. Bei Bedarf kann die meristematische Aktivität von fast jeder reifen Zelle wieder auftauchen, die schlecht differenziert geblieben ist. Um jedoch die Bildung eines neuen Meristems zu initiieren, muss die Zelle in ihren ursprünglichen embryonalen Zustand zurückkehren.

Meristem-Klassifikation

Klassifizierung nach ihrer Entwicklung: primär und sekundär

Die Meristeme einer erwachsenen Pflanze gelten als primär, wenn sie direkt von Zellen abstammen, die während der Embryogenese gebildet wurden und deren meristematische Aktivität nie aufgehört hat. Sie gelten als sekundär, wenn sie von Zellen abstammen, die sich differenziert haben und anschließend meristematische Aktivität wiedererlangt haben.

Beispielsweise ist das faszikuläre Kambium (bestehend aus Procambium und vaskulärem Kambium, das aus Procambium stammt) ein primäres Meristem, da es aus dem apikalen Meristem stammt, das primär ist.

Interfaszikuläres Kambium ist ein sekundäres Meristem, da es aus Parenchymgewebe entsteht, das die meristematische Aktivität wiedererlangt hat.

Klassifizierung nach ihrer Position: apikal, lateral und interkalar

Aufgrund ihrer Position im Körper der Pflanze werden sie als apikal, lateral und interkalar klassifiziert. Die apikalen Meristeme sind primär. Laterale Meristeme können primär (cambium fascicular) oder sekundär (cambium interfascicular; phellogen) sein. Die interkalaren Meristeme sind sekundär.

Die apikalen Meristeme sind nicht nur die Gewebe, aus denen Pflanzen stammen, sondern auch die dominierenden Koordinationszentren in der Morphogenese. Sie befinden sich an den Spitzen der Stängel, Zweige und Wurzeln. Sie dehnen den Pflanzenkörper aus und bestimmen dessen Höhe und Durchmesser.

Die lateralen Meristeme befinden sich parallel (oder konzentrisch) zur Mittelachse des Stiels und der Wurzeln. Sie erhöhen das Volumen der Gewebe, die Wasser, gelöste Mineralien und Saft durch die Pflanze transportieren. Sie verdicken den Stamm, die Zweige und die Wurzeln. Sie bilden Stützgewebe.

Die für Gräser typischen interkalaren Meristeme sind Gewebe, die in nicht meristematische Gewebe eingeführt werden. Sie sind auf die Basis der Internodien beschränkt (die Knoten sind die Befestigungsstellen der Blätter am Stiel). Sie verursachen eine internodale Dehnung und erhöhen den Längsabstand der Blätter. Sie kompensieren die Beweidung durch Pflanzenfresser.

Andere Arten von Sekundärmeristemen können erkannt werden, nämlich basale (von Blättern, Blüten und Früchten) und traumatische (von regenerierenden Geweben).

Apistisches Stammmeristem

Das Stadium der Pflanzenentwicklung, das seine Grundform produziert und neue Organe hervorbringt, wird als Primärwachstum bezeichnet. Dies ist das Ergebnis der Aktivität der apikalen Meristeme. Einer von ihnen ist der Wurzel. Der andere ist der Stiel. Letzteres erzeugt den Stamm und seine Seitenorgane (Blätter und Knospen).

Das apikale Stammmeristem ist distal positioniert und von unreifen Blättern umgeben oder bedeckt. Es ist eine dynamische Struktur, die sich während des Zyklus der Stamm- und Blattbildung kontinuierlich ändert. Dieser Zyklus hängt normalerweise von saisonalen klimatischen Schwankungen ab.

Im Gegensatz zum apikalen Wurzelmeristem zeigt das Stammmeristem keine genau definierten Regionen. Funktionszonen werden basierend auf der Größe, Orientierung und Aktivität von Zellen, Ebenen der Zellteilung und dem Vorhandensein / Fehlen von Vakuolen erkannt.

Das Zentrum des apikalen Stammmeristems enthält eine Gruppe relativ großer vakuolisierter Zellen. Dieser zentrale Bereich ist von kleineren peripheren Zellen umgeben.

Unter dieser zentralen Zone befinden sich einige "Rippen" von Zellen, die das innere Gewebe des Stammes bilden. Die Zellen in der Mitte sind diejenigen, aus denen die peripheren Zellen und die Zellen der "Rippen" stammen.

Wurzel apikales Meristem

Die Wurzel ist das Organ der Pflanze, das im Boden wächst und die Funktion hat, Wasser und Mineralstoffe zu fixieren und aufzunehmen. Die Wurzel wächst und entwickelt sich von ihrem distalen Ende.

Das distale Ende der Wurzel oder Spitze ist in vier Entwicklungsbereiche unterteilt: 1) Caliptra (oder Kappe); 2) Wurzelmeristematische Region; 3) Dehnungszone; 4) Reifungszone.

Das Kelchblatt schützt das apikale Wurzelmeristem vor mechanischem Verschleiß, wenn sich die Wurzel durch den Boden bewegt. Der Caliptra hat eine konstante Länge: Die Zellen, die er durch Reibung verliert, werden ständig ersetzt.

Die Wurzelmeristematische Region oder das apikale Wurzelmeristem ist der Ort der Zellteilung, an dem die Primärwurzel wächst. Es entstehen keine seitlichen Anhänge.

Die Dehnungszone ist der Bereich der Wurzel, in dem sich die Zellen nicht teilen, sondern ihre Länge um ein Vielfaches umfassend und schnell multiplizieren.

Die Reifungszone ist die Region, in der Zellen die Dehnung stoppen und ihre unterschiedlichen Eigenschaften erwerben.

Zellwachstum

In vielen Farnen bewirkt die ursprüngliche Zelle eine regelmäßige Verteilung der Zellen des apikalen Meristems. Bei Spermatophyten ist die Zellteilung weniger genau. Ihre Geschwindigkeit und Richtung bestimmen die regionale Differenzierung der Meristeme.

In Meristemen erscheinen bei schneller Zellteilung Regionen mit kleinen Zellen. Wenn es langsam ist, erscheinen Regionen mit großen Zellen. Wenn es in mehreren Ebenen oder tangential geschieht, wächst das Volumen. Wenn es anticline passiert, gibt es Oberflächenwachstum.

Die embryonale Phase des Zellwachstums beginnt mit der Vorbereitung der Teilung. Die Zunahme der Anzahl der Zellen führt nicht zu einer deutlichen Zunahme ihres Volumens. Das primäre Meristem wird angezeigt. Es bilden sich Protoplastiden, die für meristematische Zellen charakteristisch sind und zu Chloroplasten und anderen zellulären Organellen führen.

In der Expansionsphase des Zellwachstums erscheint die zentrale Vakuole, Wasser sammelt sich an und die Stoffwechselrate steigt an. Das Volumen der Zellen wächst. Die intensive Proteinbiosynthese, die für aktive meristematische Gewebe charakteristisch ist, entwickelt sich.

In der Differenzierungsphase des Zellwachstums treten sekundäre Meristeme auf. Dank der Aktivität von Meristemen entwickeln sich verschiedene Gewebetypen und morphologische Strukturen.

Meristeme und Gewebe

Meristeme produzieren einfache Gewebe (Parenchym, Collenchym, Sklerchym) und Komplexe (Xylem, Phloem, Epidermis, Sekretionsgewebe).

Im Parenchym, das in der gesamten Pflanze vorhanden ist, sind die Zellen gerundet, mit lebendem Zytoplasma und dünnen, nicht verholzten Zellmembranen. Wenn sie keine Chloroplasten haben, speichern diese Zellen Wasser und Nahrung. Wenn sie dies tun, bilden sie ein Chlorenchym.

Im Collenchym sind die Zellen länglich, mit lebendem Zytoplasma und dicken, unregelmäßigen Wänden. Sie befinden sich normalerweise direkt unter der Epidermis. Sie bieten flexible Unterstützung.

Im Sklerchym teilen sich die Zellen in Skleriden und Fasern. Diese Zellen haben dicke Wände, die mit Lignin imprägniert sind, die im reifen Zustand absterben und mehr oder weniger steifen Halt bieten.

Das Xylem und das Phloem enthalten Wasser, Mineralsalze und Zucker. Die leitenden Kanäle dieser Gewebe bestehen aus toten Zellen (Tracheiden, leitfähige Gefäßelemente) oder lebenden Zellen (Siebzellen, Eiweißzellen, Siebrohrelemente, Begleitzellen).

In der Epidermis, die die Organe bedeckt und schützt, überwiegen Parenchymzellen, begleitet von Zellen, die darauf spezialisiert sind, Wasser und Gase in die Pflanze hinein und aus ihr heraus zu befördern. In Holzpflanzen verwandelt sich die Epidermis in eine Periderm oder Rinde. Sekretionsgewebe produzieren Nektar, Öle, Schleim, Latex und Harze.

Reparatur traumatischer Schäden

Meristeme ermöglichen es Pflanzen, physikalische oder chemische Traumata zu überleben, die ihr Gewebe schädigen.

Ruhende Meristeme (ruhende Knospen) werden aktiviert, wenn apikale Meristeme zerstört werden. Die Heterogenität meristematischer Zellpopulationen, die durch asynchrone mitotische Teilung und andere Faktoren verursacht wird, stellt geeignete Zellen für verschiedene Arten von Verletzungen zur Verfügung.

Meristeme und Phytohormone

Das Pflanzenwachstum hängt direkt von der Wirkung von Phytohormonen und Umweltfaktoren ab. Zu letzteren zählen die Temperatur und die Verfügbarkeit von Licht, Wasser, Kohlendioxid und Mineralstoffen.

Phytohormone sind multivalente und polyfunktionelle natürliche organische Verbindungen, die in geringen Konzentrationen in Pflanzen vorhanden sind und an der wechselseitigen Aktivierung ihrer Zellen, Gewebe und Organe beteiligt sind. Die Biosynthese von Phytohormonen findet in den Meristemen statt.

Phytohormone werden in fünf Gruppen eingeteilt: 1) Auxine; 2) Cytokinine; 3) Gibberelline; 4) Abszisse; 5) Ethylen.

Durch Phytohormone initiieren und steuern Meristeme programmierte physiologische Mechanismen und stimulieren oder hemmen ontogenetische Prozesse in Pflanzen.

Meristeme und Polyploidie

Polyploidie ist eine Mutation, bei der eine neue Generation zwei- oder mehrmal so viele Chromosomen aufweist wie die vorherige Generation.

In Pflanzen ist die Polyploidie ein wichtiger Mechanismus der Speziation und Evolution. Die meisten Pflanzenlinien haben zu einem bestimmten Zeitpunkt in ihrer Geschichte eine Polyploidie erfahren.

Polyploidie kann durch zwei verschiedene Mechanismen entstehen. Erstens durch die Produktion von Gameten, die mehr als einen Chromosomensatz aufweisen, als Folge eines Versagens bei der Trennung homologer Chromosomen. Zweitens durch Verdoppelung der Anzahl der Chromosomen in einem Individuum nach sexueller Reproduktion.

Eine seltene Variante des zweiten Mechanismus beinhaltet die Verdoppelung von Chromosomen im apikalen Meristem eines Stammes, so dass dieser Stamm tetraploide wird.

Die Blüten an diesem Stiel können dann diploide Gameten (anstatt haploide) produzieren, die lebensfähige Nachkommen hervorbringen könnten, indem sie sich anderen diploiden Gameten anschließen.

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