식물 배아뿌리 기본적인 성장 계획

 

배아뿌리의 성장

식물에서는 세포 분열의 양과 패턴을 조절함으로써 입체적인 모양과 모양이 생깁니다. 최초의 세포 분열조차도 비대칭이며, 두 가지 다른 세포 유형을 만들어냅니다. 배아 발달 초기에는 대부분의 세포가 잎을 포함한 광범위한 세포 및 장기 유형을 일으킬 수 있습니다. 개발이 진행됨에 따라 여러 개의 잠재력을 가진 세포는 멜리스템이라고 불리는 영역으로 제한됩니다. 배아 발생이 종료되고 종자가 휴면 상태가 될 때까지 많은 메리스템이 확립됩니다. 정상생의 메리스템은 성장하는 뿌리에 세포를 계속 추가하고 발아 후에 끝을 발사합니다. 이들은 잎, 꽃, 성숙한 식물의 다른 모든 구성 요소를 형성하는 데 필요한 많은 세포를 생성합니다. 예를 들어 옥수수 꼭대기의 멜리스템 세포는 12시간마다 분열해 활발하게 성장하고 있는 옥수수 공장에서 하루 50만 개의 세포를 생산합니다. 가로 방향의 메리스템은 몇몇 식물 주위의 증가를 일으킬 수 있고, 줄기 내 중간의 메리스템은 신장을 가능하게 합니다.

배아 발생에서 근경축의 발달과 더불어 세포 분화가 일어나 3개의 기본적인 조직계가 확립됩니다. 이것들은 피부, 지면, 혈관 조직 시스템이며 방사상으로 패턴화 되어 있습니다. 이러한 조직 시스템에는 특정 기능에 대해 고도로 분화할 수 있는 다양한 세포 유형이 포함되어 있습니다. 이러한 조직 시스템은 루트 뿌 축을 중심으로 방사상으로 조직되어 있습니다.

배아가 발달하는 동안 다른 두 가지 중요한 사건이 발생하고 있습니다. 배아가 광합성 능력을 얻는 동안, 배아를 지탱하는 식량 공급이 확립됩니다. 이것은 혈관 배아에 내 배아를 생성하는 두 번째 수정 이벤트에서 시작됩니다. 둘째, (부모 포자체에서) 난포 조직은 분화하여 배아 주위에 단단하고 보호적인 덮개를 형성합니다. 그 후, 종자(배아를 포함한 밑씨)는 휴면기에 들어가, 배아 발생의 끝을 알립니다. 환경 신호(예를 들어, 물, 온도, 빛)는 휴면 상태를 깨고 발아를 일으키는 일련의 내부 이벤트를 일으킬 수 있습니다.

조기세포분열과 패턴형성

개화 식물에서 수정란의 제1분열은 비대칭이며, 두 가지 다른 운명을 가진 세포를 생성합니다. 하나의 딸 세포는 작고 세포질이 밀집되어 있습니다. 배아가 되는 세포는 다른 평면에서 반복적으로 분열하기 시작하여 세포 덩어리를 형성합니다. 또 다른 딸 세포는 반복적으로 분열하여 배아와 종자의 영양 조직을 연결하는 현수기라고 불리는 길쭉한 구조를 형성합니다. 현탁액은 또한 영양소가 발육 중인 배아에 도달하기 위한 경로를 제공합니다.
이 시점에서 루트 뿌리 축도 형성됩니다. 서스펜션 근처의 세포는 뿌리를 형성할 운명이며, 반면 축의 반대쪽의 세포는 최종적으로 뿌리가 됩니다.

수정란은 포자체조직(난포조직과 카르펠조직)에 둘러싸여 있는 배우체 속에 박혀 있기 때문에 제1세포분열의 비대칭성을 조사하기는 어렵습니다. 한 가지 접근법은 갈조 Fucus를 모델 시스템으로 사용하는 것이었습니다. 갈조와 앙기오 자두 사이에는 큰 진화적 차이가 있지만 고대 기원을 가질 수 있는 초기 배아 발생에는 유사점이 있습니다. 수정 전에 난자가 방출되기 때문에 수정란(수정란) 주위에 여분의 조직은 없습니다. 접합체의 한쪽은 수직축을 확립하기 위해 부풀기 시작합니다. 세포 분열이 일어나 원래의 부풀림이 2개의 세포 중 작은 쪽이 됩니다. 그것은 조류를 고정하는 뿌리 모양으로 발달하고, 다른 세포는 포자체의 본체 또는 탈라스로 발달합니다. 이 축은 먼저 정자의 진입점에 의해 확립되는데, 환경 신호, 특히 근경이 아래로 내려가고 시상이 위로 올라가는 것을 보장하는 빛과 중력에 의해 변경될 수 있습니다. 내부 경사는 환경 신호에 응답하여 마름모가 형성되는 위치를 지정하기 위해 설정됩니다. 뿌리줄기가 형성되는 장소를 '기억'하는 능력은 세포벽에 따라 다릅니다. 뿌리줄기 또는 식물체를 형성하도록 지정된 Fucus 세포의 세포벽을 효소적으로 제거하여 두 가지를 모두 일으킬 수 있는 세포를 생성하였습니다. 세포벽에는 다양한 탄수화물과 단백질이 벽의 구조 섬유에 붙어 있습니다. 이러한 의심스러운 발달 신호의 신원을 특정하려는 것은 활발한 연구 분야입니다.

배아의 초기 비대칭성을 조사하는 또 다른 접근법은 비정상적인 서스펜션을 가진 돌연변이체를 연구하는 것이었습니다.
무엇이 잘못되었는지를 이해함으로써 일반적인 발달 메커니즘을 추론하는 것이 가능해지는 경우가 자주 있습니다. 예를 들어 아라비돕시스의 현탁액 변이체는 배아의 비정상적인 발달을 가지며, 그다음 현탁액의 배아와 같은 발달을 가집니다. 이를 통해 배아는 보통 현탁액이 제2배아로 발전하는 것을 방해한다고 결론지을 수 있습니다.

배아 발생 초기에는 뿌리 축이 확립됩니다.

세 가지 조직 시스템의 확립 계획

3개의 기본적인 조직은 분화하지만, 식물 배아는 아직 구상 단계인 세포의 공이지만, 세포의 움직임은 관여하지 않습니다. 전배엽은 식물 배아의 가장 바깥쪽 세포로 구성되어 피부 조직이 됩니다. 이 세포들은 세포판이 표면에 수직이 되면 거의 항상 분열합니다. 이것은 세포의 단일 외층을 영속시킵니다. 피부조직은 보호하는 세포를 생성하는
가스 교환을 촉진하고 물 손실을 최소화하기 위해 개폐하는 기공을 포함한 건조에 의한 식물입니다. 배아 내부의 대부분은 최종적으로 음식과 물의 저장으로 기능하는 지하 조직 세포로 구성되어 있습니다. 마지막으로 배아의 중심에 있는 프로칸비움은 물과 영양의 수송을 담당하는 미래의 혈관 조직을 형성할 운명입니다.

루트와 뿌리의 형성

루트 뿌리 축은 공 모양의 발달 단계에서 확립됩니다. 유정생의 아포체는 나중에 잎을 생성하고 최종적으로는 생식 구조를 형성합니다. 뿌리 및 루트 메리스템은 모두 전형적인 메리스템이지만, 그 형성은 독립적으로 제어됩니다. 이 결론은 Arabidopsis에서의 돌연변이 해석에 의해 뒷받침되며, 숏메리스템리스(stm) 변이는 생존 가능한 샷을 생성하지는 못하지만 뿌리를 생성합니다. 마찬가지로 뿌리 메리스템 특이적 유전자도 확인되었습니다. 예를 들어, 아라비드시스의 모노페테로 변이체에는 뿌리가 없습니다. 호르몬 옥신은 근사축 형성에서 역할을 할 수 있습니다. 옥신은 식물의 발달과 기능을 제어하는 6가지 호르몬 중 하나이며, 이에 대해서는 나중에 자세히 설명하겠습니다.
발아 후의 뿌리와 싹의 발달을 연구하고 있으면, 배아에서 볼 수 있는 같은 조직 분화 패턴의 대부분이 정생의 메리스템에서 반복적으로 나타나고 있다는 것을 알게 될 것입니다. 또한 이 장의 전반부에서 설명한 많은 사건은 배아 발생에 특유한 것이라는 점도 기억해 두시기 바랍니다. 예를 들면 엽상자엽류

Arabidopsis의 유전자는 초기 및 후기 배아 발달에서 활성이며, 배아 환경을 유지하는 역할을 할 수 있습니다. 이 유전자는 재조합 DNA 기술을 사용하여 나중에 개발 중에 켜는 것이 가능합니다. 그럴 경우 배아는 잎에 형성될 수 있습니다!

식물 배아뿌리 기본적인 성장 계획과 개발

형태 형성

공 모양의 단계는 모종의 안지오스펠름 그룹에 심장 모양의 배아를 발생시키고, 다른 그룹(모노코트)의 한쪽에 부풀려진 공을 발생시킵니다.
부풀림은 떡잎('첫잎')이며, 아포가 아닌 배세포에 의해 생성되는
구형 단계에서 형성되기 시작하는 메리스템입니다. 형태 형성(형태의 생성)이라고 불리는 이 과정은 평면의 변화와 세포 분열의 속도에 기인합니다. 식물세포는 움직일 수 없기 때문에 식물체의 형태는 주로 세포가 분열하는 평면과 형성된 후 오스모틱하게 팽창하는 세포 형태의 제어된 변화에 의해 결정됩니다. 미세소관과 액틴 모두 분열의 방향을 결정하는 세포판의 위치를 확립하는 역할을 합니다. 식물생장조절제
다른 요인들은 플라즈마 막의 내부에서 미세 관다발의 배향에 영향을 미칩니다. 이러한 미세소관은 또한 세포벽이 새로운 세포의 바깥쪽에 형성되어 셀룰로오스의 최종적인 형상을 결정할 때 셀룰로오스의 퇴적을 유도합니다. 예를 들어 상자에서 시작해 셀룰로오스로 6개 변 중 4개 변을 더 강하게 보강하면 세포는 더 적은 보강으로 2개 변 방향으로 팽창하며 성장합니다. 세포생물학적 차원에서는 분열하지만 세포분열의 평면이나 세포확대의 방향을 제어할 수 없는 변이체로부터 형태형성에 대해 많은 것을 배우고 있습니다.

영양분 저장

배아 발생을 통해 전분, 지질, 단백질의 생산이 있습니다.
종자 저장 단백질은 매우 풍부하고, 그것들을 암호화하는 유전자는 식물 분자 생물학자에게 있어서 최초의 클로닝 타깃이었습니다. 37장에서 말했듯이 식물의 진화 경향은 배아 보호를 강화하는 데 있습니다. 이를 실현하는 한 가지 방법은 부모의 포자체 입력에 의한 것입니다.
현탁액에 의해 혈관배아로 전달됩니다. (나자식물에서 현탁액은 세포분열 없이 여러 핵분열에 의해 생성된 대사영양원 근처에 배아를 밀어 넣는 역할을 할 뿐입니다) 이는 내배엽의 발달과 동시에 발생합니다(단, 나자엽 에페도라에서는 이중수정이 관찰되고 있으나 혈관배엽에만 존재함) 광범위하거나 최소한. 코코넛의 엔드스펠름은 '밀크'이며 액체 형태를 띠고 있습니다. 옥수수에서 배아는 고체이며, 팝핑콘에서는 열과 함께 팽창하여 팝콘의 식용 부분을 형성합니다. 엔토스펠름은 배아 발생 시 소진되며, 영양분은 두껍고 육질의 떡잎에 저장됩니다. 광합성 기계는 빛에 반응하여 만들어집니다. 따라서 종자는 성장하는 포자체가 광합성을 할 수 있을 때까지 발아를 돕기 위해 영양분을 저장해 두는 것이 중요합니다. 너무 깊이 묻힌 종자는 표면과 햇빛에 도달하기 전에 그 저장을 모두 소진할 것입니다.

루트 뿌리 축이 확립된 후 레이디얼, 3조직 시스템, 및 저장된 식품 공급은 제어된 세포 분할 및 확장을 통해 형성됩니다.