MERISTEMURI: CARACTERISTICI ȘI TIPURI - BIOLOGIE - 2025

The meristemele (sau meristemele) sunt populații de celule embrionare localizate în regiunile de creștere a plantelor vasculare. Corpul plantei este o combinație de țesuturi adulte și tinere.

După formarea zigotului, plantele vasculare încep un proces de diviziune celulară care va dura restul vieții și va determina creșterea și formarea organelor.

Sursa: pixabay.com

Inițial, înmulțirea celulelor are loc în întregul embrion. Spre sfârșitul dezvoltării embrionare, această înmulțire începe să fie concentrată în anumite regiuni, meristemele, care nu și-au pierdut și nici nu și-au recuperat natura embrionară inițială.

Cel puțin în teorie, majoritatea celulelor vegetale sunt totipotente. Dacă este necesar, activitatea meristematică poate reapari din aproape orice celulă matură care a rămas slab diferențiată. Cu toate acestea, pentru a iniția formarea unui nou meristem, celula trebuie să revină la starea sa embrionară inițială.

Clasificarea Meristem

Clasificare bazată pe dezvoltarea lor: primară și secundară

Meristemele unei plante adulte sunt considerate primare atunci când descind direct din celulele formate în timpul embriogenezei și care nu au încetat niciodată să aibă activitate meristematică. Sunt considerate secundare atunci când descind din celule care s-au diferențiat și ulterior și-au recuperat activitatea meristematică.

De exemplu, cambiumul fascicular (compus din procambiu și cambium vascular derivat din procambium) este un meristem primar, deoarece provine din meristemul apical, care este primar.

Cambiumul inter-fascicular este un meristem secundar, deoarece provine din țesutul parenchimat care a recuperat activitatea meristematică.

Clasificare bazată pe poziția lor: apical, lateral și intercalar

Pe baza poziției lor în corpul plantei, acestea sunt clasificate în apicale, laterale și intercalare. Meristemele apicale sunt primare. Meristemele laterale pot fi primare (cambic fascicular) sau secundare (cambium interfascicular; fagogen). Meristemele intercalare sunt secundare.

Meristemele apicale, pe lângă faptul că sunt țesuturile care provin din plante, sunt centrele de coordonare dominante în morfogeneză. Sunt localizate la vârfurile tulpinilor, ramurilor și rădăcinilor. Ele extind corpul plantei, determinând înălțimea și diametrul acesteia.

Meristemele laterale sunt situate paralel (sau concentric) cu axa centrală a tulpinii și rădăcinilor. Ele cresc volumul țesuturilor care transportă apă, soluții minerale și seva din întreaga plantă. Îngroșează tulpina, ramurile și rădăcinile. Ele formează țesut de susținere.

Meristemele intercalare, tipice pentru ierburi, sunt țesuturi inserate în țesuturi non-meristematice. Sunt limitate la baza internodilor (nodurile sunt locurile de atașare a frunzelor la tulpină). Ele provoacă alungirea internodală, crescând separarea longitudinală a frunzelor. Acestea compensează pășunatul prin ierbivore.

Alte tipuri de meristem secundar pot fi recunoscute, și anume bazale (de frunze, flori și fructe) și traumatice (de regenerare a țesuturilor).

Meristem tulpin apical

Etapa de dezvoltare a plantelor care își produce forma de bază și își generează noi organe se numește creștere primară. Acesta este rezultatul activității meristemelor apicale. Una dintre ele este cea rădăcină. Cealaltă este tulpina. Acesta din urmă generează tulpina și organele sale laterale (frunze și muguri).

Meristema tulpinii apicale este în poziție distală și înconjurată sau acoperită de frunze imature. Este o structură dinamică care se schimbă continuu în timpul ciclului de formare a tulpinilor și a frunzelor. Acest ciclu depinde de obicei de variațiile climatice sezoniere.

Spre deosebire de meristemul rădăcinii apicale, meristemul tulpin nu prezintă regiuni bine definite. Zonele funcționale sunt recunoscute pe baza mărimii, orientării și activității celulelor, planurilor diviziunii celulare și a prezenței / absenței vacuolelor.

Centrul meristemului tulpin apical conține un grup de celule vacuolate relativ mari. Această zonă centrală este înconjurată de celule periferice mai mici.

Sub această zonă centrală se află niște „coaste” de celule care provin din țesuturile interne ale tulpinii. Celulele din centru sunt cele care generează celulele periferice și celulele „coastelor”.

Rădăcinați meristemul apical

Rădăcina este organul plantei care crește în interiorul solului și care are funcțiile de a fixa și absorbi apa și nutrienții minerali. Rădăcina crește și se dezvoltă de la capătul său distal.

Capătul distal al rădăcinii sau apexul este împărțit în patru regiuni de dezvoltare: 1) caliptra (sau capac); 2) regiunea meristematică rădăcină; 3) zona de alungire; 4) zona de maturare.

Calyptra protejează meristema apicală a rădăcinii de uzura mecanică pe măsură ce rădăcina se deplasează prin sol. Caliptra are o lungime constantă: celulele pe care le pierde prin frecare sunt înlocuite continuu.

Regiunea meristematică a rădăcinilor sau rădăcina apicală meristem este locul diviziunii celulare care determină creșterea rădăcinii primare. Nu produce apendice laterale.

Zona de alungire este regiunea rădăcinii în care celulele nu se împart, dar își înmulțesc lungimea de multe ori în mod extensiv și rapid.

Zona de maturare este regiunea în care celulele opresc alungirea și își dobândesc caracteristicile diferențiale.

Creșterea celulelor

În multe ferigi, celula inițială determină o distribuție regulată a celulelor meristemului apical. În spermatofite diviziunea celulară este mai puțin precisă. Viteza și direcția lor determină diferențierea regională a meristemelor.

În meristeme, dacă diviziunea celulară este rapidă, apar regiuni cu celule mici. Dacă este lent, apar regiuni cu celule mari. Dacă se întâmplă în mai multe planuri sau tangențial, există o creștere a volumului. Dacă se întâmplă anticlină, există o creștere a suprafeței.

Faza embrionară a creșterii celulare începe cu pregătirea pentru divizare. Creșterea numărului de celule nu determină o creștere marcată a volumului lor. Apare meristema primară. Se formează protoplastide, caracteristice celulelor meristematice, care dau naștere cloroplastelor și altor organule celulare.

În faza de expansiune a creșterii celulare, apare vacuolul central, apa se acumulează și rata metabolică crește. Celulele cresc în volum. Se dezvoltă biosinteza proteică intensă caracteristică țesuturilor meristematice active.

În faza de diferențiere a creșterii celulare, apar meristeme secundare. Diferite tipuri de țesuturi și structuri morfologice se dezvoltă datorită activității meristemelor.

Meristeme și țesuturi

Meristemele produc țesuturi simple (parenchim, colenimă, sclerenchim) și complexe (xilem, floem, epidermă, țesuturi secretoare).

În parenchim, prezent în întreaga plantă, celulele sunt rotunjite, cu citoplasmă vie și cu membranele celulare subțire, non-lignificate. Atunci când nu au cloroplaste, aceste celule depozitează apă și alimente. Când o fac, formează clorarenchim.

În colenchyma, celulele sunt alungite, cu citoplasmă vie și pereți groși, neregulați. De obicei se găsesc chiar sub epidermă. Acestea oferă suport flexibil.

În sclerenchim, celulele se împart în sclereide și fibre. Aceste celule au pereți groși impregnate cu lignină care, la maturitate, mor și oferă un suport mai mult sau mai puțin rigid.

Xilema și floema transportă apă, săruri minerale și zaharuri. Canalele conductoare ale acestor țesuturi sunt alcătuite din celule moarte (traheide, elemente ale vaselor conductoare) sau celule vii (celule de sită, celule albinoase, elemente ale tubului de sită, celule însoțitoare).

În epidermă, care acoperă și protejează organele, predomină celulele parenchimatoase, însoțite de celule specializate în deplasarea apei și gazelor în și în afara plantei. În plantele lemnoase, epiderma se transformă într-un periderm sau scoarță. Țesuturile secretoare produc nectar, uleiuri, mucilagii, latex și rășini.

Repararea daunelor traumatice

Meristemele permit plantelor să supraviețuiască unui traumatism fizic sau chimic care provoacă daune țesuturilor lor.

Meristemele adormite (muguri inactivi) sunt activate atunci când meristemele apicale sunt distruse. Eterogeneitatea populațiilor de celule meristematice cauzate de divizarea mitotică asincronă și de alți factori face ca celulele adecvate să fie disponibile pentru diferite tipuri de leziuni.

Meristeme și fitohormoni

Creșterea plantelor depinde direct de acțiunea fitohormonilor și a factorilor de mediu. Printre acestea din urmă sunt temperatura și disponibilitatea de lumină, apă, dioxid de carbon și substanțe nutritive minerale.

Fitohormonii sunt compuși organici naturali multivalenți și polifuncționali, prezenți în concentrații mici în plante, care participă la activarea interdependentă a celulelor, țesuturilor și organelor lor. Biosinteza fitohormonilor are loc în meristeme.

Fitohormonii sunt clasificați în cinci grupe: 1) auxine; 2) citokinine; 3) giberelinele; 4) abscisine; 5) etilenă.

Prin fitohormoni, meristemele inițiază și controlează mecanismele fiziologice programate și stimulează sau inhibă procesele ontogenetice la plante.

Meristeme și poliploidie

Poliploidia este o mutație care determină o nouă generație să aibă de două sau mai multe ori numărul de cromozomi decât generația anterioară.

La plante, poliploidia este un mecanism important de specializare și evoluție. Majoritatea grupurilor de plante au experimentat poliploidie la un moment dat în istoria lor.

Poliploidia poate apărea prin două mecanisme diferite. În primul rând, prin producerea de gameți care au mai mult de un set de cromozomi ca urmare a unei eșecuri în segregarea cromozomilor omologi. În al doilea rând, prin dublarea numărului de cromozomi la un individ după reproducerea sexuală.

O variantă rară a celui de-al doilea mecanism implică duplicarea cromozomilor în meristema apicală a unei tulpini, astfel încât acea tulpină devine tetraploidă.

Florile de pe această tulpină pot produce apoi gameți diploizi (mai degrabă decât haploizi) care ar putea genera descendență viabilă prin alăturarea altor gameți diploizi.

Referințe

1. Beck, CB 2010. O introducere în structura și dezvoltarea plantelor - anatomia plantelor pentru secolul XXI. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Duca, M. 2015. Fiziologia plantelor. Springer, Cham.
3. Evert, RF 2006. Anatomia plantelor lui Esau: meristeme, celule și țesuturi ale corpului plantei: structura, funcția și dezvoltarea lor. Wiley, Hoboken.
4. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biologia plantelor. WH Freeman, New York.
5. Lambers, H., Chapin, FS, III, Pons, TL 2008. Ecologie fiziologică a plantelor. Springer, New York.
6. Mauseth, JD 2017. Botanica: o introducere în biologia plantelor. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
7. Rudall, PJ 2007. Anatomia plantelor cu flori - o introducere în structură și dezvoltare. Cambridge University Press, Cambridge.
8. Schooley, J. 1997. Introducere în botanică. Edituri Delmar, Albany.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Introducere biologie vegetală. McGraw-Hill, New York.
10. Taiz, L., Zeiger, E., Moller, IM, Murphy, A. 2014. Fiziologia și dezvoltarea plantelor. Sinauer, Sunderland.