MERISTEMI: ZNAČILNOSTI IN VRSTE - BIOLOGIJA - 2026

V meristemi (ali meristemi) so celične populacije embrionalne nahajajo v regijah rasti vaskularnih rastlin. Rastlinsko telo je kombinacija tkiva odraslih in mladoletnikov.

Po nastanku zigote vaskularne rastline začnejo postopek delitve celic, ki bo trajal do konca življenja in bo določal rast in nastanek organov.

Vir: pixabay.com

Sprva se celitev množi v celotnem zarodku. Proti koncu embrionalnega razvoja se to množenje začne koncentrirati v določenih regijah, meristemih, ki niso izgubili ali povrnili svoje prvotne embrionalne narave.

Vsaj teoretično je večina rastlinskih celic totipotentnih. Po potrebi se lahko meristematska aktivnost dvigne iz skoraj vsake zrele celice, ki je ostala slabo diferencirana. Za začetek nastanka novega meristema pa se mora celica vrniti v prvotno embrionalno stanje.

Razvrstitev v Meristem

Razvrstitev glede na njihov razvoj: primarna in sekundarna

Meristemi odrasle rastline veljajo za primarne, če se spuščajo neposredno iz celic, ki so nastale med embriogenezo in ki nikoli niso prenehale meristematsko. Štejejo za sekundarne, če se spuščajo iz celic, ki so se razlikovale in so si nato povrnile meristematsko aktivnost.

Na primer, fašikularni kambij (sestavljen iz prokambija in vaskularnega kambija, ki izhaja iz prokambija) je primarni meristem, ker izvira iz apikalnega meristema, ki je primarni.

Interfascikularni kambij je sekundarni meristem, ker izhaja iz parenhimskega tkiva, ki je pridobilo meristematsko aktivnost.

Razvrstitev glede na njihov položaj: apikalni, bočni in interkalarni

Glede na njihov položaj v telesu rastline jih uvrščamo med apikalne, stranske in interkalarne. Apikalni meristemi so primarni. Lateralni meristemi so lahko primarni (cambium fascicular) ali sekundarni (cambium interfascicular; felogeni). Medkalarni meristemi so sekundarni.

Apikalni meristemi so poleg tkiva, ki izvira iz rastlin, prevladujoči koordinacijski centri v morfogenezi. Nahajajo se na konicah stebel, vej in korenin. Razširijo rastlinsko telo in določajo njegovo višino in premer.

Bočni meristemi so nameščeni vzporedno (ali koncentrično) s centralno osjo stebla in korenin. Povečajo volumen tkiv, ki v celotni rastlini prenašajo vodo, mineralne topila in sok. Zadebijo steblo, veje in korenine. Tvorijo podporno tkivo.

Medkalarni meristemi, značilni za trave, so tkiva, vstavljena v ne-meristematska tkiva. Omejeni so na podlago internodijev (vozlišča so mesta pritrditve listov na steblo). Povzročijo internodalno raztezanje, povečajo vzdolžno ločitev listov. Kompenzirajo pašo rastlinojedih živali.

Prepoznamo lahko tudi druge vrste sekundarnega meristema, in sicer bazalni (iz listov, cvetov in plodov) in travmatičen (iz regenerirajočih tkiv).

Apikalni stebelni meristem

Stadij razvoja rastlin, ki daje svojo osnovno obliko in izvirajo iz novih organov, se imenuje primarna rast. To je rezultat aktivnosti apikalnih meristemov. Eden od njih je korenski. Drugi je steblo. Slednji ustvari steblo in njegove stranske organe (liste in brsti).

Apikalni stebelni meristem je oddaljen in je obdan z nezreli listi. Je dinamična struktura, ki se med ciklom tvorjenja stebel in listov nenehno spreminja. Ta cikel je običajno odvisen od sezonskih podnebnih sprememb.

Za razliko od apikalnega koreninskega meristema matični meristem ne kaže dobro opredeljenih področij. Funkcionalne cone prepoznamo na podlagi velikosti, orientacije in aktivnosti celic, ravnin celične delitve in prisotnosti / odsotnosti vakuolov.

Središče apikalnega stebelnega meristema vsebuje skupino relativno velikih vakuoliranih celic. To osrednje območje obdajajo manjše obrobne celice.

Pod to osrednjo cono je nekaj "reber" celic, ki izvirajo iz notranjih tkiv stebla. Celice v središču so tiste, ki izvirajo iz obrobnih celic in celic "reber".

Root apical meristem

Korenina je organ rastline, ki raste v tleh in deluje tako, da fiksira in absorbira vodo in mineralna hranila. Korenina raste in se razvija od svojega distalnega konca.

Distalni konec korenine ali vrha je razdeljen na štiri razvojna območja: 1) kaliptra (ali kapica); 2) koreninsko meristematsko območje; 3) območje raztezka; 4) območje zorenja.

Kalyptra ščiti koreninski apikalni meristem pred mehansko obrabo, ko se korenina premika skozi tla. Kaliptra ima konstantno dolžino: celice, ki jih izgubi zaradi trenja, se nenehno nadomeščajo.

Koreninska meristematska regija ali apikalni koreninski meristem je mesto delitve celic, ki povzroča rast primarne korenine. Ne daje stranskih prilog.

Območje raztezka je območje korenine, v katerem se celice ne delijo, temveč množijo svojo dolžino večkrat ekstenzivno in hitro.

Zorenje je območje, v katerem celice ustavijo raztezek in pridobijo svoje razlike.

Rast celic

Pri mnogih praprotih začetna celica povzroči redno porazdelitev celic apikalnega meristema. Pri spermatofitih je delitev celic manj natančna. Njihova hitrost in smer določata regionalno razlikovanje meristemov.

Če je delitev celic hitra, se v meristemih pojavijo regije z majhnimi celicami. Če gre počasi, se pojavijo regije z velikimi celicami. Če se zgodi na več ravninah ali tangencialno, pride do povečanja obsega. Če se zgodi anticlin, pride do površinske rasti.

Embrionalna faza rasti celic se začne s pripravo na delitev. Povečanje števila celic ne povzroči izrazitega povečanja njihove prostornine. Pojavi se primarni meristem. Nastanejo protoplastidi, značilni za meristematske celice, ki povzročajo kloroplaste in druge celične organele.

V fazi ekspanzije rasti celic se pojavi osrednja vakuola, nabira se voda in metabolizem se poveča. Celice rastejo v količini. Razvija se intenzivna biosinteza beljakovin, značilna za aktivna meristematska tkiva.

V fazi diferenciacije rasti celic se pojavijo sekundarni meristemi. Zahvaljujoč aktivnosti meristemov se razvijejo različne vrste tkiv in morfološke strukture.

Meristemi in tkiva

Meristemi proizvajajo preprosta tkiva (parenhim, kolenhima, sklerenhim) in zapletena (ksilem, phloem, povrhnjica, sekretorna tkiva).

V parenhimu, ki je prisoten v celotni rastlini, so celice zaobljene, z živo citoplazmo in tankimi, brez lignificiranih celičnih membran. Kadar nimajo kloroplastov, te celice hranijo vodo in hrano. Ko to storijo, tvorijo klorenhim.

V kolenhimi so celice podolgovate, z živo citoplazmo in debelimi, nepravilnimi stenami. Običajno jih najdemo tik pod povrhnjico. Zagotavljajo fleksibilno podporo.

V sklerenhimu se celice delijo na sklereide in vlakna. Te celice imajo debele stene, prepojene z ligninom, ki, ko dozorijo, umrejo in nudijo bolj ali manj togo oporo.

Ksilem in floem vsebujeta vodo, mineralne soli in sladkorje. Provodne kanale teh tkiv sestavljajo mrtve celice (traheidi, prevodni elementi posod) ali žive (sitostne celice, albuminske celice, elementi sitovkaste cevi, spremljevalne celice).

V povrhnjici, ki zajema in ščiti organe, prevladujejo parenhimske celice, ki jih spremljajo celice, specializirane za premikanje vode in plinov v in iz rastline. V lesnatih rastlinah se povrhnjica spremeni v peridermo ali lubje. Sekrecijska tkiva proizvajajo nektar, olja, sluz, lateks in smole.

Popravilo poškodb poškodb

Meristemi omogočajo rastlinam, da preživijo fizično ali kemično travmo, ki povzroči poškodbe njihovih tkiv.

Neuspeli meristemi (mirujoči brsti) se aktivirajo, ko se uničijo apikalni meristemi. Heterogenost populacij meristematskih celic, ki jo povzroča asinhrona mitotska delitev in drugi dejavniki, omogoča ustrezne celice za različne vrste poškodb.

Meristemi in fitohormoni

Rast rastlin je neposredno odvisna od delovanja fitohormonov in okoljskih dejavnikov. Med slednje spadajo temperatura in razpoložljivost svetlobe, vode, ogljikovega dioksida in mineralnih hranil.

Fitohormoni so večvalentne in večnamenske naravne organske spojine, prisotne v nizkih koncentracijah v rastlinah, ki sodelujejo pri soodvisni aktivaciji njihovih celic, tkiv in organov. Biosinteza fitohormonov poteka v meristemih.

Fitohormone razvrščamo v pet skupin: 1) avksini; 2) citokinini; 3) gibberellini; 4) abscesine; 5) etilen.

Preko fitohormonov meristem sproži in nadzira programirane fiziološke mehanizme ter spodbudi ali zavira ontogenetske procese v rastlinah.

Meristemi in poliploidija

Poliploidija je mutacija, zaradi katere ima nova generacija dva ali večkrat večje število kromosomov kot prejšnja generacija.

V rastlinah je poliploidija pomemben mehanizem specifikacije in evolucije. Večina vrst rastlin je na neki točki v svoji zgodovini doživela poliploidijo.

Poliploidija lahko nastane prek dveh različnih mehanizmov. Prvič, s proizvodnjo gameta, ki imajo več kot en niz kromosomov, kar je posledica odpovedi ločevanja homolognih kromosomov. Drugič, s podvojitvijo števila kromosomov pri posamezniku po spolni reprodukciji.

Redka različica drugega mehanizma vključuje podvajanje kromosomov v apikalnem meristemu stebla, tako da to steblo postane tetraploidno.

Cvetovi na tem steblu lahko nato ustvarijo diploidne gamete (ne haploidne), ki bi lahko ustvarile sposobne potomce, če bi se pridružile drugim diploidnim gametam.

Reference

1. Beck, CB 2010. Uvod v strukturo in razvoj rastlin - anatomija rastlin v enaindvajsetem stoletju. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Duca, M. 2015. Fiziologija rastlin. Springer, Cham.
3. Evert, RF 2006. Esaujeva rastlinska anatomija: meristemi, celice in tkiva rastlinskega telesa: njihova struktura, delovanje in razvoj. Wiley, Hoboken.
4. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biologija rastlin. WH Freeman, New York.
5. Lambers, H., Chapin, FS, III, Pons, TL 2008. Fiziološka ekologija rastlin. Springer, New York.
6. Mauseth, JD 2017. Botanika: uvod v biologijo rastlin. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
7. Rudall, PJ 2007. Anatomija cvetočih rastlin - uvod v strukturo in razvoj. Cambridge University Press, Cambridge.
8. Schooley, J. 1997. Uvod v botaniko. Delmar Publishers, Albany.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Uvodna biološka rastlina. McGraw-Hill, New York.
10. Taiz, L., Zeiger, E., Moller, IM, Murphy, A. 2014. Fiziologija in razvoj rastlin. Sinauer, Sunderland.