Растительная ткань это: Растительная ткань — это… Что такое Растительная ткань?

Растительная ткань — это… Что такое Растительная ткань?

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 14 мая 2011.

Ткань — группа клеток, которые имеют общее происхождение, выполняют одну или несколько функций и занимают свойственное им положение в организме растения. Органы растения образованы разными тканями.

Подходы к классификации тканей

• Ткани делят на простые и сложные. Простыми называют ткани, состоящие из клеток более или менее одинаковых по форме и функциям. Сложные ткани состоят из клеток, разных по форме и функциям, но тесно взаимосвязанных в своих жизненных отправлениях. Пример первых — столбчатая хлоренхима, губчатая хлоренхима, колленхима и др., вторых — ксилема, флоэма.

Образовательными называются специализированные ткани, клетки которых сохраняют длительную способность к делению, обеспечивая рост растения и отдельных его органов. С учетом положения в теле растения их делят на верхушечные (находится на апексах корня и побега), вставочные (свойственны побегу — стеблю и листьям), боковые (или лотеральные, представлены главным образом в осевых органах — в корне и стебле голосеменных и двудольных покрытосемянных) и раневые (травматические).

Постоянными называют ткани, клетки которых утратили способность к делению (полностью или сохраняют её потенциально) и специализируются на выполнении других функций: защитной, запасающей, механической, проводящей и т. д. С учетом происхождения, преобладающей функции и положения в теле растения постоянные ткани, в свою очередь, делят на покровные, проводящие и основные, начало которым при первичном росте дают соответственно протодерма, прокамбий и основная меристема.

• Наряду с анатомо-физиологической существует и онтогенетическая классификация тканей, основанная на их происхождении и времени появления в процессе морфогенеза органа. По этой классификации ткани делят на
  первичные и вторичные.

Первичные меристемы ведут свое начало от первой клетки нового организма — зиготы, которым свойственна способность к делению. Они первыми формируются при заложении нового организма и обеспечивают его первичный рост. Это — верхушечные и вставочные меристемы. Те постоянные ткани, клетки которых дифференцируются из производных клеток первичной меристемы, называют первичными. К ним относят ткани: первичные покровные, первично проводящие и основные.

Вторичными называют меристемы, которые формируются в вегетативных органах позднее первичных и обеспечивают их вторичный рост. Это боковые меристемы — камбий и феллоген (пробковый камбий). Постоянные ткани, начало которым дали производные клетки вторичной меристемы, называют вторичными. К ним относятся вторичную покровную ткань, вторичные проводящие ткани.

См. также

Растительная ткань – определение, виды и объяснение

Определение растительной ткани

Растение ткань представляет собой набор похожих клеток, выполняющих организованную функцию для растения. Каждая растительная ткань специализируется для уникальной цели и может комбинироваться с другими тканями для создания таких органов, как листья, цветы, стебли и корни. Ниже приводится краткое описание тканей растения и их функций в растении.

Типы тканей в растениях

Меристематическая ткань

Меристематическая растительная ткань отличается от всех других растительных тканей тем, что она является основной ростовой тканью растения. Все клетки происходят из одного меристемы или другой. апикальная меристема растительная ткань, которая стимулирует рост над землей и определяет направление движения растения. Корневые меристемы копаются в почве в поисках воды и питательных веществ. Субапикальные меристемы делят растение и несут листья в разные стороны. Интеркалярные меристемы обеспечивают рост от середины растения, вытягивая листья вверх на солнечный свет.

Меристематическая растительная ткань в центральной точке недифференцирована и готова делиться на любой другой тип растительная клетка, Меристематические клетки делятся асимметрично. Это означает, что одно растение остается недифференцированным, а другое клетка принимает более специализированную форму. Затем эта клетка будет продолжать делиться и развиваться в растительную ткань, что может помочь сформировать новую орган такой как лист, Таким образом, меристематическая растительная ткань эквивалентна стволовым клеткам животных. Эти клетки являются тотипотентными или плюрипотентными, то есть они могут делиться на множество различных типов растительных тканей.

Простая растительная ткань

Существует несколько основных форм растительной ткани, образованных в основном из идентичных типов клеток. Первый – это эпидермис. Эпидермис у растений выполняет ту же функцию, что и у животных. Это растительная ткань, состоящая из тонких и плотно упакованных клеток, предназначенная для отделения внутренней части организмов от внешней. Эпидермис часто покрыт восковым слоем, чтобы растение не выгорало и не высыхало на солнце. Эпидермис также содержит защитные клетки, которые управляют маленьким отверстием, называемым устьице, Эти стомы контролируют прохождение воздуха и воды через листья, позволяя растениям выводить воду и питательные вещества из почвы.

Иногда другая форма простых растительных тканей покрывает эпидермис, пробку. Пробка – это растительная ткань, встречающаяся у древесных растений, которая умирает и становится наружным слоем коры. Эта ткань также пропитана специальным восковым веществом, которое защищает от насекомых, солнца и элементов.

Когда вы поворачиваетесь внутрь растений, следующая растительная ткань паренхима, Эта ткань состоит из тонкостенных клеток с очень большими центральными вакуолями. тургор давление из этих вакуолей повышается, когда они полны воды, которая дает структуру и поддержку растения. Ткань паренхимы растения находится во всех частях растения и состоит из больших частей листьев, стеблей и корней. В листьях ткани растения паренхима активно участвует в процессе фотосинтез, Вся паренхима растительной ткани живая и выполняет функции постоянно. Ткань паренхимы, будучи ранена, может вернуться в меристематическую растительную ткань, чтобы отрастить поврежденные участки.

Подобно пробке, растительная ткань склеренхима является структурной тканью, которая умирает, но клеточная стенка и структура остается. Ткань растения склеренхима образует длинные, связанные волокна, называемые склероидами. Эти волокна могут распространяться по всему растению, обеспечивая поддержку и силу различным органам. Эта растительная ткань обычно содержится в стеблях, коре и в твердых скорлупах некоторых фруктов и орехов, таких как груши. Ткань растения колленхима похожа на склеренхиму в том, что она обеспечивает поддержку. Часто колленхима растительной ткани наблюдается у молодых растений с ограниченным количеством клеток. Таким образом, только часть клеточной стенки в этих клетках будет утолщена для поддержки. Эта растительная ткань обычно обнаруживается везде, где есть новый рост, а другие структурные клетки еще не образовались.

Комплексная растительная ткань

Сложные ткани растения имеют дело с перемещением питательных веществ и воды к листьям, удаляя при этом продукты фотосинтеза из листьев. Фотосинтез производит сахар глюкозы. Модифицированный и связанный с другими 6-углеродными сахарами, вещество становится сахароза или множество других дисахаридов. В этой форме его можно перемещать с небольшим количеством воды и эффективно транспортировать по всему растению. Сложные ткани растения помогают в этом общем стремлении обеспечить корни пищей, поскольку они снабжают листья водой и питательными веществами.

В этом процессе используются две основные формы растительной ткани: ксилема а также флоэма, Xylem – это растительная ткань, специально разработанная для транспортировки воды и питательных веществ. Эта растительная ткань может прийти в нескольких формах, в зависимости от вид, Иногда ткань растения ксилемы состоит из длинной цепочки маленьких трубок, называемых сосудами, которые соединяются между собой и позволяют воде беспрепятственно проходить.

Эта основная труба поддерживается другими клетками, которые помогают вытягивать питательные вещества из воды и транспортировать ее к клеткам в листьях. Начиная с корней, вода движется под давлением на дне и испарение на листьях, которые сосут воду через ксилему, как солома. Подсчитано, что до 95% воды, используемой растениями, транспортируется, а не используется для фотосинтеза или обмена веществ. Считается, что это необходимо для концентрации питательных веществ, найденных в почве,

В определенных местах ксилема расширяет маленькие трубы в другой тип сложной растительной ткани, флоэму. Подобно ксилеме, флоэма состоит из множества различных типов клеток, которые работают вместе, чтобы создать непрерывный взаимосвязанный проход, соединяющий клетки растения. Хлопья, вместо того, чтобы поднимать воду из корней, должны доставлять сахар к корням и стеблям. Немного воды из ксилемы может завершить этот процесс. Этому также способствуют сопутствующие ячейки, которые окружают фактическую ситовую трубку. Затем вся структура поддерживается волокнами флоэмы, которые придают трубе форму и структуру.

Другие способы классификации растительной ткани

Существуют и другие способы классификации основных типов растительных тканей, если приведенное выше разделение кажется слишком сложным. Некоторые предпочитают классифицировать три типа растительных тканей, наземных тканей, сосудистая ткань и кожные ткани. Это в основном то же самое, что и выше, хотя оно разделяет эпидермис и связанные ткани на кожную категорию. Остальные ткани, которые не являются сосудистыми, относятся к наземной ткани.

Еще один способ классификации растительной ткани основан на ее функции. Определенные ткани используются только для целей фотосинтеза и роста. Эти ткани могут быть отнесены к вегетативной ткани. Более специализированные органы растения, такие как цветы, фрукты и семена, являются репродуктивной тканью. Этот метод классификации растительных тканей часто используется заинтересованными в растении генетика и размножение, так как эти формы растения часто сильно отличаются с генетической точки зрения от вегетативных частей растения. Растения имеют жизненный цикл, который демонстрирует смена поколений, в котором внутренние части цветка на самом деле маленькие, многоклеточный организмы, генетически отличающиеся от материнского растения. По этой причине некоторые ученые предпочитают рассматривать эти ткани как отдельные.

викторина

1. Что из перечисленного не является растительной тканью?A. паренхимаB. пробковыйC. лист

Ответ на вопрос № 1

С верно. Лист – это растительный орган. Орган имеет много разных типов тканей и может выполнять разные функции. Лист является основным источником фотосинтеза и транспирации для растения.

2. Чем отличаются ткани паренхимы от склеренхимы?A. Паренхима – это защитные клеткиB. Фотосинтез растительной ткани склеренхимыC. Клетки паренхимы имеют более тонкие стены и остаются живыми

Ответ на вопрос № 2

С верно. Клетки паренхимы иногда считают самой важной растительной тканью, потому что они выполняют большую часть работы по перемещению, созданию и хранению продуктов, необходимых растениям. Тем не менее, другие ткани обеспечивают поддержку и силу, необходимые растениям для выживания.

3. В своей высокотехнологичной лаборатории вы аккуратно отрезаете часть эпидермиса от верхушки листа растения. Что будет с листом?A. Это высохнет и умретB. Это будет продолжать фотосинтезировать, но не вырастить эпидермисC. Это вырастит эпидермис и выживет

Ответ на вопрос № 3

С верно. Этот лист умрет, так как вода слишком быстро вытечет с поверхности обнаженного листа. Клетки паренхимы, будучи поврежденными, станут меристематическими и начнут производить клетки эпидермиса для заживления раны, в процессе, очень похожем на процесс заживления раны человека.

Реферат «Представление о растительной ткани. Классификация тканей.» | Материал по естествознанию на тему:

АОУ ДПО  «Институт повышения квалификации и переподготовки

 работников образования Удмуртской Республики»

Кафедра естественнонаучного и математического образования

Реферат

Представление о растительной ткани.

Классификация тканей.

слушателя курсов профессиональной

переподготовки группы ЕНО-01-14

Кудрявцевой Н.В.

Оценка____________________

___________________/ Веселкова Н.Р.

к.б.н., доцент кафедры ЕН и МО ИПК и ПРО УР

Ижевск 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………..3

I.   Представление о растительной ткани.  Классификация тканей………………..3

II.  Виды тканей растений……………………………………………………………………………5

1.  Образовательная ткань…………………………………………………………5

2.  Покровная ткань……………………………………………………………….8

3.  Основная ткань…………………………………………………………………9

А)  Ассимиляционные (фотосинтезирующие) ткани……………………………9

Б)   Вентиляционная ткань (Аэренхима)……………………………………….10

В)  Запасающие ткани……………………………………………………………10

4. Проводящая ткань…………………………………………………………….11

5.  Механическая ткань………………………………………………………….12

6. Выделительная ткань…………………………………………………………13

Вывод……………………………………………………………………………17

Литература………………………………………………………………………………………………18

Введение

В данном реферате будут  даны  представления и классификация  растительной ткани;  особенности различных её видов.

 Однако, для более полного понимания материала, необходимо предоставить информацию о науке, которая изучает растительную ткань.  

Строение тканей живых организмов изучает наука гистология. Однако исследование растительных тканей обычно относят к анатомии растений.

Анатомия растений изучает внутреннее строение растений и их органов. Обычно она оперирует с тонкими срезами тканей, иногда окрашенных, изучая их при помощи светового микроскопа.

Классифицировать растительные ткани трудно, но в теле растения реально существуют хорошо различимые ткани, обладающие целым набором характерных признаков. Знание тканей составляет основу анатомии растений, без которой немыслим анатомический анализ любого органа.

 В работе рассказано и о способах классификации растительной ткани, о разных подходах к классификации разными учеными.

I.   Представление о растительной ткани.

Классификация тканей.

Ткань — система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.

Совокупность различных и взаимодействующих тканей образуют органы.

Классификация тканей может быть проведена по двум основным принципам: морфологическому и физиологическому.

Морфологический принцип кладет в основу классификации происхождение и строение ткани, а физиологический — выполняемую функцию.

Чисто морфологический принцип при классификации тканей использовал Де Бари, но по видимому подобные классификации всегда не вполне приемлемы, поскольку редкая ткань состоит из одинаковых по форме и происхождению клеток.

Наиболее последовательной и разработанной является физиологическая классификация тканей. Основные принципы этой классификации были предложены Швенденером и его учеником Габерландтом в конце XIX века и почти в неизменном виде дошли до наших дней.

Однако принятие лишь одного принципа – функционального, приводит к большим противоречиям и затруднениям в силу ряда причин:

Большинство растительных тканей многофункционально, то есть одна и та же ткань может выполнять несколько функций (например, проведения и укрепления). Кроме того, одна ткань может состоять из разнородных элементов, выполняющих разные функции. Такую ткань называют сложной.

Часто ткань с возрастом меняет функции или сохраняет лишь некоторые из первоначальных. Например, древесина в начале своего существования выполняет преимущественно водопроводящую функцию, а потом ее теряет и служит только для укрепления растения.

Клетки, сходные по строению и функции, то есть относящиеся к одной ткани, могут быть рассеяны поодиночке среди клеток других тканей и разобщены между собой. Такие разбросанные клетки-вкрапления называют идиобластами. Примером могут служить толстостенные опорные клетки в листьях растений.

Кроме того, многие анатомы в качестве тканей выделяют элементы, не состоящие из клеток, например, системы межклеточных пространств.

Таким образом, классификация лишь по преобладающей функции в значительной степени условна.

Строение растений усложнялось в процессе эволюции в течение многих миллионов лет, увеличивалось и разнообразие тканей. Так, у бактерий и

примитивных водорослей все клетки одинаковы; у наиболее сложных бурых водорослей насчитывают не менее 10 типов клеток. У мхов их уже около 20, у папоротникообразных  примерно 40, а у покрытосеменных – около 80 различных типов клеток.

Все ткани делятся на 2 большие группы. В первую группу входят эмбриональные ткани, состоящие из интенсивно делящихся клеток. Они носят название образовательных тканей или меристем.

Образовательные ткани в процессе роста и дифференцировки дают начало «взрослым» специализированным тканям. Все взрослые ткани входят во вторую группу и именуются постоянными.

Обычно постоянные ткани классифицируют в зависимости от выполняемой функции.

II.  Виды тканей растений.

1.  Образовательная ткань.

Образовательные ткани (меристемы) — обобщающее название для тканей растений, состоящих из интенсивно делящихся и сохраняющих физиологическую активность на протяжении всей жизни клеток, обеспечивающих непрерывное нарастание массы растения и предоставляющих материал для образования различных специализированных тканей (проводящих, механических и т. п.).

Дают  начало всем тканям растения, кроме проводящих, состоят из изодиаметрических, в очертании многоугольных клеток. Каждая клетка образовательной ткани имеет крупное ядро, занимающее около половины объёма клетки, а ядерная оболочка имеет много пор. В цитоплазме много диффузно расположенных рибосом. Имеются пропластиды,митохондрии и диктиосомы. Вакуоли немногочисленные и мелкие. Соседние клетки соединены более или менее диффузно расположенными плазмодесмами.

Форма клеток меристем разнообразна: но чаще всего они паренхимны и имеют очертания почти правильных изодиаметрических многогранников.

Образовательные ткани состоят из плотно сомкнутых клеток, как правило, без межклетников. Хотя это правило полностью справедливо лишь в отношении меристем стеблей, меристемах же корней нередко имеются хорошо различимые межклетники.

Практически все органоиды в меристематических клетках находятся в стадии становления.

Обычные меристематические клетки способны делиться определенное, ограниченное число раз, после чего превращаются в постоянные ткани. Но существуют клетки, способные к неограниченному делению, на протяжении всей жизни растения; такие клетки называют инициальными или инициалями.

Тело зародыша в развивающемся семени состоит на первых стадиях сплошь из промеристемы. Но в скором времени на двух противоположных полюсах, в точках роста  на кончиках зародышевого корешка и стебля из инициальных клеток формируются верхушечные (апикальные) меристемы.

Вообще следует отметить, что по положению в теле растений различают: верхушечные (апикальные), боковые (латеральные) и вставочные (интеркалярные) меристемы.

Боковые (латеральные: лат. латералис – боковой) меристемы в осевых органах: стеблях и корнях образуют цилиндрические слои. На поперечных срезах они имеют вид колец. В одном случае боковые меристемы формируются под апексами (верхушками) в тесной связи с апикальными меристемами. Такие меристемы относят к первичным. Первичными латеральными меристемами являются прокамбий и перицикл.

Другие боковые меристемы появляются значительно позже, при уже развитых постоянных тканях и на этом основании их считают вторичными, хотя разграничение на первичные и вторичные меристемы в значительной мере условно. К вторичным боковым меристемам относятся камбий и пробковый камбий или феллоген. В наиболее типичном случае вторичные меристемы возникают из постоянной ткани путем ее обратного преобразования в меристему.

Вставочные (интеркалярные) меристемы расположены обычно в основании междоузлий. Эти меристемы можно назвать остаточными, поскольку они происходят от верхушечных меристем, но их преобразование в постоянные ткани задерживается по сравнению с соседними участками стебля.

В интеркалярные меристемы обычно вкраплены дифференцированные элементы, например, они пронизаны проводящими пучками и в них нет инициальных клеток. Этим вставочные меристемы отличаются от боковых и верхушечных. Можно сказать, что вставочные меристемы имеют временный характер и, в конце концов, превращаются в постоянные ткани.

Вставочные меристемы хорошо выражены у основания молодых листьев, поэтому и листовая пластинка нарастает своеобразно ? основанием, а не верхушкой, как стебель. Хотя и стебли некоторых растений имеют дополнительный интеркалярный рост за счет междоузлий. Особенно это характерно для злаков.

Особую группу составляют раневые или травматические меристемы, как уже видно из названия, появляются при залечивании поврежденных тканей и органов. Обычно на месте повреждения со временем формируется защитная пробка.

Есть еще одна особенность, свойственная меристематическим клеткам: обычно во время роста оболочки соседних клеток растягиваются синхронно (согласовано). Этим обеспечивается сохранность плазмодесм между клетками. Поскольку протоплазмы соседних клеток, связанные плазмодесмами, образуют единую живую систему  симпласт, то и подобный согласованный рост, при котором оболочки соседних клеток не сдвигаются друг относительно друга, носит название симпластического.

Иногда, однако, наблюдается так называемый интрузивный рост, при котором клетка внедряется между соседними, как бы расталкивая их. Понятно, что при этом оболочки скользят одна по другой и плазмодесменные связи рвутся.

Морфологическая классификация

Морфологическая классификация основана на ориентации перегородок в делящихся клетках. Выделяется три морфологических типа образовательной ткани :

1. Пластинчатые  однослойные, клетки, таблитчатые на поперечном срезе, делятся антиклинально (перпендикулярно плоскости органа). Участвует в образовании эпидермы.
2. Колончатые, или стержневые  состоят из кубических или призматических клеток, располагающихся продольными рядами. У некоторых растений такие меристемы образуют сердцевину.
3. Массивные меристемы состоят из многоугольных в очертании клеток, делящихся в разных направлениях и обеспечивающих более или менее равномерное увеличение объёма ткани.

Онтогенетическая классификация

Все образовательной ткани, функционирующие на протяжении всей жизни растения, можно подразделить на общие и специальные. К общим меристемам относится меристема зародыша, из которой развиваются апикальные (верхушечные) меристемы, а они, в свою очередь, дают начало третьей группе общих меристем — интеркалярным.

От апикальных меристем берут начало:

Клетки этих трёх тканей более вакуолизированы, чем апикальные меристемы, и обладают ограниченной способностью к делению, поэтому часто их называют полумеристемами.

Часть клеток прокамбия даёт начало первичным проводящим тканям — первичным ксилеме и флоэме; из других его клеток развивается камбий, который, в свою очередь, образует вторичные проводящие ткани — вторичные ксилему и флоэму. Вторичные проводящие ткани образует и т. н. добавочный камбий, развивающийся не из прокамбия, а из постоянных тканей, живые клетки которых при этом дедифференцируются, то есть возвращаются из специализированного состояния к состоянию, близкому к эмбриональному, и вновь приобретают способность к делению[6].

Таким же образом в растении возникают и раневые меристемы, восстанавливающие повреждённые участки растения. На возможности новообразования меристем основано вегетативное размножение растений[3].

Кроме добавочного камбия, постоянные ткани также участвуют в образовании феллогена (пробкового камбия). Делясь периклинально (то есть параллельно поверхности органа), клетки феллогена отделяют наружу будущие клетки пробки (феллемы), а внутрь — феллодерму.

Топографическая классификация

В соответствии с расположением, помимо апикальных меристем, локализованных на кончиках осевых органов — стебля и корня, выделяют меристемы:

• латеральные (боковые) меристемы расположены внутри осевых органов и осуществляют их утолщение. К латеральным меристемам относят камбий, добавочный камбий и феллоген.

• интеркалярные меристемы осуществляют вставочный рост. За счёт их деятельности удлиняются междоузлия на ранних этапах развития побега, развиваютсячерешки листьев. Принципиально они отличаются от прочих меристем тем, что, помимо недифференцированных клеток, в них существуют и клетки на разных стадиях дифференциации. Поэтому корректнее здесь говорить не об интеркалярных меристемах, а о зонах интеркалярного (вставочного) роста.

Все эти меристемы, кроме феллогена, являются производными апикальных меристем.

Генетическая классификация

Согласно генетической классификации выделяют первичные и вторичные меристемы. Первичные меристемы связаны с меристемами зародыша и апикальными меристемами, а вторичные развиваются позднее, когда начинается утолщение осевых органов и заканчивается верхушечный рост. Однако такое разделение условно, так как, например, камбий закладывается до окончания верхушечного роста.

2. Покровные ткани

Покровные ткани — наружные ткани.

Покровные ткани предохраняют органы растения от высыхания, от температурных воздействий, механических повреждений, гиф грибов, болезнетворных бактерий и вирусов и других неблагоприятных воздействий окружающей среды. Осуществляют всасывание и выделение воды и других веществ.

Через покровные ткани стебля осуществляется газообмен. В эпидерме он происходит через устьица. После образованияперидермы эпидерма отмирает и слущивается, и газообмен идёт через чечевички.

Часто эпидерма растений несёт различные образования: эмергенцы, кроющие и железистые волоски (трихомы), составляющие опушение растения.

Классификация:

В зависимости от периода закладки выделяют следующие типы покровных тканей:

• первичные покровные ткани: в стебле это эпидерма, в корне — экзодерма (сверху молодой корень покрыт ризодермой (эпиблемой), она топографически соответствует эпидерме, но экзодерма и эпидерма не сопоставимы ни по происхождению, ни по форме клеток).
• вторичные покровные ткани: пробка, или феллема.

3. Основная ткань

Наибольший объем в растении занимают основные ткани. Сакс называл их мякотью. Снаружи они защищены покрывными тканями, а изнутри пронизаны проводящими и механическими пучками. Образующие их клетки отличаются обычно паренхимным строением, из-за этого основные ткани нередко называют основной паренхимой. Основная ткань, в противоположность другим очень богата межклеточными пространствами. Нередко межклетники во много раз превышают размеры самих клеток.

Основные ткани являются преимущественно питающими тканями, хотя по своему существу могут выполнять многие функции, начиная от ассимиляционной, кончая выделительной.

В зависимости от специализации, основную паренхиму делят на ассимиляционную, вентиляционную, всасывающую, запасающую.

 А) Ассимиляционные (фотосинтезирующие) ткани

Ткани, основной функцией которых является работа ассимиляции, то есть фотосинтез, объединяют в систему ассимиляционных тканей.

У высших растений они имеют обычно зеленую окраску. Поэтому могут быть названы зеленой паренхимой или хлорофиллоносной паренхимой (короче  хлоренхимой).

Ассимиляционная ткань устроена достаточно просто и состоит из однородных тонкостенных клеток.

Хлоропласты в клетках хлоренхимы обычно расположены в один ряд в постенном слое цитоплазмы. Центральная часть полости клетки занята крупной вакуолью.

Доступ углекислоты к клеткам хлоренхимы облегчается тем, что в ней имеется развитая система межклетников, сообщающаяся с атмосферой. Наличие межклетников является характернейшей особенностью ассимиляционной ткани. Межклетники обеспечивают газообмен с окружающей средой.

В соответствии с тем, что работа ассимиляции происходит за счет солнечной энергии, хлоренхима располагается в местах, наиболее доступных свету: она находится в надземной части растений непосредственно под кожицей листьев и стеблей.

Нередко хлоренхима дифференцирована на столбчатую (палисадную) и губчатую ткань. Палисадная ткань обычно состоит из удлиненных клеток цилиндрической формы, расположенных перпендикулярно к поверхности органа. Межклеточники в палисадной ткани развиты слабо. Палисадная ткань содержит большое количество хлоропластов, здесь происходят световые реакции фотосинтеза.

Губчатая ткань построена из округлых или неопределенной формы клеток, образующих рыхлую сложную сетчатую систему. Межклетники хорошо развиты. Здесь протекает газообмен и темновая стадия фотосинтеза.

Б) Вентиляционная ткань (Аэренхима)

Практически во всех тканях имеются межклетники, образующие единую систему. Межклетники через проходные отверстия или устьица сообщаются с атмосферой. Однако газовый состав в межклетниках сильно отличается от газового состава атмосферы.

Если в растениях образуется ткань с очень большими межклетниками, нередко превышающими размеры самих клеток, и если вентиляционная функция такой ткани выступает на первое место, то ее называют аэренхимой.

Как правило, в состав аэренхимы входят механические клетки, придающие этой рыхлой ткани дополнительную прочность.

Особенно развита аэренхима у водных и болотных растений, в условиях, где затруднен нормальный газообмен.

В) Запасающие ткани

Поглощенные растением синтезированные вещества могут откладываться в виде запасов. К накоплению запасных веществ в той или иной мере способны все живые клетки, но в том случае, когда запасающая функция гипертрофированна (выступает на первое место), говорят о запасающих тканях.

Запасы могут храниться длительное время, например, зимние запасы крахмала в корнях и клубнях двулетних и многолетних растений.

В других случаях запасы почти непрерывно потребляются и вновь пополняются в период вегетации.

В строении запасающих клеток встречается большое разнообразие.

Некоторые запасающие ткани приспособлены к накоплению воды. Их называют водоносными. Как правило, клетки водоносных тканей чрезвычайно гигроскопичны (т.е. способны быстро впитывать влагу) и имеют тонкие оболочки.

Наличие водоносных тканей характерно для некоторых ксерофитов ? растений, приспособленных переносить длительный засушливый период. Чаще всего водоносные ткани встречаются в листьях. Они являются резервуарами влаги. При подсыхании растения водоносные клетки передают воду главным образом ассимиляционным тканям.

Мощно развитая водоносная ткань встречается у суккулентов ? растений с мясистыми сочными листьями и стеблями: агавы, алоэ, кактусы, молочаи.

Развитой водоносной тканью снабжены клубневидные вздутия стеблей многих эпифитных орхидных.

Однако подлинными рекордсменами в запасании влаги являются сфагновые мхи. Они могут накапливать такое количество влаги, которое в 40 – 50 раз превышает их сухой вес. Такая высокая гигроскопичность сфагнов связана с особенностями их анатомического строения. В листьях сфагновых мхов имеются две группы клеток: особые гиалиновые клетки, имеющие большие или многочисленные поры и накапливающие воду и обычные хлорофиллоносные клетки. Гиалиновые клетки занимают большую часть объема. Нередко крупные водоносные клетки имеют спиральные или кольчатые утолщения оболочек, придающих клеткам дополнительную прочность и предохраняющие их от слияния.

Значительно шире распространены ткани, запасающие пластические вещества. Обычно запасы накапливаются в полостях клеток, реже в их оболочках.

Наиболее распространенные запасные вещества: сахар, инулин, аминокислоты, белки, крахмал.

В клеточных стенках обычно откладываются гемицеллюлозы. В этих случаях стенки чрезвычайно сильно утолщаются. В качестве примеров можно назвать запасающие ткани эндосперма семян кофе и финиковой пальмы.

4. Проводящая ткань

Проводящая ткань — вид тканей растения, служащих для передвижения растворённых питательных веществ по растению. У многих высших растений она представлена проводящими элементами (сосудами, трахеидами и ситовидными трубками). В стенках проводящих элементов есть поры и сквозные отверстия, облегчающие передвижение веществ от клетки к клетке.
Проводящая ткань образует в теле растения непрерывную разветвлённую сеть, соединяющую все его органы в единую систему — от тончайших корешков до молодых побегов, почек и кончиков листа.

Учёные считают, что возникновение тканей связано в истории Земли с выходом растений на сушу. Когда часть растения оказалась в воздушной среде, а другая часть (корневая) — в почве, появилась необходимость доставки воды и минеральных солей от корней к листьям, а органических веществ от листьев к корням. Так в ходе эволюции растительного мира возникло два типа проводящих тканей — древесина и луб. По древесине (по трахеитам и сосудам) вода с растворёнными минеральными веществам поднимается от корней к листьям — это водопроводящий, или восходящий, ток. По лубу (по ситовидным трубкам) образовавшиеся в зелёных листьях органические вещества поступают к корням и другим органам растения — это нисходящий ток.

Проводящие ткани растений — это ксилема (древесина) и флоэма (луб). По ксилеме (из корня в стебель) идёт восходящий ток воды с растворёнными в ней минеральными солями. По флоэме — более слабый и медленный ток воды и органических веществ.

Значение древесины

Ксилема, по которой идёт сильный и быстрый восходящий ток, образована мёртвыми, разными по величине клетками. Цитоплазмы в них нет, стенки одревеснели и снабжены многочисленными порами. Представляют собой цепочки из прилегающих друг к другу длинных мёртвых водопроводящих клеток. В местах соприкосновения у них имеются поры, по которым и передвигаются растворы из клетки в клетку по направлению к листьям. Так устроены трахеиды.
У цветковых растений появляются и более совершенные проводящие ткани — сосуды. В сосудах поперечные стенки клеток в большей или меньшей степени разрушаются, и представляют собой полые трубки. Таким образом, сосуды — это соединения многих мёртвых трубчатых клеток, называемых члениками. Располагаясь друг над другом, они образуют трубочку. По таким сосудам растворы передвигаются ещё быстрее. Помимо цветковых, другие высшие растения имеют только трахеиды.

 Значение луба пупочек.  В силу того, что нисходящий ток более слабый, клетки флоэмы могут оставаться живыми. Они образуют ситовидные трубки — их поперечные стенки густо пронизаны отверстиями. Ядер в таких клетках нет, но они сохраняют живую цитоплазму. Ситовидные трубки остаются живыми недолго, чаще 2-3 года, изредка – 10-15 лет. На смену им постоянно образуются новые ситовидные трубки.

5. Механическая ткань

Механическая ткань — вид ткани в растительном организме, волокна из живых и мёртвых клеток с сильно утолщённой клеточной стенкой, придающие механическую прочность организму. Возникает из верхушечной меристемы, а также в результате деятельности прокамбия и камбия.

Степень развития механических тканей во многом зависит от условий, они почти отсутствуют у растений влажных лесов, у многих прибрежных растений, но зато хорошо развиты у большинства растений засушливых место-обитаний.

Механические ткани присутствуют во всех органах растения, но наиболее они развиты по перифериистебля и в центральной части корня.

Выделяют следующие типы механических тканей:

• колленхима — эластичная опорная ткань первичной коры молодых стеблей двудольных растений, а также листьев. Состоит из живых клеток с неравномерно утолщёнными неодеревеневшими первичными оболочками, вытянутыми вдоль оси органа. Создаёт опору растению.
• склеренхима — прочная ткань из быстро отмирающих клеток с одревесневшими и равномерно утолщёнными оболочками. Обеспечивает прочность органов и всего тела растений. Различают два типа склеренхимных клеток:
• волокна — длинные тонкие клетки, обычно собранные в тяжи или пучки (например, лубяные илидревесинные волокна).
• склереиды — округлые мёртвые клетки с очень толстыми одревесневшими оболочками. Ими образованы семенная кожура, скорлупа орехов, косточки вишни,сливы, абрикоса; они придают мякоти груш характерный крупчатый характер. Встречаются группами в корке хвойных и некоторых лиственных пород, в твердых оболочках семян и плодов. Их клетки круглой формы с толстыми стенками и маленьким ядром.

6.Выделительная ткань

Выделительные ткани внешней секреции

1. Гидатоды — устройства, служащие для выделения воды.

У многих растений, особенно у тропических, разные органы (главным образом листья), выделяют воду в виде капель. Это явление называется гуттацией. Гуттация происходит особенно интенсивно в условиях, затрудняющих транспирацию испарение воды листьями. Такие условия создаются, например, в прохладные безветренные ночи при влажном воздухе. В ранние утренние часы после таких ночей можно наблюдать капельки воды на листьях растений  растения гуттируют.

Гуттационные капли обычно легко отличаются от росы. Они располагаются большей частью под верхушкой листа или на кончиках зубцов его пластинки. Положение капель гуттационной воды показывает и положение органов ее выделяющих – гидатод.

Гидатоды наиболее простого типа представляют собой видоизмененные клетки кожицы или многоклеточные волоски. Они пространственно не связаны с тканями, проводящими воду.

Наиболее сложный тип представляют гидатоды, у которых кожица участвует в формировании специальных выводных отверстий для воды, в виде водяных устьиц или водяных щелей. В отличие от обычных устьиц, водяные устьица лишены подвижности, а щели постоянно открыты.

Гидатода снабжена либо одним крупным устьицем с широкой щелью, как у первоцветов и аконитов, либо имеется группа мелких устьиц обычно с узкими щелями, как у многих толстянок, сложноцветных, зонтичных.

2. Весьма разнообразны и широко распространены наружные эпидермальные железки.

У многих растений кожица листьев и стеблей обладает высокоспециализированными многоклеточными железистыми волосками. Эти волоски имеют обычно многоклеточную ножку и округлую одноклеточную головку (как у первоцветов, пеларгоний). Эфирные масла заполняют пространство между целлюлозной оболочкой и кутикулой.

Достаточно часто встречаются и многоклеточные головки.

Железистый волосок может быть и ветвистым, как у некоторых бегоний или хмеля.

Очень своеобразны жгучие волоски крапивы. Они имеют многоклеточное основание, переходящее в крупную клетку с хрупкими кремниевыми стенками. Едкая жидкость наполняет эту клетку под большим давлением. При легком прикосновении верхушка клетки-ампулы обламывается, оставляя острые края. Волосок впивается в кожу, впрыскивая сок.

3. Особый тип желез наружной секреции представляют нектарники. Нектарники ? органы выделения сахаристой жидкости нектара. Обычно они находятся в цветке. Нектар служит средством привлечения животных, чаще всего насекомых, которые производят перекрестное опыление растений.

4. И, наконец, самым редким типом выделительных органов являются переваривающие железки насекомоядных растений. Наружными переваривающими железками обладают, например, листья росянки.

Заканчивая обзор наружных выделительных органов, необходимо отметить, что в целом, растительные выделения, в противоположность животным, относительно редко выводятся наружу. В этом состоит одна из характерных особенностей растений. Объясняется это отчасти тем, что выделяемые вещества образуются внутри клеток, одетых к тому же клеточными оболочками. Значительно чаще растительные выделения собираются внутри самого растения. Поэтому и внутренние выделительные ткани заметно разнообразнее. Перейдем к их рассмотрению.

Выделительные ткани внутренней секреции

Вместилища выделений весьма разнообразны по форме, величине и происхождению.

В зависимости от способа их образования различают: 1) схизогенные; 2) рексигенные; 3) лизигенные вместилища.

Схизогенные вместилища образуются путем расхождения оболочек клеток, первоначально тесно примыкавших друг к другу. Расхождение клеток происходит путем расщепления срединной пластинки.

Рексигенные межклетники возникают путем разрыва целых участков тканей, а затем высыхания и отмирания клеток. Таким способом образуются крупные полости в междоузлиях стеблей многих злаков, зонтичных и др.

Лизигенные вместилища появляются при растворении – лизисе клеток и их оболочек. Обычно это полости или карманы правильной сферической формы. Таковы, например, вместилища в наружной корке плодов апельсина и других цитрусовых.

Наибольшие шаровидные полости, наполненные выделениями, встречаются преимущественно в листьях. Эти вместилища лежат чаще вблизи поверхности под кожицей, поэтому нередко просвечивают и видны невооруженным глазом, как светлые прозрачные точки. Подобные вместилища встречаются в листьях зверобоя, лавра, эвкалипта, мирта, магнолии и представляют собой идиобласты среди паренхимной ткани.

Каналообразные выделительные устройства или ходы образуются преимущественно в стеблях и корнях, реже в листьях. Каналы по их содержимому называют: масляными, смоляными, слизевыми и камедевыми. Обычно полости выделительных ходов возникают схизогенным путем.

Смоляные ходы имеются, например, у многих хвойных, зонтичных, сложноцветных. Типичный смоляной ход представляет собой длинный трубчатый межклетник, окруженный живыми клетками эпителия. Выстилающие эпителиальные клетки выделяют в полость канала экскреты в виде смол и эфирных масел.

Расположение смоляных ходов сложное. Они проходят и в вертикальном и в горизонтальном направлениях, соединяясь в общую систему.

Наиболее своеобразными трубчатыми каналами являются млечные сосуды или млечники.

Содержащийся в млечниках млечный сок (или латекс) представляет собой эмульсию или суспензию, водный раствор, в котором во взвешенном состоянии находятся гидрофобные капельки разнообразных веществ и твердые частицы: смолы, камеди, каучук и др.

Типичный млечный сок похож на молоко и обычно молочно-белого цвета, как, например, у молочая. Реже молочный сок бывает желтого, у некоторых маков или оранжевого (у чистотела) цвета.

Помимо смол и каучуков латекс содержит сахара, белковые вещества, эфирные масла и алкалоиды, гликозиды. Так, в опии (затвердевшем млечном соке незрелых коробочек опийного мака) найдено до 20 алкалоидов, в том числе морфин, папаверин, кодеин. Наличие в млечниках продуктов ассимиляции, таких как белки, углеводы, жиры, заставляет многих исследователей считать млечники проводящей тканью, подобно ситовидным трубкам, тем более, что при наличии млечников ситовидные трубки немногочисленны. Более того, в проводящих пучках снотворного мака ситовидные трубки вообще отсутствуют. Однако наличие в млечниках конечных продуктов обмена веществ, таких как смолы, эфирные масла  позволяет относить млечники к выделительной системе. Так что классификационная принадлежность млечников вопрос спорный.

Сами млечники бывают двух видов:

• членистые
• нечленистые.

Нечленистый млечник представляет собой гигантскую многоядерную клетку с одной непрерывной вакуолью. Одновременно с развитием проростка клетка-млечник растет в длину, ветвится и, протискиваясь подобно гифам гриба-паразита, проникает в разные части тела растения.

Нечленистые млечники имеют большинство молочайных, некоторые тутовые, бересклеты.

Членистые млечники состоят из многих отдельных млечных клеток. Эти клетки в простейших случаях сообщаются друг с другом порами (как у кленовых, в чешуях луков). Но в большинстве случаев перегородки с порами имеются только в ранней стадии развития членистых млечников. Позже поперечные перегородки растворяются и исчезают полностью или частично. Членистые млечники характерны для растений семейств маковых, колокольчиковых, ароидных, банановых, некоторых сложноцветных и многих других.

Вопрос о значении млечников для растений до сих пор не выяснен.

Несомненна лишь побочная роль некоторых млечников в жизни растений, в том случае, когда латекс содержит горькие или ядовитые вещества и предохраняет растение от поедания.

Если значение многих выделений в жизни растений не вполне понятно, то их значение в хозяйственной деятельности человека очевидно.

Бальзамы, смолы, эфирные масла, каучук широко используются в промышленности и медицине.

Например, ароматические летучие жидкости  эфирные масла специфичны для каждого вида растений. Запахи розы, сирени, фиалки нельзя спутать. Эфирные масла применяются в технике, медицине, парфюмерной, кондитерской и других отраслях промышленности. В наибольшем количестве они употребляются для приготовления ликеров и водок, и используются как растворители смол для приготовления лаков.

Эфирные масла при соприкосновении с воздухом затвердевают, превращаясь в смолы. Смеси смол и эфирных масел, имеющие вид густой сиропообразной жидкости и отличающиеся характерным запахом называются бальзамами.

При поранении деревьев бальзамы вытекают, окончательно затвердевают и превращаются в смолы.

В отличие от бальзамов, смолы практически не имеют запаха. Особенно ценны даммаровая смола, акароня и масличная смола, получаемые из тропических и субтропических деревьев. Смолы применяются при изготовлении лаков, мастики, смазочных масел, типографской краски.

К числу наиболее широко распространенных и имеющих практическое значение относятся бальзамы хвойных деревьев. Главнейшим продуктом этих бальзамов является скипидар. «Канадский бальзам», широко применяющийся в микроскопии, в нашей стране получают из пихты сибирской.

Народная медицина много веков применяла различные бальзамы для лечения ран. Выражение «бальзам на рану» вошло в обиходную речь. Знаменитый перуанский бальзам добывается из живицы тропического дерева Myroxylon balsamum. Отличными заживляющими свойствами обладают бальзамы сибирской пихты.

И, наконец, до тех пор, пока не была разработана технология синтетического получения каучука, он добывался исключительно из растений. Впервые сырьевой каучук был обнаружен европейцами в бассейне р. Амазонки в XVII веке. Индейцы добывали его из тропического лесного дерева Hevea brasilensis, относящегося к семейству молочайных. Только в конце 19 века семена были перевезены в Европу, и оттуда доставлены на о. Цейлон и на Малайский полуостров. Ныне Малайя и Индонезия  основные центры культивирования гевеи.

 

Вывод:

Ткани делятся на простые и сложные. Простыми называют ткани, состоящие из клеток более или менее одинаковых по форме и функциям. Сложные ткани состоят из клеток, разных по форме и функция, но тесно взаимосвязанных в своих жизненных отправлениях. Ткани, делятся на образовательные и постоянные. С учетом происхождения и времени появления в процессе морфогенеза и органа ткани называют первичными или вторичными.

Существуют различные классификации тканей. Все они достаточно условны и используются по преимуществу для удобства обзора и с целью облегчения обучения.

Чаще растительные ткани делят на несколько групп в зависимости от основной функции:

меристемы, или образовательные ткани;

покровные ткани;

основные ткани;

механические ткани;

проводящие ткани;

секреторные, или выделительные ткани.

Литература:

Интернет-ресурсы

-AgroJour.ru›nauka/botanika/obshhie

-ru.wikipedia.org›Ткань (биология)

-begin-edu.com›node/5724

-http://схемо.рф/

Ботаника, Яковлев Г.П., Челомбитько В.А., 2001 учебник для ВУЗов

Plant Cells and Tissues | Protocol (Translated to Russian)

34.6: Растительные клетки и ткани

Ткани растений — это совокупность похожих клеток, выполняющих связанные функции. Различные ткани растений будут иметь свои собственные специализированные роли и могут быть объединены с другими тканями для образования таких органов, как цветы, плоды, стебель и листья. Два основных типа растительной ткани включают меристематическую и постоянную ткань.

Меристематическая ткань, основная ткань роста растений, способна к самообновлению и неограниченному делению клеток. Каждая клетка растения происходит от меристемы. Меристематическая ткань подразделяется на один из трех типов в зависимости от ее расположения внутри растения — верхушечная, латеральная и интеркалярная. Апикальные меристемы — это меристематическая ткань, расположенная на кончике корня и стебля, которая позволяет удлинить растение в длину. Боковые меристемы присутствуют в радиальной части стебля и корня и увеличивают толщину или обхват созревающего растения. Вставочные меристемы встречаются только у однодольных у основания междоузлия и листовой пластинки. Вставочные меристемы увеличивают длину листовой пластинки.

Постоянные ткани растений бывают простыми (состоят из клеток одного типа) или сложными (состоят из клеток разных типов). Например, кожная ткань — это простая постоянная ткань, образующая внешнее защитное покрытие. Он защищает растение от физического повреждения и обеспечивает газообмен. У недревесных растений кожная ткань представляет собой слой плотно упакованных клеток, называемый эпидермисом. Кутикула, восковое эпидермальное покрытие, присутствует на листьях и стеблях, что предотвращает потерю воды. Эпидермис выполняет уникальные функции в различных органах растений. Например, корни, вода и минералы, абсорбированные из почвы, проходят через эпидермис.

Сосудистая ткань, напротив, является примером сложной ткани, которая обеспечивает транспортировку воды и минералов через растения. Сосудистая система состоит из двух специализированных проводящих сосудов: ксилемы и флоэмы. Ксилема проводит воду и минералы от корней к различным частям растения и сама состоит из трех типов клеток: ксилемного сосуда, трахеид (оба из которых содержат воду) и ксилемной паренхимы. Флоэма переносит органические соединения из места фотосинтеза в разные части растения. Он включает четыре различных типа клеток: ситовидные клетки (которые проводят фотосинтез), паренхима флоэмы, клетки-компаньоны и волокна флоэмы. В стебле ксилема и флоэма вместе образуют структуру, называемую сосудистым пучком. В корнях это называется сосудистым цилиндром или сосудистой стелой.

Паренхима, колленхима и склеренхима

Анатомия растений делит организм на четыре основных органа — корень, стебель, лист и цветок. Впоследствии их можно разделить на три типа тканей. Например, листья состоят из трех разных тканей — кожной, сосудистой и наземной. Кроме того, каждая из этих тканей состоит из трех типов клеток: паренхимы, склеренхимы или колленхимы.

Клетки паренхимы живы, метаболически активны и обычно ограничены тонкой и гибкой первичной клеточной стенкой. В целом клетки паренхимы составляют 90 процентов клеток, обнаруженных в семенных травянистых растениях. Они часто встречаются в коре или сердцевине стеблей или корней, а также в мясистой ткани многих фруктов. Большинство клеток паренхимы сохраняют способность делиться, что делает их незаменимыми для заживления ран и регенерации тканей. Более того, клетки паренхимы выполняют у растений особые функции, такие как фотосинтез, хранение или транспорт, и помогают ткани сосудов, формируя путь для обмена питательными веществами внутри ксилемы и флоэмы или между ними.

Клетки колленхимы также живы и имеют удлиненную структуру, состоящую из неправильной толстой клеточной стенки, которая обеспечивает поддержку и структуру растения. Это наименее распространенный тип клеток, клеточные стенки которых состоят из целлюлозы и пектина. Эпидермальная ткань молодых стволовых и листовых жилок состоит из клеток колленхимы. В зависимости от расположения и характера утолщения клеточной стенки существует три основных классификации клеток колленхимы: угловые, кольцевые, пластинчатые и лакунарные.

Клетки склеренхимы образуют защитную или поддерживающую ткань у высших растений. В зрелом возрасте эти клетки обладают ограниченной физиологической активностью и обычно мертвы. Клетки склеренхимы имеют клеточную стенку с утолщенным вторичным слоем, состоящим из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Ориентация целлюлозы обеспечивает разнообразное сочетание прочности, гибкости и жесткости в органах растений, подверженных различным силам сжатия и растяжения. Склеренхима встречается в трех различных формах: волокна, склереиды и водопроводящая склеренхима.

Мацерация растительной ткани — Справочник химика 21

    При удалении из одревесневших растительных тканей лигнина остается углеводный скелет, состоящий из целлюлозы и гемицеллюлоз, сравнительно легко поддающийся разделению (мацерации) на отдельные клетки. Этот процесс в широких масштабах приме- [c.338]

    Клетки растений соединены между собой особым веществом, которое при образовании тканей выполняет роль цемента при строительстве зданий. Это вещество — соли пектиновой кислоты. С растительными остатками в громадном количестве они попадают в почву, водотоки, водоемы и там в анаэробных условиях подвергаются брожению. В результате этого брожения происходит распад растительной ткани на отдельные клеточки. Этот процесс называется мацерацией. [c.51]

    Мацерация растительных тканей вызывается термолабильными компонентами нативной культуральной жидкости, предположительно экзоферментами паразита. [c.53]

    Аналогичный процесс применяется в спиртовом производстве, где приготовляются свежие дрожжи, называемые, маткой , (стр. 92), и при биологической мацерации растительных тканей, где этот процесс называют п р иготовлением бактериальных заквасок. Мы вместо терминов матка закваска будем применять термин — свежая культура бактерий , что более точно характеризует сущность данного процесса. [c.128]

    Таким образом, несмотря на сделанные бездоказательные заявления некоторых исследователей, игнорировавших открытия своих коллег, древесина физически, химически и анатомически разнородна. Один чрезвычайно компетентный химик 13i писал Древесина не является однородным химическим веществом. Содержание в ней лигнина (в качестве одного только примера) колеблется от породы к породе, от клетки к клетке и даже в пределах слоев одной отдельной клеточной стенки. Эти различия происходят в результате биологических особенностей образования растительных тканей.Очевидно первичный лигнин (протолигнин) проникает в предварительно сформировавшуюся систему целлюлоза—гемицеллюлозы, в которой он становится химически связанным. Вследствие этого образование первичного лигнина зависит от давления, существующего в клетке. Этот лигнин функционирует как структурный агент, вызывающий жесткость клеточной оболочки, факт, который очевиден даже тогда, когда отдельные древесные волокна разъединены (как при мацерации). Кроме того, протолигнин служит защитой против вторжения микроорганизмов . [c.14]

    Наряду с полноценной биомассой отобранные продуценты синтезируют комплекс гидролитических ферментов — пектиназу, амилазу и целлюлазу, что позволяет при приготовлении питательных сред для микробного синтеза белка исключить предварительный кислотный гидролиз субстратов, а культуральную жидкость применять для мацерации растительных тканей либо для других целей. Урожай биомассы рекомендуемых продуцентов достигает 20 г/л. Грибная биомасса содержит до 50°/о протеина, 4,5—5,0% жира, витамины группы В. Истинный белок в препаратах составляет 30—40%, нуклеиновые кислоты — 0,6—2%. [c.86]

    Использование грибных культуральных фильтратов для мацерации растительных тканей. КФ 96-го часа роста периодической культуры Peni illium digitatum 24П высущивали в распылительной дисковой воздушной су- [c.187]

    Необходимо, однако, отметить, что граница самостоятельного разделения растительной ткани на отдельные волокна не постоянна и зависит от метода химической обработки. Приведенные выше данные о границе мацерации относятся к методам варки, представленным на рис. 36. Однако та же древесина, делигннфици-рованная в среде бисульфита, но при температуре около 50° С (растворялся в основном лигнин), мацерировалась на отдельные волокна уже при выходе массы 70—80% 2]. [c.341]

    Мацерация, вызываемая микроорганизмами, начинается с того, что ткань растения распадается на клетки вдоль срединной пластинки. Последняя, согласно современным взглядам, состоит из кальциевых и магниевых солей пектиновой кислоты, а не из протопектина. Поэтому Вуд (1962) считает неправильным отождествление мацери-рующей активности с активностью протопектиназы. Вуд подчеркивает также, что у различных растений состав срединных пластинок сильно варьирует, что может отражаться, в частности, на ее атакуе-мости пектолитическими ферментами. Это, в свою очередь, должно быть связано с устойчивостью растений к поражению различными патогенами, так как скорость отмирания клеток растения под воздействием патогена тесно связана с активностью мацерации. Возможно, что пектолитические ферменты увеличивают чувствительность клеток растения-хозяина к воздействию токсических веществ патогена. Однако Вуд (Wood, 1962) допускает, что растительные клетки могут погибать и в результате непосредственного действия пектолитических ферментов. [c.61]

    Наиболее надежным методом мацерации, не вызывающим никаких повреждений в клетках, является обработка ферментами пищеварительного сока виноградной улитки (Helix ро-matia) — цитазой и пектиназой. Обработка 2%-ным водным раствором пектиназы или цитазы в течение получаса при температуре 37° С способна давать значительное размягчение п просветление растительной ткани. К сожалению, широкому распространению этого способа мацерации препятствует отсутствие в продаже препаратов пищеварительного сока виноградной улитки. [c.186]

    В этой главе мы займемся гистологией на уровне, доступном световому микроскопу. В некоторых случаях для большей ясности придется привлекать и данные, полученные с помощью электронного микроскопа. При вьювлении зависимости между структурой и функцией ткани важно помнить о трехмерности клеточных компонентов и об их связях друг с другом. Информация такого рода собирается по кусочкам , путем изучения тонких срезов ткани, большей частью поперечных и продольных. Ни те, ни другие в отдельности не способны дать все необходимые сведения, но в сочетании они часто позволяют получить интересующую нас картину. Некоторые клетки, например сосуды и трахеи-ды ксилемы, удается наблюдать в целом виде, предварительно подвергнув растительные ткани мацерации при этом мягкие ткани разрушаются, а более прочные, пропитанные лигнином гистологические элементы ксилемы — сосуды, трахеиды и древесинные волокна — остаются. [c.218]

    Если учесть большую пластичность и приспособляемость микроорганизмов, их вооруженность разнообразными ферментами, то нетрудно признать, что устойчивость, обусловленная механическими свойствами растительной ткани, должна представлять собой не общее правило, а скорее исключение. Влияние, оказываемое гифами грибов на растение-хозяина, может быть обусловлено синтезируемыми микроорганизмами экстрацеллюлярными ферментами, которые способны вызвать мацерацию покровных тканей. Гифы многих грибов могут действовать, кроме того, и чисто механически. В процессе роста они развивают большое давление, благодаря чему обладают значительной силой в преодолении механических препятствий. Согласно Линду (Lind, 1898), гифы способны пробуравливать тонкие пластинки из мрамора, известняка, коллодия и даже золота, развивая при этом давление до 5 атм. Примером большой силы, развиваемой грибами в процессе роста, могут служить плодовые тела шампиньонов, способные ломать асфальтовую мостовую. [c.161]

---

Разница между тканями животных и растительных тканей (Наука и природа)

Основное различие между тканями животных и тканей растений заключается в том, что ни одна из тканей животных не является фотосинтезирующей, в то время как большинство тканей растения фотосинтезируют. Другое важное различие между тканями животных и растительными тканями состоит в том, что ткани животных поддерживают движения тела животных, но ткани растений поддерживают стационарную фазу растений..

Клетка является основной единицей живых организмов. Прокариоты одноклеточные, тогда как большинство эукариот многоклеточные. Растения и животные показывают сложные структуры тела. Они обладают разными тканями, предназначенными для разных функций. Ткани отличаются друг от друга по происхождению, структуре и функции. Животные являются гетеротрофными, тогда как растения являются автотрофными организмами. Следовательно, существует много различий между тканями животных и растений..

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое ткань животных 
3. Что такое растительная ткань
4. Сходство между тканями животных и растений
5. Сравнение бок о бок — ткань животных и ткань растений в форме таблицы
6. Резюме

Что такое ткань животных?

Животные являются многоклеточными организмами. Их тело состоит из нескольких разных тканей. Животная клетка является основной единицей животной ткани. Существует четыре основных типа тканей: эпителиальная ткань, мышечная ткань, соединительная ткань и нервная ткань. Эпителиальная ткань выравнивает органы тела. Мышечная ткань помогает в движениях тела. Соединительная ткань соединяет различные ткани, органы и все тело как единое целое и транспортирует вещества по всему организму. Нервная ткань регулирует и контролирует функции и деятельность организма.

Рисунок 01: Животная ткань — Нервная ткань

Животные клетки лишены клеточных стенок. Клеточная мембрана является самой внешней границей животной клетки, в отличие от растительных клеток. Животная ткань содержит больше живых клеток, и эти клетки нуждаются в большем количестве энергии для функционирования. Все животные клетки гетеротрофны. Они не могут делать свою еду.

Что такое растительная ткань?

Тело растения состоит из растительных тканей. Два основных типа растительных тканей — это меристематическая ткань и постоянная ткань. Меристематическая ткань представляет собой группу недифференцированных клеток. Они способны делиться и делать новые клетки. Эта ткань в основном участвует в росте и развитии растения. Когда клетка дифференцируется и теряет способность делиться, она становится постоянной клеткой. Это означает, что постоянные ткани происходят из меристематической ткани. Простые постоянные ткани и сложные постоянные ткани — это два типа постоянных тканей. Простая постоянная ткань содержит только один тип клеток, в то время как сложная постоянная ткань содержит различные типы клеток.

Рисунок 02: Растительная ткань

Паренхима, колленхима и склеренхима — это простые постоянные ткани, которые выполняют различные функции в растении. Ксилема и флоэма — это сложные постоянные ткани, которые участвуют главным образом в проводимости воды, минералов и питательных веществ..

Каковы сходства между тканями животных и растительных тканей?

• Как ткани животных, так и ткани растений состоят из клеток.
• Эти ткани имеют назначенные функции.

В чем разница между тканями животных и растительных тканей?

Животная ткань создает организм животного, а растительная ткань — тело растения. Животные клетки являются основными единицами организма животного, тогда как клетки растений являются основными единицами растений. Животные локомотивны, поэтому их ткани поддерживают движения тела. Растения не двигаются и не передвигаются. Следовательно, их ткани поддерживают стационарную фазу. Тем не менее, в отличие от животных, растительные ткани производят свои собственные продукты путем фотосинтеза. Есть четыре типа животных тканей в теле животного. С другой стороны, есть два основных типа растительных тканей.

Резюме — Ткань животных против растительной ткани

Как ткани животных, так и ткани растений состоят из клеток. У каждого из них есть назначенная функция. Основное различие между тканями животных и тканей растений заключается в их способности поддерживать локомоцию и фотосинтез.

Ссылка:

1. «Ткани животных: виды, структура и функции». Study.com, доступно здесь.
2. «Ткань (биология)». Википедия, Фонд Викимедиа, 25 мая 2018 г., доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «416 новых нервных тканей» от OpenStax College — анатомия и физиология, веб-сайт Connexions, 19 июня 2013 г. (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia

2. «Типы растительных клеток». Автор Kelvinsong — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

Растительные ткани растений

                                Казанский  Государственный   Аграрный Университет 

                                    Кафедра : Ботаники и физиологий растений

                                          
 

                             Реферат                                        Тема: Растительные ткани . Растений 
 
 
 

  
 
 

                                                 Выполнил : студент 1-го курса Шахаев Э.Н

                                                                        Проверила: Доцент  Даминова А .И  
 

                                    Казань 2011г.                                                                                                
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ведения: 

В процессе длительного  эволюционного развития растение из одноклеточных, а затем колониальных форм, превратилось в сложный многоклеточный организм. В ходе этого развития определенные группы клеток специализировались на выполнении самостоятелшых функций, оставаясь связанными между собой цитоплазматическими нитями в единое целое.

Большую совокупность клеток, однородных по происхождению, одинаковых по форме и выполняемой  функции, называют тканями.

Различают следующие  типы тканей: образовательные, или меристемы, покровные, проводящие, основные, механические и выделительные.

Меристемой называют образовательную ткань, состоящую  из клеток, долго сохраняющих способность  к делению и образованию новых  клеток.

Обычно образовательные  ткани состоят из мелких,, тонкостенных клеток, заполненных цитоплазмой, с очень мелкими вакуолями и крупным ядром.

По происхождению  меристемы бывают первичными и вторичными. Первичные находятся в зародыше, а также верхушках стебля и корня. Вторичные меристемы образуются из первичных и могут находиться в корнях и стеблях взрослых растений. К вторичным образовательным тканям относятся раневые меристемы. Клетки, расположенные возле раны, начинают делиться и становятся «летками вторичной меристемы. При этом образуется нарост беловатого или желтоватого цвета, называемый каллусом. Роль вторичной образовательной ткани может периодически выполнять перицикл — особый слой клеток, имеющийся в корне и стебле, в котором закладываются придаточные почки.

Листья всех растений имеют, как правило, первичные  образовательные ткани.

По расположению ‘меристемы бывают чаще всего верхушечными и боковыми. Верхушечные находятся в верхушках побегов и корней. Боковые расположены по окружности органа растения. Примером боковой меристемы является камбий — слой жизнедеятельных клеток, обеспечивающий образование вторичных проводящих тканей. За счет камбия происходит рост стеблей и корней в толщину.

Покровные ткани  — эпидерма (у корня эпиблема), пробка, корка — защищают органы растения от неблагоприятных воздействий: от высыхания,, перегрева, переохлаждения, лучистой энергии, механических повреждений, излишнего намокания, проникновения  чужеродных организмов. Эпидерма составлена обычно одним слоем клеток, покрывающих обе поверхности листьев, молодые побеги, лепестки. Для газообмена и диффузии водяных паров в эпидерме имеются мелкие, не видимые невооруженным глазом образования — устьица. Каждое устьице состоит из пары замыкающих клеток и устьичной щели, которая представляет собой межклетник. Замыкающие клетки устьиц под влиянием перемены условий освещения или влажности меняют свою форму, смыкаясь друг с другом или размыкаясь. При этом они открывают или, соответственно, закрывают устьичную щель. На свету, когда растение фотосинтезирует (образует органическое вещество) и нуждается в притоке углекислого газа из атмосферы, устьичные щели открыты. Ночью они закрываются; замыкающие клетки закрывают просветы устьиц и в жаркое время дня, что предохраняет растение от большой потери воды, от увядания.

В стебле многолетних  растений под эпидермой, на смену  ей, развивается более грубая защитная ткань — пробка. Клетки ее отмирают. Примерами этой ткани служат береста  у березы и пробка у пробкового дуба.

В пробке на местах устьиц образуются чечевички — особые образования для проникновения  водяных паров и воздуха.

На смешу пробке у многих древесных пород образуется корка. Она представляет собой слюй мертвой ткани с еще более надежными защитными свойствами.

Проводящие ткани  служат для проведения по всему растению растворов минеральных и органических веществ. Для выполнения этой функции  имеются водопроводящие и ситовидные элементы. Водопроводящие состоят из трахеид :и сосудов.

Трахеиды — наиболее древние, водопроводящие элементы. Они представляют собой мертвые прозенхимные клетки с утолщенной и одревесневшей оболочкой. Водные растворы передвигаются по ним от корней к листьям через поры. Трахеиды характерны только для хвойных пород.

Сосуды.— более совершенные водопроводящие элементы, возникшие в процессе эволюции растений. Они позволяют обеспечить ускоренную подачу воды. Представляют собой длинные сквозные трубки, состоящие из сотен и тысяч члеников с перфорациями (сквозными отверстиями), которые, соединяясь между собой, тянутся вдоль оси растения, проводя воду с растворенными в ней минеральными солями от корней до верхушек ветвей и листьев. Сосуды имеются у всех лиственных растений.

Обычно у растений сосуды и трахеиды не разбросаны в беспорядке, а образуют комплекс, называемый ксилемой, или древесиной. В этот комплекс входят также клетки древесинной паренхимы, окружающие обычно сосуды, а иногда и древесинные волокна, или либриформ.

Ситовидные элементы — главные пути передвижения органических веществ от листьев к корням. Они  формируются из живых клеток в  виде высокоспециализированных пор, совокупность которых образует так называемые ситовидные поля (или ситовидные трубки у покрытосеменных).

Весь комплекс, состоящий из ситовидных элементов, паренхимных клеток и механичеоких волокон, образует флоэму, или луб. Входящие в состав флоэмы паренхимные клетки называются лубяной паренхимой, а механические волокна — лубяными волокнами.

Ксилема и флоэма редко встречаются изолированно друг от друга. Обычно они находятся  вместе, образуя проводящий пучок.

Пучки, имеющие  камбий, называются открытыми, а не имеющие камбия — закрытыми.

Благодаря деятельности Камбия в течение каждого вегетационного периода откладывается слой ксилемы  и слой флоэмы, образующие «годичное  кольцо». По числу годичных колец  на поперечном срезе дерева можно  достаточно точно определить его  возраст.

К системе основных тканей принадлежат все клетки, располагающиеся  между эпидермой и проводящими  тканями, а также клетки, составляющие сердцевину — массив клеток, расположенный  в центре стебля и обычно отсутствующий  в корне.

В основной ткани  различают две крупные группы клеток. К одной группе относятся  хлоропласты, сконцентрированные в  основном в листьях или в самых  молодых частях стебля. Это хларенхима, или зеленая ткань. К другой группе относятся лейкопласты, которые специализированы на превращении и хранении запасных веществ, накопляемых в растении в период вегетации и используемых для- построения новых участков тканей, образования плодов и семян. Характерными примерами «запасающей ткани» являются клубень картофеля, лист кактуса, паренхимные клетки луба.

Механические  ткани придают растениям прочность. Различают три вида этих тканей: колленхима, склеренхима и склереиды.

Колленхима состоит  из паренхимных клеток и встречается в периферийной части стеблей и черешков листьев. Склеренхима является наиболее часто встречающейся в растениях механической тканью. Состоит из прозснхимнЫ’Х клеток. Склереиды представлены в растениях двумя разновидностями — каменистыми и опорными клетками. Каменистые клетки придают твердость косточкам плодов плодовых культур (абрикоса, вишни, сливы и др.), околоплодникам орехов, клеткам плодов груш и айвы, стеблям некоторых травянистых растений (хвощ, осока). Опорные клетки придают значительную прочность листьям чая, камелии, ряду дре-весно-кустарциковых пород (дуб, кизильник, брусника).

Как было уже  отмечено, к продуктам выделения  относятся алкалоиды, смолы, слизи; нектар, некоторые минеральные соли и т. д.

В растении существуют внешняя и внутренняя выделительные  системы. Внешняя система включает железистые волоски, чешуйки, нектарники.

Железистые волоски  развиты у герани, табака; железистые чешуйки можно видеть у смородины, хмеля и мяты. Нектарники находятся  в «.ветках растений. Они выделяют сладковатую жидкость — нектар.

Внутренняя система  включает железистые клетки, вместилища выделений и выделительные ходы. В железистых клетках содержатся кристаллы щавелевокислого кальция, дубильные вещества, эфирные масла  и т. д. Вместилище выделений —  полость, заполненная соответствующим секреторным выделением. Выделительные ходы представляют собой длинные вместилища, образующие систему сообщающихся секреторных полостей.

Меристема, от греческого meristоs — делимый. Первичная образовательная ткань растений, первичная паренхима долго сохраняющая способность к делению и образованию новых клеток. Одни клетки меристемы — инициальные — задерживаются на эмбриональной фазе развития и, делясь, обеспечивают непрерывное нарастание массы растения. Другие клетки постепенно дифференцируются, образуя различные производные — постоянные — ткани (покровные, проводящие, механические, основные и др.).

Меристема возникает  из протомеристемы зародыша, которая развивается в верхушечные (апикальные) и боковые (латеральные) меристемы. Клетки меристемы отличаются от клеток постоянных тканей небольшими размерами, плотным соединением, формой, близкой к кубической. (БСЭ)

Клетки меристемы  используются для мериклонального размножения.

Каллюс        

каллус (от лат. callus — толстая кожа, мозоль), 1) ткань, образующаяся у растений на поверхности поранения (трещинах, надрезах, в основании черенков, в местах срастания подвоя и привоя при прививках) и способствующая заживлению ран. Состоит из тонкостенных паренхимных клеток, может возникать при делении клеток любой живой ткани растения (камбия (См. Камбий), флоэмы (См. Флоэма) и др.) в периферической зоне сердцевины, прилежащей к первичной ксилеме (См. Ксилема). В К. часто закладываются придаточные корни и почки, особенно при черенковании. 2) Мозолистое тело, скопления каллозы (См. Каллоза), закупоривающие ситовидные пластинки при старении ситовидных трубок флоэмы. Термин в этом смысле устарел.

Хранение  плодов и овощей в практике  садоводстве  Плоды деревьев семечковых пород — яблоки и груши являются основной продукцией наших садов. Семечковые породы при правильном подборе сортов и надлежащей агротехнике дают высокие урожаи плодов, часть которых можно сохранить в свежем виде для потребления в течение всей осени, зимы и весны. Особенно большое внимание уделяется выращиванию для длительного хранения высококачественных сортов груш и яблок поздних сроков созревания. В основном плоды этих сортов имеют высокую лежкоспособность. Лежкоспособность плодов, прежде всего, определяется их сортом. Лежкими являются зимние сорта. Плоды некоторых сортов могут легко сохраняться до мая и позднее, не теряя, при этом товарных и пищевых свойств.

 

  

К ним относят: Бабушкино, Ренет курский золотой, Белорусский синап, Пепин Черненко, Банановое, Ребристое, Борсдорфское Луковичное, Каштеля, Несравненное. Плоды мичуринского сорта Пепин шафранный, выращенные в восточных и центральных районах республики, неплохо сохраняются до марта.  
Съемная зрелость плодов осенних и летних сортов наступает, когда они достигают физиологической зрелости, которая определяется побурением семян (особенно носка семени), нормальным размером плодов, легко отделяющихся от ветки; кожица плода принимает характерную окраску, присущую тому или иному сорту. О созревании некоторых сортов судят также по приобретению плодами определенной консистенции, вкуса и аромата, характерных для сорта. У плодов зимних и позднеосенних сортов яблонь и груш стадия съемной зрелости наступает значительно раньше физиологической, в которую плоды вступают во время хранения. Мы рассмотрели факторы, влияющие на лежкость и хранение плодов при их росте и развитии. Для того чтобы сохранить плоды и овощи в течение продолжительного времени, необходимо также создать определенный режим хранения.  
Типы хранилищ для плодов. Для хранения плодов и овощей используют погреба, подвалы, лабазы, ледники, вентилируемые траншеи, бурты, специальные плодохранилища или приспособленные для этой цели типы хранилищ. В подвалах, погребах и овощехранилищах яблоки и груши часто хранят вместе с картофелем и овощами, в результате плоды приобретают посторонний запах и теряют аромат и вкус. Кроме того, совместное хранение с картофелем и овощами способствует наиболее быстрому заражению груш и яблок грибными и бактериальными болезнями. Следовательно, для хранения плодов надо выделять специальные хранилища. 
Наиболее доступным способом является хранение плодов в обычных хранилищах с естественным охлаждением. Сравнительно хороших результатов при хранении яблок зимних сортов в хранилищах такого типа достигают в центральных и северных районах страны. В этих хранилищах удается поддерживать в период с ноября по март требуемый режим температуры и относительной влажности воздуха. Хранилища строят в основном полузаглубленные или заглубленные. Стены их находятся в грунте, который выполняет роль термоизоляционного материала и способствует поддержанию равномерной и устойчивой температуры хранения, особенно зимой и в начале весны. В последнее время в садоводческих кооперативах начали строить коллективные хранилища для свежих груш и яблок. При плодохранилище можно соорудить навес для хранения нестандартной продукции, склад для тары и ее ремонта и другие вспомогательные объекты. 
Благодаря хорошей теплоизоляции в хранилище такого типа, несмотря на сильные морозы в январе — феврале, температура не опускается ниже 0°. Если же устроить вентиляцию, то средняя температура воздуха в зимние месяцы поддерживается в пределах 1—1,5°. В хранилище устанавливают вентилятор с мощностью электромотора 2 кВт. Воздух нагнетается по трубам равномерно во все существующие отделения. 
Если в хозяйстве нет помещения предназначенного для хранения плодов, то их можно хранить в ящиках в вентилируемых траншеях, которые устраивают так же, как и при хранении овощей. В траншею ставят ящики с яблоками или грушами только при наступлении устойчивой прохладной погоды. В ночные и утренние часы открывают приточную и вытяжную вентиляцию. Если температура в дневные часы высокая, то вентиляцию отключают. Вентилирование холодным воздухом продолжается до тех пор, пока в массе плодов не установится оптимальная для хранения температура. Вентилирование продолжается даже при температуре наружного воздуха минус 1—2°.

Растительная ткань — обзор

4.05.4 Образование АДФ-глюкозы АДФ-глюкозой Пирофосфорилаза

Ткани высших растений, способные к биосинтезу крахмала, используют прокариотоподобный путь образования АДФ-глюкозы [98], который является растворимый предшественник и субстрат для синтаз крахмала (SS) [186]. АДФ-глюкоза синтезируется АДФ-глюкозопирофосфорилазой (AGPase, EC 2.7.7.27). Реакция AGPase является первым обязательным этапом биосинтеза как временного крахмала в хлоропластах и ​​хромопластах, так и запасного крахмала в амилопластах, и она подвержена различным механизмам посттрансляционной регуляции (см. Ниже) и катализирует лимитирующую стадию синтеза гликогена в бактериях. .Схема реакции для AGPase следующая:

Глюкозо-1-фосфат + ATP↔ADP-глюкоза + PPi

Как видно выше, AGPase катализирует равновесную реакцию. In vivo , пластидная реакция смещается от равновесия в пользу синтеза АДФ-глюкозы под действием пластидальной щелочной неорганической пирофосфатазы (EC 3.6.1.1) [100], которая превращает неорганический пирофосфат (PPi) в неорганический фосфат (Pi ), которые могут транспортироваться через мембрану оболочки пластид.AGPase из высших растений является гетеротетрамерной, состоящей из двух больших (AGP-L) субъединиц и двух малых (AGP-S) каталитических субъединиц, кодируемых по крайней мере двумя разными генами [180]. Помимо пластидной AGPазы, присутствующей во всех тканях, синтезирующих крахмал, биохимические данные указывают на присутствие по крайней мере двух различных ферментов AGPase в эндоспермах кукурузы [59], ячменя [227], риса [209] и пшеницы [222]. , которые, как было показано, соответствуют пластидиальным и цитозольным изоформам AGPase.Дальнейшие анализы показали, что цитозольная AGPase ограничена эндоспермом Graminaceae [17]. Синтез крахмала и, следовательно, образование АДФ-глюкозы, через цитозольной AGPase, вероятно, очень зависит от активности цитозольных реакций потребления PPi, которые способны сдвигать цитозольную реакцию AGPase от равновесия. В связи с этим PPi-зависимая фруктозо-6-фосфат-1-фосфотрансфераза (EC 2.7.1.90) и уридин-5′-дифосфат-глюкоза (UDP-глюкоза) пирофосфорилаза (EC 2.7.7.9) были предложены как важные цитозольные реакции, потребляющие PPi, обеспечивающие цитозольную АДФ-глюкозу для биосинтеза пластидного крахмала [6, 131]. В развивающихся эндоспермах пшеницы, кукурузы, ячменя и риса цитозольная изоформа составляет 65–95% от общей активности AGPase. Следовательно, большая часть биосинтеза запасного крахмала в этих тканях происходит за счет импорта АДФ-глюкозы в амилопласты через специализированный переносчик нуклеотидного сахара, который импортирует АДФ-глюкозу в обмен на АДФ, побочный продукт пластидной SS-реакции [155, 25, 221].Аминокислотная последовательность АДФ-переносчика глюкозы эндосперма кукурузы, названная BT1, была идентифицирована [130].

Растения обладают множеством генов, кодирующих субъединицы AGP-L или AGP-S, или обе, и они по-разному экспрессируются в разных органах растения. Это означает, что состав субъединиц AGPase может различаться в разных частях одного и того же растения в тканях, таких как картофель [141], рис [166] и ячмень [237]. Множественные гены, кодирующие субъединицы AGP-L, проявляют сильную специфичность в их экспрессии, например, ограничиваясь листом или корнем и эндоспермом как в ячмене [237, 238], пшенице [175], так и в рисе [142], или индуцируются под воздействием специфические условия, такие как повышенный уровень сахарозы или глюкозы в картофеле [70, 162] и Arabidopsis [46, 47].Множественные изоформы субъединицы AGP-S в бобах демонстрируют органоспецифические паттерны экспрессии: одна форма экспрессируется только в листьях, а другая — в листьях и семядолях [246]. Различные комплементарные ДНК, кодирующие субъединицу AGP-S кукурузы, также имеют различные паттерны тканевой экспрессии [94, 181]. Дифференциальная экспрессия субъединиц в различных тканях может продуцировать AGPазы с различной степенью чувствительности к аллостерическим эффекторам (см. Ниже), которые подходят для конкретных метаболических потребностей данной ткани / органа растения.Считается, что в эндоспермах злаков субклеточная локализация некоторых изоформ AGPase включает дифференциальный сплайсинг генов AGPase. Исследования с ячменем показывают, что информационные РНК пластидных и цитозольных субъединиц AGP-S продуцируются из одного гена с использованием двух альтернативных первых экзонов [228].

Каталитическая активность AGPases в различной степени зависит от аллостерического контроля. У высших растений AGPases обычно стимулируются 3-фосфоглицериновой кислотой (3-PGA) и ингибируются неорганическим ортофосфатом (Pi) [93].Напротив, гомотетрамерная бактериальная AGPаза стимулируется 1,6-бисфосфатом фруктозы и ингибируется аденозинмонофосфатом (AMP) [105]. Относительная чувствительность растительных AGPаз к этим аллостерическим эффекторам, по-видимому, зависит от типа ткани и пластид, а в случае эндосперма злаков — от субклеточного расположения фермента. Недавняя работа показывает, что небольшой полиморфный мотив внутри малой субъединицы AGPase влияет как на каталитические, так и на аллостерические свойства, модулируя взаимодействия субъединиц [49].Хлоропластная AGPase, которая синтезирует АДФ-глюкозу из Glc1P, продуцируемого в результате фотосинтеза, строго регулируется концентрациями метаболитов, активируется микромолярными количествами 3-PGA и ингибируется Pi [93]. Считается, что соотношение этих двух аллостерических эффекторов играет ключевую роль в контроле синтеза крахмала в фотосинтетических тканях [179]. Однако данные, полученные на эндоспермах пшеницы [97, 222] и ячменя [132], позволяют предположить, что измеряемая активность в хранящих тканях однодольных (большая часть которых является цитозольной, см. Выше) гораздо менее чувствительна к активации 3-PGA и ингибированию Pi, чем другие формы AGPase.Однако пластидная AGPаза из запасающих тканей двудольных растений (например, клубня картофеля) оказывается столь же чувствительной к аллостерическим эффекторам, как и их аналоги в хлоропласте [12, 117]. Чувствительность пластидальной AGPазы к аллостерической регуляции в других типах пластид, таких как лейкопласты и хромопласты, неизвестна.

Посттрансляционная модификация AGPase с участием тиоредоксина была предложена Fu et al . [81] после наблюдения частичной инактивации рекомбинантного картофельного фермента за счет образования внутримолекулярных дисульфидных связей между N-концами субъединиц AGP-S.Редокс-контроль AGPазы за счет поступления сахарозы в клубни картофеля был недавно предложен, при этом восстановительная активация вызывает отвод углерода к крахмалу и отводит его от дыхательного / гликолитического метаболизма [225]. У картофеля посттрансляционная окислительно-восстановительная модуляция AGPase происходит в течение 30-60 минут, и было показано, что активация происходит в ответ на факторы, прямо или косвенно связанные с повышенной доступностью сахарозы [225]. Работа с рекомбинантной AGPазой клубней картофеля, Fu et al .[81] определили, что регуляторный сайт представляет собой цистеин в положении 82 (Cys ⁸² ) на AGP-S; считается, что в окислительных условиях остатки Cys ⁸² из пар субъединиц AGP-S образуют внутримолекулярные дисульфидные связи, приводя к неактивному димеру. Cys ⁸² является высококонсервативным среди других форм AGP-S, за заметным исключением цитозольной изоформы AGP-S из однодольных растений, что означает, что эта форма регуляции ограничивается пластидными AGPазами.Недавние исследования показали, что это явление относительно широко распространено и включает фотосинтетические, а также нефотосинтезирующие ткани ряда видов [107]. Синтез крахмала в листьях широкого спектра растений контролируется окислительно-восстановительной модуляцией активности AGPase в ответ на уровень света и сахара. Ночью листовая AGPase превращалась в неактивный димер [107]. Начинают понимать сигнальные компоненты, ведущие к окислительно-восстановительной модуляции AGPазы, и считается, что они включают сахарозу и глюкозу, действующие на через протеинкиназу и гексокиназу, связанные с SNF1 (EC 2.7.1.1) соответственно (см. Ссылку 226). Исследования с трансгенным Arabidopsis указывают на роль трегалозо-6-фосфата в стимулировании SNF1-связанной протеинкиназы-зависимой окислительно-восстановительной активации AGPазы [134]. Вызванная сахаром окислительно-восстановительная активация AGPазы теряется в трансгенных растениях, экспрессирующих трегалозо-6-фосфатфосфатазу (EC 3.1.3.12), что вызывает снижение уровней трегалозо-6-фосфата [134]. Однако никаких значительных колебаний в уровнях трегалозо-6-фосфата не наблюдалось в течение цикла свет / темнота у Arabidopsis [150], что свидетельствует об отсутствии прямого участия этого метаболита в регуляции синтеза крахмала во время перехода свет / темнота.Изменения в аллостерических эффекторах (3PGA и Pi) и светозависимые изменения окислительно-восстановительной активации AGPase, вероятно, являются важными факторами, контролирующими скорость синтеза крахмала в течение цикла diel.

Большое внимание в исследованиях было уделено модуляции активности этого ключевого фермента с целью увеличения выхода крахмала у сельскохозяйственных культур. Продуктивность растений регулируется как скоростью и продолжительностью фиксации углерода в «исходных» листьях, так и способностью развития «стоков» тканей и органов усваивать фиксированный углерод [249].В условиях окружающей среды, когда фотосинтез не является ограничивающим, общая продуктивность, по-видимому, регулируется силой поглощения (то есть эффективностью использования фотосинтатов для метаболизма и производства биомассы / урожая). Общая продуктивность может быть увеличена, если растения обладают большей способностью накапливать фиксированный углерод за счет увеличения поглощающей способности. Эта стратегия была успешно продемонстрирована на клубнях картофеля [214] и в эндоспермах кукурузы [95] с использованием аллостерически нерегулируемых форм AGPase. У риса урожайность ограничена силой поглощения, в частности, способностью развивающихся семян поглощать и превращать фотосинтаты в крахмал [196, 36].Недавно сила поглощения развивающихся семян риса была увеличена за счет экспрессии аллостерически нечувствительной бактериальной мутантной AGPase (мутант Escherichia coli glgC ) в цитозоле, что привело к увеличению продукции крахмала [200]. В целом, эти исследования показывают, что модуляция активности AGPase в поглощающих тканях является многообещающей целью для увеличения потока углерода в крахмал в ряде важных видов сельскохозяйственных культур. Однако коэффициент контроля потока (см. Ссылку 5) AGPase низкий в некоторых тканях (всего 0.08 в фасоли) [195, 247], а в некоторых инсерционных мутантных растениях, дефицитных по AGPase, все еще наблюдался некоторый синтез крахмала [248]. Недавно было высказано предположение, что альтернативные пути биосинтеза крахмала могут быть доступны с использованием гексозофосфатов через SP-опосредованный путь [75].

Растительные ткани холоднее, чем вы думаете.

Сосудистые растения — это все растения, которые имеют систему транспортировки воды и пищи по всему растению. Этот вид растений имеет три типа тканей: эпидермальную ткань, сосудистую ткань и наземную ткань.

Эпидермальная ткань

Эпидермальная ткань — это внешний слой всех частей растения (корни, стебли, листья, цветы и плоды), обычно называемый эпидермисом. Наружная клеточная стенка эпидермиса выделяет восковое водонепроницаемое вещество (кутин), называемое кутикулой. Эта кутикула помогает уменьшить потерю воды из-за испарения и защищает растение от болезнетворных микроорганизмов и механических повреждений.

На стеблях и листьях нормальные клетки эпидермиса перемежаются устьицами, состоящими из двух замыкающих клеток.Эти замыкающие клетки набухают (под действием воды) и сокращаются, что приводит к открытию и закрытию устьиц. Это отверстие обеспечивает обмен газами (кислородом, углекислым газом и водяным паром) между установкой и атмосферой. Закрытые устьица позволяют растению предотвратить потерю влаги.

В отличие от клеток эпидермиса на стеблях и листьях, эпидермис на корнях не секретирует кутин. Это связано с тем, что одна из основных функций корня — поглощать воду и питательные вещества из почвы. Кутин будет препятствием для этой функции.

По мере старения растения клетки эпидермиса иногда заменяются клетками пробки. Например, на деревьях эти пробковые клетки становятся корой. Клетки пробки делают ткань непроницаемой для воды и устойчивой к пожару и болезням.

Сосудистая ткань

Сосудистая ткань — круговая система растений. Он распределяет воду и пищу по всему растению и удаляет отходы через корни и устьица. Сосудистая ткань состоит из двух транспортных систем: ксилемы и флоэмы.

Xylem предназначен для перемещения воды и питательных веществ от корней ко всем живым тканям растения. Эта система — ксилема. Ксилема — это цепь мертвых клеток, соединенных вместе, как соломка. Клеточные стенки отсутствуют там, где соединяются клетки ксилемы. Это позволяет воде перемещаться из почвы через ксилему к верхним краям растения. Сила, которая позволяет это движение, — это испарение воды через устьица.

Флоэма — это цепь живых клеток, окружающих ксилему от верхушки растения до корней.Эта цепочка начинается со всех листьев. Пища в виде сахара производится из листьев. Сахар растворяется в воде внутри растения и превращается в сок, который поглощается живой флоэмой и транспортируется по всему растению, включая корни. С корнями в почву выводится от 20 до 30% этого сахарного раствора. В почве эти растительные сахара потребляются в пищу микробами, живущими во взаимосвязи с корнями растений (подумайте о микоризах!).

Земляная ткань

Земляная ткань — это вся растительная ткань, не являющаяся эпидермальной или сосудистой тканью.Существует три типа основной ткани: клетки паренхимы, клетки колленхимы и клетки склеренхимы.

Клетки паренхимы — это живые клетки, состоящие из мягких тканей растений. Их можно найти в корнях, стеблях, листьях, плодах и семенах. Эти клетки отвечают за функции, которые имеют решающее значение для жизни растения: фотосинтез, производство аминокислот, белков и гормонов, создание энергии и хранение запасов пищи.

Клетки колленхимы — это мертвые удлиненные клетки, которые, будучи соединены вместе, обеспечивают структуру и гибкость растущего растения.

Клетки склеренхимы — это мертвые клетки удлиненной формы. Есть два типа клеток склеренхимы: волокна и склереиды.

Волокнистые клетки происходят из ксилемы и флоэмы и связаны в пучки, которые обеспечивают структуру и гибкость сосудистой системы и растения.

Holganix Bio 800

⁺ Продукция: создание более сильных и здоровых растений

Holganix Bio 800 ⁺ заряжает почвы микробами, чтобы естественным образом укрепить здоровье почвы и растений . Микробы в Bio 800 ⁺ стимулируют здоровый рост растений в листве и корнях, преобразовывают и высвобождают питательные вещества и улучшают способность растений переносить стресс, связанный с погодой, болезнями и движением транспорта.

В Holganix мы верим, что, заботясь о почвах, мы можем революционизировать способ роста мира — будь то урожай, дерн, деревья и декоративные растения.

Узнайте больше о науке, лежащей в основе продуктов Holganix, нажав на ссылку ниже.

* Схема слоев тканей по http: // www.sciencepartners.info/

Растительные ткани — Организация растений — AQA Synergy — Объединенная научная редакция GCSE — AQA Synergy

Меристемы находятся на кончиках корней и побегов. Здесь неспециализированные стволовые клетки подвергаются такому типу клеточного деления, который называется митозом. В других частях растений этого не происходит. Во всех других частях растений клетки могут увеличиваться только в процессе, называемом удлинением клеток.

Клетки, продуцируемые митозом в меристемах, помогают растениям продолжать расти в высоту и ширину на протяжении всей жизни.У животных нет меристем, поэтому они перестают увеличиваться в размерах, когда становятся взрослыми.

Меристемы растений делятся с образованием клеток, которые увеличивают высоту растений, длину корней и обхват стебля. Они также производят клетки, которые развиваются в листья и цветы. Таким образом, они могут дифференцироваться на специализированные типы клеток в зависимости от того, где они находятся на растении.

Корни, образующиеся из меристемы растения

Структуры растений

По мере того, как многоклеточные растения, как и многоклеточные животные, увеличиваются в размерах, их меньшее соотношение поверхности к объему становится меньше.Из-за этого у них развились ткани, органы и системы органов. Как и у животных, они специализированы.

Вместе корни, стебель и листья образуют систему органов растения для транспортировки и обмена веществ вокруг растения.

Растения получают воду из почвы вместе с растворенными ионами, такими как нитрат, который они используют для производства белков, и магнием, который они используют для образования хлорофилла. Они переносятся в корнях, стеблях и листьях.

Любая часть растения над землей, подверженная воздействию света, может фотосинтезировать.Но листья растений — главный орган фотосинтеза.

Листья растений приспособлены к газообмену и фотосинтезу.

Элемент	Функция
Большая площадь поверхности	Для максимального поглощения света; для оптимального поглощения углекислого газа
Тонкое плоское лезвие — хотя бывают исключения	Чтобы вода и газы могли диффундировать на ограниченное расстояние
Сосудистая ткань в средней жилке и венах	Ветви ксилемы , чтобы транспортировать воду и минералы к листу; ветви флоэмы, чтобы транспортировать глюкозу и другие продукты фотосинтеза в другие части растения
Воздушные пространства между клетками внутри листа	Для диффузии газов

Строение листа

Растение листья приспособлены к фотосинтезу и обмену газов, необходимому для этого процесса.Строение тканей связано с их функциями в растении.

Поглощение световой энергии

Слой мезофилла палисада листа приспособлен для эффективного поглощения света. Клетки:

• упакованы множеством хлоропластов
• имеют форму столбика и расположены близко друг к другу
• по направлению к верхней поверхности листа

Газообмен

Губчатая ткань мезофилла плотно упакована для эффективного газообмена. Губчатые клетки мезофилла покрыты тонким слоем воды.Газы растворяются в этой воде, когда они входят в клетки и выходят из них.

Когда растение фотосинтезирует в течение дня, эти особенности позволяют углекислому газу диффундировать в губчатые клетки мезофилла, а кислороду — выходить из них.

Попадая в лист, газы диффундируют через небольшие поры, называемые устьицами. Когда устьица открываются, вода теряется в процессе испарения. Закрытие устьиц помогает контролировать воду.

Культуры тканей растений — PubMed

DOI: 10.1007 / 978-1-0716-0621-6_6.

Принадлежности Расширять

Принадлежности

• ¹ Институт природных ресурсов, Финляндия (Люк), Производственные системы, генетика растений, Хельсинки, Финляндия[email protected].
• ² Департамент сельскохозяйственных наук, Центр растениеводства Виикки, Университет Хельсинки, Хельсинки, Финляндия. [email protected].
• ³ Департамент сельскохозяйственных наук, Центр растениеводства Виикки, Университет Хельсинки, Хельсинки, Финляндия.
• ⁴ Департамент биологических наук, Высшая школа естественных наук, Токийский университет, Токио, Япония.

Элемент в буфере обмена

Анна Кяркёнен и др. Методы Мол биол. 2020.

Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

DOI: 10.1007 / 978-1-0716-0621-6_6.

Принадлежности

• ¹ Институт природных ресурсов, Финляндия (Люк), Производственные системы, генетика растений, Хельсинки, Финляндия. [email protected].
• ² Департамент сельскохозяйственных наук, Центр растениеводства Виикки, Университет Хельсинки, Хельсинки, Финляндия[email protected].
• ³ Департамент сельскохозяйственных наук, Центр растениеводства Виикки, Университет Хельсинки, Хельсинки, Финляндия.
• ⁴ Департамент биологических наук, Высшая школа естественных наук, Токийский университет, Токио, Япония.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Культуры тканей растений — эффективная система для изучения биосинтеза клеточной стенки в живых клетках in vivo.Тканевые культуры также предоставляют клетки и культуральную среду, из которых ферменты и полимеры клеточной стенки могут быть легко отделены для дальнейших исследований. Культуры тканей с дифференцировкой трахеальных элементов или образованием внеклеточного лигнина предоставили полезную информацию, относящуюся к нескольким аспектам образования ксилемы и лигнина. В этой главе описаны методы приготовления питательной среды и инициации культивирования каллусов и их поддержания, а также методы выделения протопластов и наблюдения за их жизнеспособностью.В качестве примера мы описываем создание ксилогенной культуры клеток мезофилла Zinnia elegans.

Ключевые слова: Каллусная культура; Посвящение; Обслуживание; Питательная среда; Протопласт; Трахеарный элемент.

Похожие статьи

• Культуры тканей растений.

  Кяркёнен А., Сантанен А., Ивамото К., Фукуда Х. Kärkönen A, et al. Методы Мол биол. 2011; 715: 1-20. DOI: 10.1007 / 978-1-61779-008-9_1. Методы Мол биол. 2011 г. PMID: 21222073

• Хитозан и грибковый элиситор ингибируют дифференциацию трахеальных элементов и способствуют накоплению стрессового лигнин-подобного вещества в ксилогенной культуре Zinnia elegans.

  Такеучи К., Нагатани К., Сато Ю.Takeuchi C, et al. J Plant Res. 2013 ноя; 126 (6): 811-21. DOI: 10.1007 / s10265-013-0568-0. Epub 2013 4 июня. J Plant Res. 2013. PMID: 23732634

• Создание in vitro суспензионной культуры клеток Zinnia elegans с высокой дифференцировкой трахеальных элементов.

  Twumasi P, Schel JH, van Ieperen W, Woltering E, Van Kooten O, Emons AM. Twumasi P, et al. Cell Biol Int.2009 Апрель; 33 (4): 524-33. DOI: 10.1016 / j.cellbi.2009.01.019. Epub 2009 14 февраля. Cell Biol Int. 2009 г. PMID: 19232395

• Ксилогенез в культурах клеток циннии (Zinnia elegans): раскрытие регуляторных этапов сложного события, связанного с запрограммированной смертью клеток.

  Якимова Э.Т., Вольтеринг Э.Дж. Якимова Е.Т., и др. Planta. 2017 Апрель; 245 (4): 681-705. DOI: 10.1007 / s00425-017-2656-1. Epub 2017 13 февраля. Planta. 2017 г. PMID: 28194564 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

• От циннии до арабидопсиса: приближение к участию пероксидаз в лигнификации.

  Ново-Узал Э., Фернандес-Перес Ф., Эрреро Дж., Гутьеррес Дж., Гомес-Рос Л.В., Берналь М.А., Диас Дж., Куэлло Дж., Помар Ф., Педреньо МА. Ново-Узал Э и др. J Exp Bot. 2013 сентябрь; 64 (12): 3499-518.DOI: 10.1093 / jxb / ert221. J Exp Bot. 2013. PMID: 23956408 Рассмотрение.

Типы публикаций

• Поддержка исследований, за пределами США. Правительство

Условия MeSH

• Клетки мезофилла / цитология
• Клетки мезофилла / метаболизм
• Методы / методы культивирования тканей *

LinkOut — дополнительные ресурсы

• Источники полных текстов

• Материалы исследований

Мероприятие 5: Культура тканей растений

Фон

Исследования растений часто включают выращивание новых растений в контролируемой среде.Это могут быть растения, которые мы каким-то образом генетически изменили, или растения, у которых нам нужно много одинаковых копий. Этого можно добиться с помощью культивирования небольших кусочков ткани интересующего растения. Эти маленькие кусочки могут происходить от одного материнского растения или они могут быть результатом генетической трансформации отдельных растительных клеток, которые затем стимулируются к росту и, в конечном итоге, к развитию целого растения. Методы культивирования тканей часто используются для коммерческого выращивания растений, а также для исследования растений.

Культура ткани включает использование небольших кусочков растительной ткани ( эксплантатов, ), которые культивируются в питательной среде в стерильных условиях. Используя соответствующие условия выращивания для каждого типа эксплантов, можно заставить растения быстро давать новые побеги, а с добавлением подходящих гормонов — новые корни. Эти всходы также можно разделить, обычно на стадии всходов, для получения большого количества новых всходов. Затем новые растения можно поместить в почву и выращивать обычным способом.

Многие виды растений подходят для использования в классе. Цветная капуста, черенки роз, листья африканской фиалки и стебли гвоздик — все это легко создает клоны (точные генетические копии) с помощью культуры тканей. В частности, соцветия цветной капусты дают отличные результаты, поскольку из них можно вырастить полноценное растение на основных средах для культивирования тканей без необходимости в дополнительном росте или корневых гормонах. Зеленые побеги обычно наблюдаются в течение трех недель, а корни развиваются в течение шести недель.

Однако наиболее важной частью этой деятельности является поддержание как можно более стерильной среды. Даже одна спора грибка или бактериальная клетка, которая вступает в контакт со средой для выращивания, быстро воспроизводится и вскоре полностью подавляет небольшой кусочек растения, которое вы пытаетесь клонировать.

Цели

1. Чтобы понять процедуру, которая часто используется для размножения многих растений с одинаковым генетическим фоном.
2. Чтобы понять важность стерильных методов.

Материалы

• 1 флакон со средой Murashige Skoog (MS). (Если вы хотите создать свою собственную среду для выращивания, вы можете использовать рецепт среды Murashige, приведенный в конце этого раздела.)
• 1 л стерильной дистиллированной воды
• 8 г агара / л
• 30 г сахарозы / л
• Контейнер объемом 1,5 или 2 л для приготовления питательной среды
• Небольшие количества 1M NaOH и 1M HCl для регулирования pH среды
• 30 культуральных пробирок с плоским дном и крышками
• Стеклянный аквариум или ящик, облицованный пластиком
• Пластиковый лист для покрытия верхней части аквариума
• Клейкая лента
• 10% отбеливатель в пульверизаторе
• 70% спирт в пульверизаторе
• Щипцы или пинцеты
• Перчатки
• Режущее оборудование, такое как лезвие скальпеля или бритвы
• 2 бутылки стерильной дистиллированной воды (купить в продуктовом магазине)
• Скороварка
• Выбранное вами растение (цветная капуста, роза, африканская фиалка или гвоздика)
• Бумажное полотенце для резки или стерильные чашки Петри, если таковые имеются
• Стакан или емкость для мытья растительного материала
• Смесь моющее средство-вода — 1 мл моющего средства на литр воды
• Стерилизующий раствор для отбеливателя — разбавьте коммерческий отбеливатель (5-6% гипохлорита натрия) до конечной концентрации 1-2% гипохлорита натрия в дистиллированной воде в большом химическом стакане или банке.
• 2 или 3 стакана или емкости со стерильной водой
• Хорошо освещенное место вдали от прямых солнечных лучей или используйте освещение полного спектра
• Гормоны, такие как BAP (бензиламинопурин) и NAA (нафталин-уксусная кислота), для стимуляции роста и развития корней соответственно. (Коммерческие растворы и порошки гормонов укоренения также доступны в хозяйственных магазинах.)

Рецепт минимальной органической среды Мурашиге (MMOM)
Неорганическая соль	мг / л
NH 4 НЕТ 3	1,650.00
КНО 3	1,900,00
CaCl 2 (безводный)	332,20
MgSO 4 (безводный)	180,70
KH 2 PO 4	170,00
Na 2 ЭДТА	37,25
FeSO 4 .7H 2 O	27,80
H 3 BO 3	6.20
MnSO 4 .H 2 O	16,90
ZnSO 4 .H 2 O	5,37
KI	0,83
Na 2 MoO 4 .2H 2 O	0,25
CuSO 4 (безводный)	0,016
CoCl 2 (безводный)	0.014
Сахароза	30,000.00
изо-инозитол	100,00
Тиамин HCl	0,40
Значение pH доводят до 5,7 с помощью 0,1 М HCl или NaOH.

Процедура

Подготовка и стерилизация питательной среды (если не предусмотрено предварительно залитой

Эти шаги позволят получить 1 л питательной среды, чего достаточно для приготовления примерно 65 растительных пробирок.

1. Растворите смесь МС примерно в 800 мл дистиллированной воды. Постоянно перемешивайте воду, добавляя солевую смесь. Добавьте 30 г сахара и перемешайте до полного растворения. Отрегулируйте pH до 5,8, используя 1M NaOH или 1M HCl, при необходимости, при осторожном перемешивании. Добавьте дистиллированную воду, чтобы общий объем составлял 1 литр.
2. Взвесьте 8 граммов агара и добавьте его в раствор МС. Осторожно нагрейте раствор, помешивая, пока весь агар не растворится.
3. Залейте еще теплую среду в поликарбонатные пробирки на глубину около 4 см, что позволит использовать около 15 мл среды на пробирку.
4. Поместите пробирки (с крышками на пробирки, но не закрученными) в скороварку и стерилизуйте в течение 20 минут. Дайте скороварке остыть, затем снимите трубки и закройте крышки. В качестве альтернативы пробирки можно поместить в кипящую воду на 30 минут, но убедитесь, что вода не может попасть в пробирки.

Примечание: Если вы хотите использовать растения, отличные от цветной капусты, вам необходимо приготовить две разные среды, содержащие гормоны растений, необходимые для стимулирования развития дифференцированных тканей.Первый должен содержать цитокинин, такой как BAP, который способствует образованию побегов, а второй — гормон укоренения, такой как NAA, или покупной гормон укоренения. Для этого приготовьте смесь до конца шага 2. Поддерживая смесь в тепле, чтобы она не застыла, разделите ее поровну на две предварительно подогретые емкости. Из каждого контейнера можно приготовить около 30 пробирок, как указано выше. В первый контейнер следует добавить БАП из расчета 2,0 мг / л. Во второй контейнер должен быть добавлен гормон NAA со скоростью 0.1 мг / л. Для этого необходимо приготовить концентрированные растворы как BAP (2,0 мг / мл), так и NAA (1,0 мг / мл). Добавьте 1 мл концентрированного исходного раствора BAP или 100 мкл концентрированного исходного раствора NAA на каждый 1 литр приготовленной среды. Если вместо NAA вы используете гормон укоренения, приобретенный в местном хозяйственном магазине или магазине детских товаров, просто следуйте инструкциям перед добавлением в среду.

Подготовка стерильной транспортной камеры и оборудования

Передаточную камеру в классе можно сделать из чистого стеклянного аквариума, перевернутого на бок.Тщательно промойте аквариум 30% -ным раствором отбеливателя, убедитесь, что вы в перчатках и не вдыхаете пары. Промойте стерильной дистиллированной водой, переверните вверх дном на чистую стойку или бумажные полотенца и дайте высохнуть. Вырежьте отверстия в чистом пластиковом листе, чтобы руки могли попасть в камеру, и при необходимости закрепите обрезанные края лентой. Приклейте чистый пластиковый лист к открытой стороне аквариума, убедившись, что отверстия для рук расположены на удобной высоте. К этим отверстиям также можно прикрепить пластиковые рукава, если вы хотите упростить предотвращение попадания переносимых по воздуху спор в камеру.Готовую камеру аквариума можно стерилизовать, распыляя 10% отбеливатель хлорокс непосредственно перед каждым использованием и высушивая стерильным бумажным полотенцем.

Оберните щипцы, скальпели, бритвенные лезвия, бумажное полотенце и перчатки (резиновые или хирургические) в алюминиевую фольгу, заклейте лентой и стерилизуйте, обработав их в скороварке в течение двадцати минут. Эти предметы также можно стерилизовать, поместив в духовку при температуре 350 ° F на 15 минут. Вы можете обернуть каждый предмет отдельно или собрать «набор», чтобы у каждого ученика было собственное стерильное оборудование.

В качестве альтернативы щипцы и лезвия можно стерилизовать, погрузив их в 10% -ный отбеливатель и затем ополоснув стерильной водой, или погрузив в спирт и затем поместив в огонь, хотя это не рекомендуется для использования в переполненных классах. Если вы решите окунуться в отбеливатель и прополоскать в стерильной воде, лучше всего, если для каждых 3–4 учащихся будут доступны свежие растворы, поскольку вода может быть легко загрязнена, если не принять меры по уходу. Эти контейнеры с жидкостью следует открывать только после того, как они окажутся внутри стерильной камеры.

Подготовка растений

Ваш растительный материал необходимо сначала стерилизовать, чтобы удалить любые бактерии или споры грибов. Мы стремимся уничтожить все микроорганизмы, но в то же время не нанести вред растительному материалу.

1. Цветную капусту нарезать небольшими частями соцветий около 1 см в диаметре. Если вы используете розу или другие черенки, разрежьте побеги на отрезки длиной от 5 до 7 см. Также можно использовать целые листья африканской фиалки.
2. Промойте подготовленный растительный материал в водно-моющей смеси в течение примерно 20 минут.Если вы пробуете волосатый растительный материал, потрите его мягкой щеткой (зубной щеткой). Это поможет удалить грибок и т. Д., А моющее средство поможет намочить материал и удалить пузырьки воздуха, которые могут застрять между крошечными волосками на растении.
3. Перенести промытый растительный материал в стерилизующий раствор хлорокса. Встряхните смесь в течение 1 минуты, а затем оставьте на 10-20 минут, чтобы она впиталась. Аккуратно слейте раствор отбеливателя, используя крышку, чтобы ткань растения не выходила наружу, а затем аккуратно закройте емкость.

Примечание 1: На этом этапе ткань считается стерильной. Все последующие полоскания следует проводить стерильной водой, а все манипуляции с тканями — стерильными инструментами и принадлежностями. Открывайте по одной емкости за раз и никогда не оставляйте крышку открытой дольше, чем необходимо.

Примечание 2: Многие студенты не осознают в полной мере важность тщательной стерилизации эксплантатов, поэтому некоторые культуры могут быть заражены бактериальным или грибковым ростом.Если вы не хотите акцентировать внимание на этом аспекте лаборатории, студентам могут быть предоставлены растительные материалы, которые инструктор уже стерилизовал перед использованием в классе.

Перенос растительного материала в тканевую культуральную среду

Используйте стерильные перчатки и оборудование для всех этих шагов.

1. Поместите растительный материал в контейнер для стерилизации отбеливателем с хлороксом, контейнеры со стерильной водой, стерилизованные щипцы и лезвия, несколько стерильных бумажных полотенец для использования в качестве режущей поверхности и достаточное количество пробирок со стерильной средой в стерильный аквариум.Наружные поверхности контейнеров, закрытых пробирок и материалов в алюминиевой упаковке следует ненадолго опрыскать 70% спиртом перед тем, как поместить их в камеру.
2. Перчатки можно опрыскать 70% -ным спиртовым раствором и растереть руки, чтобы распределить спирт непосредственно перед помещением рук в камеру. После того, как ученики надели перчатки и обработали спрей, они не должны касаться ничего, что находится за пределами стерильной камеры.
3. Осторожно откройте емкость с растительным материалом и налейте стерильной воды в количестве, достаточном для заполнения емкости наполовину.Закройте крышку и осторожно встряхните контейнер, чтобы тщательно промыть кусочки ткани (эксплантаты) в течение 2-3 минут, чтобы удалить отбеливатель. Слейте воду и повторите процесс стирки еще 3 раза.
4. Извлеките стерилизованный растительный материал из стерильной воды, поместите на бумажное полотенце или стерильную чашку Петри. Нарежьте цветную капусту на более мелкие кусочки диаметром около 2–3 мм. Если вы используете розу, отрежьте кусок стебля длиной около 10 мм с прикрепленным бутоном. Лист африканской фиалки можно нарезать небольшими квадратиками размером примерно 1-1.5 см в поперечнике. Обязательно избегайте любых тканей, поврежденных отбеливателем, о чем свидетельствует его бледный цвет.
5. Возьмите подготовленный участок растительного материала стерильными пинцетами и поместите в среду в поликарбонатной пробирке. Кусочки цветной капусты должны быть частично погружены в среду бутоном вверх. Розу или другие черенки следует разместить так, чтобы около 4-5 мм у основания черенка было вставлено в среду, чтобы он оставался вертикальным, а бутон был направлен вверх.Кусочки листьев африканской фиалки следует укладывать прямо на среднюю поверхность.
6. Плотно закройте крышку трубки.

   Рисунок 1 — Нажмите, чтобы увеличить

Выращивание растений

1. Пробирки с частями растений можно ставить в хорошо освещенном месте в классе, но не под прямыми солнечными лучами. Побеги, вероятно, будут расти быстрее, если эксплантаты будут помещены под флуоресцентные лампы или лампы для выращивания, чтобы обеспечивать как минимум 12 часов света в день.Аквариум можно использовать как камеру для выращивания с освещением на высоте около 20-25 см (8-10 дюймов) над головой. Это также поможет поддерживать более регулярную и теплую температуру. Следите за тем, чтобы температура не превышала 28 ° C. Новое побеги должны развиться в течение 2 недель и должны хорошо прорасти через 3-4 недели. Ежедневно проверяйте пробирки и выбрасывайте все пробирки с признаками контаминации (перед тем как выбросить, сначала простерилизуйте в скороварке или добавьте в пробирку отбеливатель). На цветной капусте в течение 6 недель могут появиться корни.Розу, африканскую фиалку или другие черенки необходимо переместить в среду для укоренения, чтобы корни могли правильно развиваться. Этот перенос во вторую среду для укоренения должен проводиться в тех же стерильных условиях, что и при инициации культивирования. Все необходимое оборудование и аквариум должны быть установлены, как и раньше, и должным образом простерилизованы.
2. Работая внутри стерильной камеры аквариума, снимите крышку с культуральной пробирки. Обычно от каждого эксплантата возникает несколько побегов.Эти побеги следует осторожно отделить, аккуратно удалив весь эксплантат из среды стерильными щипцами, а затем отделив побеги, осторожно раздвинув их двумя парами щипцов. Затем каждый побег следует поместить в пробирку со средой для укоренения и вдавить нижнюю часть побега в среду, чтобы обеспечить хороший контакт. Колпачок заменяют, а затем дают побегам расти, как на шаге 1, до образования корней, обычно в течение 2-3 недель.

Размещение клонов в горшках

Как только корни хорошо сформированы, растения готовы к пересадке в почву.

Рисунок 2 — Нажмите, чтобы увеличить

1. Каждое растение следует осторожно вынуть из пробирки со средой и посадить в небольшой горшок, содержащий чистую легкую почвенную смесь. Перед посадкой аккуратно смыть всю агаровую среду. На этом этапе растения по-прежнему необходимо защищать, поскольку они не приспособлены к более сухому воздуху в классе по сравнению с влажной средой трубы.
2. Поместите все горшки на поддон и неплотно накройте пластиковым куполом или тентом. Поместите растения в место с 12-16 часами света (естественного или искусственного), но без прямого солнечного света.
3. Через неделю укрытие можно постепенно снимать, и растения акклиматизируются к более сильному свету и более сухим атмосферным условиям.
4. Теперь у вас в классе коллекция растений, которые генетически точно такие же. Вы можете использовать эти растения для проведения других экспериментов, зная, что один общий источник вариаций в эксперименте был устранен.Некоторые из этих тестов могут включать изучение реакции растений на низкий уровень освещенности, засуху или засоление почвы. (см. мероприятие 7)

Студенческое задание

1. При культивировании тканей используется небольшой кусочек ткани материнского растения для выращивания множества новых копий исходного растения. Какой термин используется для обозначения этого небольшого кусочка ткани?
2. Какие растения мы можем использовать для культивирования тканей?
3. Почему культура тканей используется для размножения некоторых растений, а не просто для посадки семян?
4. Что такое стерильная среда?
5. Почему стерильная среда важна для культивирования тканей?
6. Как вы или ваш учитель стерилизовали инструменты, которые использовались в этом мероприятии по культивированию тканей?
7. Можно ли таким же образом стерилизовать растительную ткань? Почему или почему нет?
8. Что произойдет, если вы откроете стерильный контейнер для растений, когда он не находится в стерильной среде?

Ответы на студенческие задания

1. Explant
2. цветная капуста, африканская фиалка, роза, гвоздика или почти любые другие растения, которые могут упомянуть студенты
3. Мы используем культуру тканей, когда:
   a) мы хотим иметь много генетически идентичных растений,

   b) у нас есть только очень небольшое количество ткани или небольшое количество растений, но нам нужно их увеличить,

   c) у нас есть генетически трансформированные отдельные растительные клетки, которые нам нужно развить в зрелые растения

4. Среда, которая была обработаны так, чтобы не было бактерий, вирусов и грибков.
5. Среда, используемая для культивирования тканей, является хорошим источником пищи для быстрого роста многих типов клеток. Бактерии, вирусы и грибки будут расти в этой среде быстрее, чем клетки растений, которые мы пытаемся культивировать. Таким образом, культуры будут быстро заражаться чрезмерным ростом загрязняющих веществ в нестерильной среде.
6. Их завернули в фольгу, запечатали и затем стерилизовали в скороварке или духовке.
7. Нет. Если бы мы попытались стерилизовать растительный материал с помощью сильного нагрева, мы бы погубили растение.
8. Бактерии, вирусы или грибки из воздуха в нестерильной среде могут попасть в контейнер для культивирования и начать расти, загрязняя наш культивированный тканевый эксплант.

Источник: Biotechnology Australia http://www.biotechnologyonline.gov.au/

Аналогичный протокол для размножения побегов клубники можно найти на сайте: www.accessexcellence.org/LC/ST/st2bgplantprot.html

Инженерия тканей растений улучшает устойчивость к засухе и засолению

После нескольких лет экспериментов ученые создали кресс-салат Arabidopsis thaliana , который ведет себя как суккулент, улучшая эффективность водопользования, устойчивость к солености и уменьшая последствия засухи.Метод инженерии тканевой суккулентности, разработанный для этого небольшого цветкового растения, может быть использован на других растениях для улучшения устойчивости к засухе и засолению с целью переноса этого подхода на пищевые и биоэнергетические культуры.

«Хранящие воду ткань — одна из самых успешных адаптаций растений, которая позволяет им пережить длительные периоды засухи. Эта анатомическая характеристика станет более важной по мере повышения глобальной температуры, увеличивая масштабы и продолжительность засух в 21 веке », — сказал профессор биохимии и молекулярной биологии Рино из Университета Невады Джон Кушман, соавтор новой научной статьи о растениях. суккулентность тканей, опубликованная в «Журнале растений».

Работа будет объединена с другим проектом Кушмана: разработкой еще одного признака, называемого метаболизмом крассулейной кислоты (CAM), водосберегающего режима фотосинтеза, который можно применять к растениям для повышения эффективности использования воды.

Профессор Фонда Джон Кушман

«Эти две адаптации работают рука об руку», — сказал Кушман из Колледжа сельского хозяйства, биотехнологии и природных ресурсов Университета. «Наша общая цель — разработать CAM, но для того, чтобы сделать это эффективно, нам нужно было разработать анатомию листа, в которой были бы более крупные клетки для хранения яблочной кислоты, которая накапливается в растении в ночное время.Дополнительным бонусом было то, что эти более крупные клетки также служили для хранения воды для преодоления засухи и для разбавления соли и других ионов, поглощаемых растением, делая их более солеустойчивыми ».

Когда растение поглощает углекислый газ, оно выводится через поры на листе, называемые устьицами. Они открывают устьица, чтобы внутрь проникал углекислый газ, который затем фиксировался в сахарах и во всех других соединениях, которые поддерживают большую часть жизни на Земле. Но когда устьица открываются, не только углекислый газ поступает внутрь, но и выходит водяной пар, а поскольку растения охлаждают сами себя, они теряют огромное количество воды.”

Команда ученых Кушмана создала генетически модифицированный A. thaliana с увеличенным размером клеток, что привело к получению более крупных растений с увеличенной толщиной листа, большей емкостью для хранения воды и меньшим количеством открытых устьичных пор, чтобы ограничить потерю воды из листа из-за сверхэкспрессии. гена, известного ученым как Vv CEB1. Ген участвует в фазе расширения клеток при развитии ягод винного винограда.

Результирующая сочность тканей служит двум целям.

«Более крупные клетки имеют более крупные вакуоли для хранения малата в ночное время, который служит источником углерода для высвобождения и рефиксации углекислого газа за счет так называемого действия фермента Рубиско, в течение дня за закрытыми устьичными порами, тем самым ограничивая фотодыхание и потерю воды», — сказал Кушман. . «И сочные ткани улавливают углекислый газ, который выделяется в течение дня в результате декарбоксилирования малата, так что Рубиско может более эффективно его повторно фиксировать.

Одним из основных преимуществ сверхэкспрессии гена VvCEB1 было наблюдаемое улучшение мгновенной и комплексной эффективности использования воды всем растением, которая увеличилась до 2.6 и 2,3 раза соответственно. Эффективность водопользования — это отношение фиксированного углерода или произведенной биомассы к скорости транспирации или потери воды растением. Эти улучшения коррелировали со степенью толщины листа и сочностью тканей, а также со снижением плотности пор устьиц и уменьшением раскрытия пор.

«Мы попробовали несколько генов-кандидатов, но наблюдали этот замечательный фенотип только с геном Vv CEB1», — сказал Кушман. «Обычно мы исследуем от 10 до 30 независимых трансгенных линий, а затем их выращиваем в течение двух-трех поколений перед детальным тестированием.”

Arabidopsis thaliana — мощная модель для изучения процессов роста и развития растений. Это небольшое растение, похожее на сорняк, которое дает короткое время генерации, около шести недель, и хорошо растет в лабораторных условиях, где дает большое количество семян.

Ожидается, что искусственно созданная суккулентность тканей обеспечит эффективную стратегию повышения эффективности водопользования, предотвращения или ослабления засухи, устойчивости к засолению и оптимизации работы CAM.

Кушман объяснил, что растения

CAM очень умны, держат устьица закрытыми в течение дня и открывают их только ночью, когда эвапотранспирация низкая, потому что там прохладнее и солнце не светит. Значение CAM заключается в его уникальной способности экономить воду. Там, где большинство растений поглощает углекислый газ в течение дня, растения CAM делают это ночью.

«По сути, установки CAM в пять-шесть раз эффективнее водопользования, в то время как большинство растений очень неэффективны с водой», — сказал он.«Сочность тканей, связанная с САМ и другими адаптивными особенностями, такими как более толстая кутикула и накопление эпикутикулярных восков, означает, что они могут уменьшить нагрев листьев в течение дня, отражая часть света, падающего на лист. Многие адаптированные к пустыне CAM-растения также обладают большей способностью переносить высокие температуры ».

Учитывая, что спрос на сельскохозяйственную продукцию, как ожидается, вырастет на 70%, чтобы обслуживать растущее население, которое, по прогнозам, достигнет около 9,6 миллиардов к 2050 году, Кушман и его команда используют эти биотехнологические решения для устранения потенциального дефицита продовольствия и биоэнергии в будущем. .

«Мы планируем внедрить суккулентность тканей и разработку CAM в культурные растения. Эта текущая работа является доказательством правильности концепции », — сказал Кушман.

Работа финансировалась Министерством энергетики, Управление науки, Программа геномных наук.

Исследовательская группа и соавторы статьи: Сунг Дон Лим, Департамент прикладных наук о растениях, Кангвонский национальный университет, Республика Корея; Джесси Майер, Thermo Fisher Scientific, Карлсбад, Калифорния; и Вон Чеол Йим, факультет биохимии и молекулярной биологии, Университет Невады, Рино.

Статья «Инженерия суккулентности растительных тканей улучшает эффективность водопользования, снижение водного стресса и устойчивость к засолению в Arabidopsis » в The Plant Journal, доступна в онлайн-библиотеке Wiley.

Может ли выращенная в лаборатории растительная ткань снизить негативное воздействие лесозаготовок и сельского хозяйства на окружающую среду? | MIT News

Сделать деревянный стол нужно очень много. Вырастите дерево, срубите его, перевезите, измельчите… вы поняли.Это процесс, который длился десятилетия. Луис Фернандо Веласкес-Гарсия предлагает более простое решение: «Если вам нужен стол, то вы должны просто вырастить его».

Исследователи из группы Веласкеса-Гарсиа предложили способ выращивания определенных растительных тканей, таких как древесина и волокна, в лаборатории. Эта идея все еще находится на ранней стадии развития и в некотором смысле похожа на культивирование мяса — это возможность упростить производство биоматериалов. Команда продемонстрировала концепцию, выращивая структуры, состоящие из древесных клеток из первоначального образца клеток, извлеченных из листьев циннии.

Хотя до выращивания стола еще далеко, эта работа является возможной отправной точкой для новых подходов к производству биоматериалов, которые снижают нагрузку на окружающую среду в лесном и сельском хозяйстве. «То, как мы получаем эти материалы, не изменилось за века и очень неэффективно», — говорит Веласкес-Гарсиа. «Это реальный шанс обойти всю эту неэффективность».

Статья будет опубликована в журнале Journal of Cleaner Production . Эшли Беквит — ведущий автор и аспирант в области машиностроения.Соавторы — со-консультанты Беквита Веласкес-Гарсия, главный научный сотрудник лаборатории Microsystems Technology при Массачусетском технологическом институте, и Джеффри Боренштейн, биомедицинский инженер из лаборатории Чарльза Старка Дрейпера.

Беквит говорит, что она всегда восхищалась растениями, и вдохновение для этого проекта пришло ей недавно, когда она провела время на ферме. Она отметила ряд недостатков, присущих сельскому хозяйству: с некоторыми из них можно справиться, например, с утечкой удобрений с полей, в то время как другие совершенно не зависят от фермера, например, погода и сезонность.Кроме того, только часть собранного растения используется для производства продуктов питания или материалов.

«Это заставило меня задуматься: можем ли мы более стратегически подходить к тому, что мы получаем от нашего процесса? Можем ли мы получить больше урожая от наших вложений? » — говорит Беквит. «Я хотел найти более эффективный способ использования земли и ресурсов, чтобы мы могли позволить большему количеству пахотных земель оставаться дикими или сохранить более низкое производство, но позволить большее биоразнообразие». Итак, она принесла в лабораторию растительную продукцию.

Исследователи выращивали древесные ткани растений в помещении, без почвы и солнечного света.Они начали с растения цинния, которое извлекало живые клетки из его листьев. Команда культивировала клетки в жидкой питательной среде, позволяя им метаболизировать и размножаться. Затем они превратили клетки в гель и «настроили» их, — объясняет Веласкес-Гарсия. «Клетки растений похожи на стволовые клетки в том смысле, что они могут стать кем угодно, если их побудить к этому».

Исследователи уговорили клетки вырастить жесткую, похожую на дерево структуру, используя смесь двух растительных гормонов, называемых ауксином и цитокинином.Варьируя уровни этих гормонов в геле, они контролировали выработку клетками лигнина, органического полимера, придающего древесине прочность. Беквит говорит, что она оценила клеточный состав и структуру конечного продукта с помощью флуоресцентной микроскопии. «Вы можете визуально оценить, какие клетки становятся лигнифицированными, и вы можете измерить увеличение и удлинение клеток». Эта процедура продемонстрировала, что растительные клетки можно использовать в контролируемом производственном процессе, в результате чего получается материал, оптимизированный для конкретной цели.

Веласкес-Гарсиа рассматривает эту работу как продолжение своей лаборатории, сфокусированной на микротехнологиях и методах аддитивного производства, таких как 3D-печать. В этом случае клетки растений сами производят печать с помощью гелевой питательной среды. В отличие от неструктурированной жидкой среды, гель действует как каркас для роста клеток определенной формы. «Идея состоит не только в том, чтобы адаптировать свойства материала, но и в изменении формы с самого начала», — говорит Веласкес-Гарсия. Таким образом, он представляет себе возможность в один прекрасный день вырастить стол, без необходимости использовать два на четыре или клей для дерева.

Технология далека от рыночной. «Вопрос в том, может ли технология масштабироваться и быть конкурентоспособной с точки зрения экономики или жизненного цикла», — говорит Дэвид Стерн, биолог растений и президент института Бойса Томпсона, который не принимал участия в исследовании. Он добавляет, что расширение этого подхода «потребует значительных финансовых и интеллектуальных вложений», вероятно, как из государственных, так и из частных источников. Стерн также указывает на компромиссы при использовании в лаборатории элементов лесного и сельского хозяйства.«В сельском хозяйстве энергия солнца используется посредством фотосинтеза и, за исключением орошаемых земель, — естественных дождей. Не требует зданий, тепла или искусственного освещения ».

Исследователи признают, что для этих выращенных в лаборатории растительных тканей еще только рано — команда продолжит тонкую настройку элементов управления, таких как уровни гормонов и pH геля, которые определяют свойства конечного материала. «Это действительно неизведанная территория», — говорит Веласкес-Гарсия. «Остается нерешенным вопрос: как перенести этот успех на другие виды растений? Было бы наивно думать, что мы можем сделать то же самое для каждого вида.Может, у них другие ручки управления ».

Beckwith также предвидит проблемы при выращивании растительных тканей в больших масштабах, такие как облегчение газообмена в клетках. Команда надеется преодолеть эти препятствия с помощью дальнейших экспериментов и в конечном итоге создать производственные чертежи для выращенных в лаборатории продуктов, от древесины до волокон.