Элемент ситовидной трубки
Ситовидные элементы — это специализированные клетки, которые важны для функции флоэмы , которая представляет собой высокоорганизованную ткань, транспортирующую органические соединения, образующиеся в ходе фотосинтеза. Ситовидные элементы являются основными проводящими клетками флоэмы. Проводящие клетки помогают в транспортировке молекул, особенно для передачи сигналов на большие расстояния. В анатомии растений различают два основных типа ситовых элементов. Клетки-спутники и ситовидные клетки происходят из меристем — тканей, которые активно делятся на протяжении всей жизни растения. Они аналогичны развитию ксилемы — водопроводящей ткани у растений, основной функцией которой также является транспортировка в сосудистой системе растения. [1] Основная функция ситовых элементов заключается в транспортировке сахаров на большие расстояния через растения, действуя в качестве канала. Ситовые элементы представляют собой удлиненные ячейки, содержащие на стенках ситовидные участки. Поры на ситовидных участках обеспечивают цитоплазматические соединения с соседними клетками, что обеспечивает движение фотосинтетического материала и других органических молекул, необходимых для функционирования тканей. Структурно они удлинены и параллельны органу или ткани, в которых они расположены. Ситчатые элементы обычно не имеют ядра и не содержат ни одного, или очень небольшое количество рибосом. [2] Два типа ситовых элементов, элементы ситовой трубы и ситовые ячейки, имеют разную конструкцию. Элементы ситовидной трубки короче и шире с большей площадью для транспортировки питательных веществ, в то время как ситовидные ячейки имеют тенденцию быть длиннее и уже с меньшей площадью для транспортировки питательных веществ. Хотя функция обоих этих видов ситовых элементов одинакова, ситовидные клетки встречаются у голосеменных, нецветковых сосудистых растений, а элементы ситовидных трубок встречаются у покрытосеменных, цветковых сосудистых растений. [3]
Открытие
[ редактировать ]Ситовые элементы были впервые обнаружены лесным ботаником Теодором Хартигом в 1837 году. С момента этого открытия структура и физиология ткани флоэмы стали уделять больше внимания, поскольку больше внимания уделялось ее специализированным компонентам, таким как ситовидные клетки. Флоэма была введена Карлом Нэгели в 1858 году после открытия ситовых элементов. С тех пор было проведено множество исследований того, как ситовидные элементы функционируют во флоэме с точки зрения работы в качестве транспортного механизма. [2] Пример анализа флоэмы через ситовидные элементы был проведен при исследовании листьев арабидопсиса . Путем изучения флоэмы листьев in vivo с помощью лазерной микроскопии и использования флуоресцентных маркеров (размещенных как в клетках-спутниках, так и в ситовых элементах) была выделена сеть клеток-спутников с компактными ситовидными трубками. Маркеры ситовидных элементов и клеток-компаньонов использовали для изучения сети и организации клеток флоэмы. [4]
Ситообразные ячейки
[ редактировать ]Ситовидные клетки — длинные проводящие клетки флоэмы, не образующие ситовидных трубок. Основное различие между ситовыми ячейками и элементами ситовых трубок заключается в отсутствии ситчатых пластин в ситовых ячейках. [1] Они имеют очень узкий диаметр и, как правило, длиннее, чем элементы ситовидной трубки, поскольку обычно связаны с белковыми клетками. [4] Подобно тому, как члены ситовидной трубки связаны с клетками-компаньонами, ситовидные клетки окружены белковыми клетками, чтобы способствовать транспортировке органического материала. Белковые клетки имеют длинные неспециализированные участки с концами, которые перекрываются с концами других ситовидных клеток и содержат питательные вещества и хранят пищу для питания тканей. [5] Они позволяют ситовидным клеткам соединяться с паренхимой, функциональной тканью органов, что помогает стабилизировать ткань и транспортировать питательные вещества. Ситовидные клетки также связаны с голосеменными, поскольку у них отсутствуют комплексы клеток-компаньонов и ситовидных членов, которые есть у покрытосеменных. [6] Ситовые ячейки очень однородны и равномерно распределены по ситовым площадям. Их узкие поры необходимы для выполнения функций большинства бессемянных сосудистых растений и голосеменных растений, у которых отсутствуют элементы ситовидных трубок и которые имеют только ситовидные клетки для транспортировки молекул. [1] Хотя ситовидные клетки имеют меньшие площади сит, они по-прежнему распределены по нескольким ячейкам, что позволяет эффективно транспортировать материал к различным тканям растения. [2]
Белковые клетки, связанные с ситовидными клетками, работают между флоэмой и паренхимой . Они соединяют паренхиму со зрелыми ситовидными клетками, помогая участвовать в транспорте клеток. Таких белковых клеток, принадлежащих к одной ситовидной клетке, может быть много, в зависимости от функции ткани или органа. [1]
Ситовые поры очень распространены в областях, где ситовидные ячейки перекрываются. Уровни каллозы измеряются для наблюдения за активностью ситовидных клеток. Каллоза блокирует ситовые поры, которые присутствуют в обоих ситовых элементах. Отсутствие каллозы свидетельствует о том, что ситовые элементы более активны и, следовательно, могут более активно регулировать свои поры в ответ на изменения окружающей среды. [7]
Дальнейшее применение в сельском хозяйстве
[ редактировать ]Поскольку сосудистая система растения имеет жизненно важное значение для роста и развития растительных клеток и органов внутри растения, роль ситовидных элементов в транспорте необходимых углеводов и макромолекул значительно расширяется. Это можно применить к сельскому хозяйству, чтобы наблюдать, как ресурсы распределяются по различным частям растения. Плазмодесмы соединяют клетки-компаньоны с ситовидными элементами, а клетки паренхимы могут соединять ситовидные трубки с различными тканями растения. Эта система между плазмодесмами, клетками-компаньонами и ситовидными трубками позволяет доставлять необходимые метаболиты. Выход сельскохозяйственной продукции потенциально может быть увеличен, чтобы максимизировать систему доставки этих специализированных клеток во флоэму таким образом, чтобы можно было максимизировать диффузию. Было обнаружено, что флоэма покрытосеменных может использовать ситовидные трубки для транспортировки различных форм РНК в поглощающие ткани, что может помочь изменить транскрипционную активность. Ткани раковины – это ткани, находящиеся в процессе роста и нуждающиеся в питательных веществах. Наличие ситовых элементов, транспортирующих дополнительные питательные вещества к тканям, может ускорить процесс роста, что может повлиять на рост и развитие растений. Со временем быстрый рост потенциально может привести к увеличению сельскохозяйственного производства. [8]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д «Ботаника онлайн: Опорные ткани — сосудистые ткани — флоэма» . 07.08.2007. Архивировано из оригинала 7 августа 2007 г. Проверено 21 мая 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Ламуре, Чарльз Х. (1975). «Ткань флоэмы покрытосеменных и голосеменных». Флоемский транспорт . Серия Институтов перспективных исследований НАТО. Спрингер, Бостон, Массачусетс. стр. 1–31. дои : 10.1007/978-1-4684-8658-2_1 . ISBN 9781468486605 .
- ^ Лу, Куан-Джу; Данила, Флоренс Р.; Чо, Юэ; Фолкнер, Кристина (25 марта 2018 г.). «Подглядывание за растение через дырки в стене – изучение роли плазмодесм» . Новый фитолог . 218 (4): 1310–1314. дои : 10.1111/nph.15130 . ISSN 0028-646X . ПМИД 29574753 .
- ^ Перейти обратно: а б Кайла, Тибо; Батайе, Бриджит; Ле Хир, Розенн; Реверс, Фредерик; Анстед, Джеймс А.; Томпсон, Гэри А.; Гранжан, Оливье; Динан, Сильви (25 февраля 2015 г.). «Живое изображение клеток-компаньонов и ситовидных элементов в листьях арабидопсиса» . ПЛОС ОДИН . 10 (2): e0118122. Бибкод : 2015PLoSO..1018122C . дои : 10.1371/journal.pone.0118122 . ISSN 1932-6203 . ПМК 4340910 . ПМИД 25714357 .
- ^ Тород, Томас А.; О'Нил, Рэйчел; Маркус, Сьюзен Э.; Корнюо, Валери; Поза, Сара; Лаудер, Ребекка П.; Крачун, Степан К.; Ридал, Майя Гро; Андерсен, Матиас (01 февраля 2018 г.). «Разветвленный пектиновый галактан в клеточных стенках флоэмно-ситовых элементов: значение для клеточной механики» . Физиология растений . 176 (2): 1547–1558. дои : 10.1104/стр.17.01568 . ISSN 0032-0889 . ПМЦ 5813576 . ПМИД 29150558 .
- ^ Кэмпбелл, Нил А. (1996). Биология (4-е изд.). Менло-Парк, Калифорния: паб Benjamin/Cummings. компании ISBN 978-0805319408 . OCLC 33333455 .
- ^ Эверт, Рэй Ф.; Дерр, Уильям Ф. (1964). «Каллозное вещество в ситовых элементах». Американский журнал ботаники . 51 (5): 552–559. дои : 10.1002/j.1537-2197.1964.tb06670.x . JSTOR 2440286 .
- ^ Хэм, Б.-К.; Лукас, WJ (24 декабря 2013 г.). «Система ситовидных трубок флоэмы покрытосеменных: роль в передаче признаков, важных для современного сельского хозяйства» . Журнал экспериментальной ботаники . 65 (7): 1799–1816. дои : 10.1093/jxb/ert417 . ISSN 0022-0957 . ПМИД 24368503 .
| Животные | |
|---|---|
| Растения |
|
