Växtfysiologi Flashcards
Ge viktiga tidpunkter i växternas evolution
475 miljoner år sedan, de första landväxterna
420 miljoner år sedan de första vaskulära växterna
305 miljoner år sedan, de första (utdöda) plantorna med fröer
Vad behöver växter för att klara av att leva på land?
ökat skydd mot uttorkning
minskat beroende av vatten för reproduktion
ökad stabilitet via specialceller: xylem och floem som bildar stabila strukturer, cellulosa, högt tryck i vakuolen.
ökad transport av vatten och näring, eftersom inte alla celler nu har kontakt med vatten behövs ett system som transporterar dessa till olika delar av växten.
ökad storlek och ökad yta för absorbans (bladen), för att bättre klara sig i konkurrensen.
bättre upptag av näring och vatten från miljön, vilket löses av rotbildning. Rötter, istället för rhizoider, utvecklades för 370-270 miljoner år sedan i samband med att det vaskulära transportsystemet utvecklades. Rötter är mer effektiva.
Vad är gymnospermer?
Så kallat nakenfröiga växter. Barrväxter (främst), gnetum, gingko, kotte-palmer. Dessa vet man inte så mycket om, och de är svåra att forska på eftersom de pga stora mängder introner har gigantiska genom.
Vad är angiospermer?
Gömfröiga växter. Sätter frö inneslutna i en frukt. De viktigaste för oss, eftersom dessa är majoriteten av alla nyttoväxter.
Vad skiljer livscykeln i växter från den i djur och människor?
Växter har en livscykel som inkluderar en flercellig, haploid gametofyt generation vilket djur saknar. Hos många växter är detta stadium idag svårt att urskilja eftersom det kanske sker inne i moderplantan.
Hur ser livscykeln ut hos grönalgen Ulva lactuca?
Ulva lactuca har två oskiljbara faser som båda ser ut som någon slags grön sallad. Den ena är dock en haploid gametofyt som genom mitos producerar haploida gameter, som sammansmälter till en diploid zygot. Den diploida zygoten växer upp till en diploid sporofyt, “sallads-fas”, som genom meios producerar haploida sporer, som genom mitos växer upp till haploida gametofyter.
Hur ser livscykeln ut i mossor?
Mossor har stadierna haploid gametofyt och diploid sporofyt tydligt skilda från varandra. Den haploida gametofyten är det som ser ut som växten (den gröna tufsen). Genom mitos producerar gametofyterna som är hanar eller honor spermier i antheridium, eller äggceller i archegonium. En äggcell per archegonium. Spermierna simmar till äggcellen genom vatten exempelvis efter regn. Äggcellen blir befruktad och en diploid zygot bildas i toppen av hon-gametofyten. Denna zygot utvecklas sedan till en sporofyt (som fortfarande sitter kvar på moderplantan). Sporofyten bildar en kapsel, och i den bildas haploida sporer genom meios. Denna spor växer sedan upp till en ny gametofyt.
Hur ser livscykeln ut i ormbunkar?
Hos ormbunkar är den diploida sporofyten själva “plantan”, det vi ser som ormbunke. Genom meios i särskilda strukturer som kallas sporangium producerar sporofyten haploida sporer. Dessa sporer växer sedan till en 2-5 millimeter stor gametofyt som kallas prothallus (den lilla hjärtformade prylen). Prothallus utvecklar både archegonium som producerar en äggcell, samt antheridium som producerar spermier. Äggen och spermierna produceras genom mitos. Spermier befruktar sedan ägget i archegoniumet, det bildas en zygot som växer upp ur archegoniumet och blir den nya diploida sporofyten.
Hur bildas han-gametophyterna i angiospermer?
I blomman finns också ståndaren. I ståndaren finns mikrosporangium. I mikrosporangium bildas diploida microsporocyter genom mitos. Varje mikrosporocyt genomgår meios och bildar fyra haploida mikrosporer. Var mikrospor genomgår sedan mitos och producerar de haploida mikrogametofyterna(pollenkornen), där var mikrogametofyt innehåller en vegetativ cellkärna och 2 spermieceller.
Hur bildas hon-gametofyterna i angiospermer?
I blomman finns pistillen, i pistillen bildas megasporangium, som genom meios bildas fyra megasporer. En megaspor genomgår sedan mitos och bildar den haploida megagametofyten, en embryosäck med 8 haploida cellkärnor, varav 2 stycken befinner sig i mitten av säcken och är s.k. polar nuclei. Två av de tre cellerna på ena sidan utvecklas till synergidceller, den tredje utvecklas till äggcell. De två cellkärnorna i mitten bildar den centrala cellen, som då är diploid (eftersom den har två haploida cellkärnor). De tre cellerna på andra sidan är de “antipodala cellerna” som inte riktigt verkar ha så mycket funktion.
Hur sker pollinering?
Pollen som landat på pistillen börjar växa ut en pollenslang neråt in i pistillen. Den vegetativa cellkärnan stödjer utvecklingen av pollenslangen. Pollenslangen tar sig in i en av synergidcellerna som sedan levererar spermierna. En spermie befruktar äggcellen, som då blir en diploid zygot. Den andra befruktar centralcellen, som då blir triploid och utvecklas till endosperm (frövitan/matsäcken).
Vad skiljer pollenspridningstaktiken i angiospermer från barrväxter?
Barrväxter som gran har inga blommor och är beroende av att vinden ska sammanföra pollen och äggcell. Därför producerar granar enorma mängder pollen, för säkerhets skull. Angiospermers användning av blommor ökar sannolikheten att pollen sprids till andra plantor av samma art, genom att med dofter och färger locka till sig insekter/fåglar som får pollenet på sig och för det vidare. Frön kan i sin tur också spridas på olika sätt, som med vinden (maskros, lönn), på/av djur (kardborrar, goda frukter), med vatten (kokosnöt som måste misshandlas först samt flyter, lotus), genom att fröskidan sprängs (lupiner) eller via människor (bönor, vete, körsbär).
Beskriv utvecklingen av ett växtembryo
Så fort zygoten delat sig i två celler, har cellerna olika egenskaper. Den apikala cellen (den övre) utvecklas till cotyledoner. Den basala cellen utvecklas till suspensorn, som kan sägas vara en slags navelsträng för embryot, som sköter kontakten med moderplantan för överföring av näring. Den basala cellen delar sig åt ett enda håll och suspensorn blir inte så stor, jämfört med hur den apikala cellinjen utvecklas. Auxin som pumpas till den apikala cellen stimulerar den till celldelning. När embryot nått globulärt stadium och själv börjar producera auxiner, ändras transportriktningen och auxin transporteras till den basa cellen, som ger upphov till rotmeristemet.
Vad kan vara en orsak att växter, jämfört med djur, är så outvecklade på embryostadiet?
Att de sitter fast på samma plats hela livet, och inte “vet” exakt vilka förutsättningar som kommer finnas, betyder att de behöver ha en stor anpassningsförmåga. De behöver vara flexibla i sitt växtsätt genom hela livet. Hemligheten bakom växters flexibilitet är att de har aktiva meristem (typ stamceller) hela livet.
Vad är meristem?
Områdena som innehåller stamcellerna. Beroende på vilka signaler som skickas till stamcellerna utvecklas deras dotterceller åt olika håll. (bladanlag, rotanlag osv.)
Vad är en reportergen?
En artificiell promotor kopplad till läsram som kodar för flourescerande protein. Promotorn aktiveras t.ex. av auxin i växten, och man kan då se var i växten det finns auxiner.
Vilka egenskaper kan miljön påverka?
Groning
Antal blad, sidogrenar och sidorötter
Tidpunkt för blomning
Vilka egenskaper påverkar miljön inte?
Embryots form
Antal blom-organ (i blomman) och deras ordning (organisation i blomman)
Hur kan ljus påverka en växt?
Små fröer vill känna ljus för att börja gro, annars kommer inte grodden nå upp över ytan innan den får slut på energi. Stora fröer däremot vill ofta ha mörker, då vet de att de är tillräckligt djupt ner för att den stora planta de ska växa till kommer kunna stå stabilt.
En groddplanta som får mycket ljus dämpar sin tillväxt, så den inte blir sladdrig, eftersom den inte behöver sträcka sig mer för att få ljus. Om en groddplanta däremot skuggas av närliggande plantor sätter den fart och skjuter i höjden för att få tillräckligt med ljus.
Ljus kan också påverka placeringen av kloroplaster i cellen. Om det inte finns något ljus kan kloroplasterna ligga varsomhelst, de får ändå inte något ljus. Om det är “lagom” mycket ljus organiseras kloroplasterna mot membranet för att utnyttja ljuset. Är det för mycket ljus staplas kloroplasterna så att så få som möjligt utsätts för direkt ljus, för att skydda dem från skador.
Ljus inducerar öppning av klyvöppningar (stomata) eftersom det indikerar att det är dag och dags att kunna fotosyntetisera, då behöver växten öppna stomatan.
Circadian rhythm regleras även i växter av ljuset. När växten ska fotosyntetisera och inte t.ex.
Dagslängden hjälper växten avgöra vilken årstid det är, och när det är dags att börja blomma.
Vad är vernalisering?
Att frön måste utsättas för kyla innan de kan börja gro. Detta är en regleringsmekanism för att inte frön ska börja gro på sensommaren/hösten när miljön i övrigt är tillåtande, men växten inte skulle hinna nå blomning innan den fryser ihjäl. Därför behöver fröerna utsättas för kyla (“vinter”) för att börja gro! Höstvete exempelvis. Det kan också vara så att en period av kyla krävs för att en redan utvecklad växt ska blomma nästa år.
Vad är homeotiska mutationer?
Mutationer som gör att kroppsdelar växer fram på fel plats. Antennapedia mutant i drosophilia har ben istället för antenner. Många av våra vackra dekorationsblommor som har många kronblad har kronblad istället för pistill och ståndare.
Vad är den genetiska styrmekanismen bakom utveckling av blomorganen?
Tre gengrupper, A, B och C, interagerar med varandra. A hämmar C och C hämmar A, så A och C uttrycks inte på samma plats på en gång. A leder till foderblad, AB leder till blomblad, BC leder till ståndare och C leder till pistiller. En mutation som tar bort C gör då att vi bara får dubbla foderblad och dubbla kronblad, som en del av våra prydnadsblommor.
Vad är definitionen av växthormoner?
Naturligt förekommande organiska ämnen som i låga koncentrationer påverkar tillväxt och/eller utveckling.
Vad krävs för att en substans ska räknas som växthormon?
Att det finns en tillhörande komplett signalkedja. Vissa växter kan tillverka ex phyto-östrogen, som (utan genmanipulation) inte har någon hormonell verkan eftersom det inte finns en signalkedja som hör ihop med substansen.
Vilka är stegen i en signalkedja?
Substans - [Konc.]-Receptor-Signalkaskad-Genaktivitet på/av- Fysiologisk respons-Konsekvenser
Vilka är de tre huvudkategorierna av försökssystem/försöksmetoder forskare använt sig av för studier av växthormoner?
Farmakologiska
Analytiskt kemiska
Genetiska
Hur fungerar den farmakologiska försöksmetoden?
Man häller en substans på en växt och ser vilket svar man får från växten (ex. ändrar växten tillväxtmönster?). Det är enkelt att utföra men desto svårare att tolka, eftersom tillväxt beror på så många faktorer och sker över tid. Det kan också vara svårt att avgöra den biologiska relevansen av en substans. Substansen kanske påverkar växten, men utan att veta om den finns naturligt i växten (eller i någon växt) kan man inte avgöra om det är en signalsubstans i växten. Det här var den tidigaste metoden för studier.
Hur fungerar den analytiskt kemiska försöksmetoden?
Man iakttar ett svar (en process) och försöker sedan hitta de substanser som ökat i mängd. Exempelvis, vilka substanser finns det mer av i växten, när det pågår mycket stamsträckning? Lättare att avgöra biologisk relevans eftersom man ju från början letar i växten och då inte tar hänsyn till substanser som inte finns där. Däremot kan det vara svårt att hitta alla/rätt substanser, eftersom vissa kan finnas i väldigt låga koncentrationer. Det kan också vara svårt att generalisera, bara för att en substans finns i en växt och verkar påverka processer i växten, behöver inte samma substans ha samma funktion i alla växter!
Hur fungerar den genetiska försöksmetoden?
Här tittar man på muterade exemplar, och försöker hitta vilka gener som skiljer sig från normala individer. Sedan försöker man ta reda på vilken genprodukt denna gen kodar för, och kan då dra slutsatser om vad denna substans har för effekt. Man kan också inducera punktmutationer och se vilken effekt det har på växten.
Vad syftade Darwins försök på vetegroddar till?
Att förstå växters rörelse. Darwin undrade hur växten vet var ljuset är.
Beskriv Darwins försök på vetegroddar
Darwin letade efter någon form av ”ögon” på växten, som kunde uppfatta ljus. Han började med att dissekera vetegroddar men hittade ingen särskild vävnad. Han märkte att om man tog bort spetsen på vetegrodden, slutade den böja sig mot ljuset. Han testade att sätta på en ”mössa” på spetsen, varpå den också slutade böja sig även om resten av grodden var exponerad för ljus! När han grävde ner hela grodden i rörlig lavasand, så bara spetsen stack upp, böjde den sig fortfarande. Darwin undrade då hur den rör sig. Han tänkte, och hade rätt i, att den växer olika fort på olika sidor. Han postulerade men kunde inte bevisa att det beror på ojämn tillväxt, och att det beror inte på ljuset i sig utan på en substans som fördelar sig olika i växten beroende på ljusexponering. Han kunde dock inte avgöra om substansen ökade eller minskade tillväxten. Andra forskare började sedan leta efter substansen.
Ge exempel på auxiner
IAA=indol-3-ättiksyra
4-Cl-IAA
PA=fenylättiksyra
IBA
Vad har auxiner för effekter på en växt?
Auxiner stimulerar stamsträckning.
Kan också stimulera utveckling av s.k. adventivrötter, överdriven rotproduktion. Adventivrötter anläggs från pericykelceller, ett litet gäng celler i en ring i stammen/roten. Auxin gör att pericykelcellerna börjar dela sig och växer, bildar till slut ett rotanlag. Här har auxin påverkan på celldelning och cellsträckning. Pensling av auxin efter bortklippning av toppskott bibehåller apikal dominans och sidoskotten tar inte över. Auxin gör bryggor i cellväggen mindre kompakta, så mikrofibriler lättare kan dras isär, genom att ändra pH genom att stimulera införsel av H+-joner i cellväggen av ett protein i cellmembranet.
Vad är apikal dominans?
Toppskott är dominant över sidoskott, som vilar tills toppskottet av någon anledning inte finns kvar (klipp basilika).
På vilka två sätt kan cellsträckning stimuleras?
Genom att cellerna innanför cellväggen växer/sväller
Genom att cellväggen utövar mindre motstånd mot det som är på insidan (som exempelvis pga auxin)
Hur regleras auxinmängden i olika delar av växten?
Transport av auxin mellan celler är polär, transportproteinerna är ojämnt lokaliserade på ovan- och nedansidan av cellerna. Införsel upptill, utförsel nertill i cellerna, så auxin bara kan färdas åt ett håll.
Vilka processer påverkar hormonhalten i en cell?
Biosyntes - hur mycket tillverkas?
Transport in i cellen
Transport ut ur cellen
Inaktivering - oxidativ nedbrytning, socker-konjugering, aminosyra-konjugering
Av-inaktivering
Transport in och ut ur vakuol - inaktivt i vakuolen, aktivt utanför vakuolen
Vad är dos-respons?
Hur mycket respons får jag för en viss dos
Dos-responskurva
För lite: inget händer, för mycket: cellen dör, optimum: ”mest” händer. Optimum för IAA: 10^-5 M
Vad har man använt den potentiella överdosen av auxiner till?
Man har skapat konstgjorda auxiner, som i höga doser dödar växter, och som växten inte riktigt känner igen och därmed inte kan bryta ner då det inte känns igen av växtens nedbrytnings-system. Dessa syntetiska auxiner som exempelvis 2,4-D; MCPA, 2,3,5-T har använts för herbicider. Dessa är dock miljö- och hälsofarliga och därför har användningen minskat. Dock säljs det fortfarande och används exempelvis för att bli av med ogräs i gräsmattan.
Vad är det smarta med att använda syntetiska auxin-härmare som herbicider?
Enhjärtbladiga växter tål dessa bättre än tvåhjärtbladiga, så exempelvis påverkas våra viktiga grödor vete, majs (samt gräs) m fl inte alls lika mycket som tvåhjärtbladiga ogräs.
Hur fungerar auxin-signaleringen?
En aktivator för en viss gen hämmas av en repressor. När auxin binder till repressorn signalerar det till proteinnedbrytande system att bryta ner repressorn. Aktivatorn är nu fri, och transkription kan börja. Auxinaktivering är därför de-repression, ”stäng av en avstängning”.
Beskriv effekten av Gibberella fujikori på risplantor
Gibberella fujikori är en svamp som producerar GA3 (gibberellinsyra 3). Svampen infekterade risplantager och GA3 stimulerade orimlig stamsträckning i risplantorna, som blev så långa att de vek sig. När de vek sig och kom ner på jorden (där svampen var) åt svampen upp plantan. GA3 var tillräckligt likt växtens eget GA-X (?) för att stimulera stamsträckning, men inte tillräckligt likt för att växtens regleringssystem skulle kunna känna igen substansen som något som behövde regleras(brytas ner), och det fick då ohämmad effekt.
Vad är effekterna av gibberellin?
Gibberellinsyror är kemiskt sett ganska lika auxiner. De stimulerar stamsträckning, frögroning och ökar fruktstorlek (spreja på druvor). När frön utsätts för vatten frigörs lagrat GA. GA stimulerar alfa-amylas, som bryter ner stärkelse till socker och tillgängliggör det som bränsle till grodden. Mutanter för gibberellinreceptorer eller syntesmutanter har defekt stamsträckning. Vitkål tros vara syntesmutant, ”kort och tjock”.
Hur fungerar gibberellinsignalering?
Som för auxin, gibberellin binder till en repressor som då bryts ner, aktivator kan do its thing. Andra proteiner och gener involverade!
Hur kan växter bekämpa insekter med ”hormonell krigsföring”?
Många växter har utvecklat en imitation av ”moulting hormone” som är nödvändigt för utveckling av insekter i förpuppningsstadiet. Imitationen binder till samma receptor som MH, men aktiverar inte signalkedjan, utan stänger av receptorn! Insekten utvecklas inte och dör förr eller senare.
Vad är effekterna av cytokinin?
Stimulerar celldelning Inhiberar vissnande (den evighetsväxande plantan som inte vissnade efter fröbildning) Stödjer bildning av klorofyll Stimulated cells in amaranth seedling to form large amounts of anthocyanins, turning the sprouts intensively red.
Hur kan cytokinin användas för växtförökning? Koppling till genetik?
Ett medium med cytokinin, auxin och närsalter kan få 1 växtcell att dela sig och växa till en cellklump av odifferentierade celler. Överförs denna klump sedan till ett medium med endast cytokinin kommer klumpen att skjuta blad. Dessa blad kan sedan tas som sticklingar, och drivas upp till nya växter. Alla växter från samma cell blir genetiskt identiska! Detta kan användas för att skapa transgena växter, om man lyckas skjuta in gener i den allra första ”ursprungscellen”. CK > A =skott, CK<a></a>
Vad är effekterna av etylen/eten?
Eten stimulerar fruktmognad, inducerar blommans vissnande och aktiverar mekanismer som hjälper små plantor växa runt hinder. De små plantorna blir tjockare och börjar vrida sig lite huller om buller, inte bara rakt upp. Syntesen av eten är etenreglerad, så frukter som utsätts för en liiiiiten mängd eten börjar själva producera lite eten, som får en snöbollseffekt som kan leda till övermognad.
Vad är trippelrespons?
Grodden blir tjockare, kortare och mer krokig eftersom stamsträckningen saktas ner samtidigt som den blir tjockare. Hypocotylen blir kort och tjock, den apikala böjen blir mer överdriven och utvecklingen av rötter hämmas.
Shoots become thicker, shorter and more crooked. Short and thick hypocotyl, exaggerated curved apical hook, short root.
Hur fungerar etenreceptorn?
En dimer-receptor där eten binder in mellan de 2 proteinerna. Receptorn är på när eten inte binder, av när eten binder.
Vad är effekterna av abskissinsyra?
Hämmar frögroning, vilket kan vara bra då de flesta växter vill hindra att fröet gror direkt på moderplantan (inte mangrove! Bebisen gror där fröet landar). Inducerar också stängning av klyvöppningar (stomata) vid vattenbrist genom att aktivera jonkanaler som styr osmosen, hur vatten diffunderar in och ut.
Vad är effekten av brassinosteroider?
Stimulerar cellsträckning. BR-mutanter (syntes/receptor) är dvärgar.
Vilka två egenskaper hos ljus kontrollerar phototropism?
Riktning (varifrån kommer ljuset) och intensitet (hur starkt är ljuset)
Vad är en kromofor/chromophore?
En ljusabsorberande molekyl.
Hur fungerar växters ljus-signalkedja?
Proteinet i sig kan inte absorbera ljus, men konformationsförändringar i kromoforen ger konformationsförändringar i proteinet, vilket aktiverar kinasaktivitet som phosphorylerar proteinet. Phosphate groups överförs till signalproteiner som påverkar genuttryck & distribuering av auxin i grodden.
What is a seed?
An embryo packaged with a supply of nutrients inside a protective coat.
What are rhizoids?
Mosses, liverworts and hornworts are anchored by rhizoids, which are long, tubular single cells(worts) or filaments of cells (mosses). Unlike roots, which are found in vascular plant sporophytes, rhizoids are not composed of tissues. Moss rhizoids also lack special conducting cells and do not play a primary role in water and mineral absorption.
What are the two types of vascular tissue?
Xylem, that conducts most of the water and minerals. Includes tracheids, tube-shaped cells that carry water and minerals up from the roots. The water-conducting cells in vascular tissue are lignified, that is, their cell walls are strengthened by the polymer lignin.
Phloem, has cells arranged into tubes that distribute sugars, amino acids and other organic products.
What are roots?
Organs that absorb water and nutrients from the soil. Roots also anchor vascular plants to the ground, hence allowing the shoot system to grow taller. Root tissues of living plants closely resemble stem tissues of early vascular plants preserved in fossils. This suggests that roots may have evolved from the lowest belowground portions of stems in ancient vascular plants.
What are sporophylls?
Modified leaves that bear sporangia. These vary greatly in structure. Fern sporophyll are essentially the fern leaves. In most gymnosperms, groups of sporophylls form cone-like structures called strobili. The sporophylls of angiosperms are called carpels and stamens.
What are the advantages of reduced gametophytes?
Tiny gametophytes can develop from spores retained within the sporangia of the parental sporophyte. This arrangement can protect the gametophytes from environmental stresses. For example, they are sheltered from UV radiation and drying out. This relationship also enables the developing gametophytes to obtain nutrients from the parental sporophyte.
What are the evolutionary advantages of seeds?
Spores are usually single-celled, whereas seeds are multicellular, consisting of an embryo protected by a layer of tissue, the seed coat. Seeds can remain dormant for days, months or even years, spores have quite short lifespan. Seeds have a supply of stored food.
What types of sporophylls are stamens and carpels?
Stamens are microsporophylls: They produce microspores that develop into pollen grains containing male gametophytes. Carpels are megasporophylls: they produce megaspores that give rise to female gametophytes.
What cells are contained in the pollen grain?
One generative cell that divides into two sperm, and a tube cell that will form the pollen tube from the stigma into the carpel.
What is a tissue?
A group of cells consisting of one or more cell types that together perform a specialized function.
What is an organ?
An organ consists of several types of tissues that together carry out particular functions.
What are some advantages of having a compound leaf?
May withstand wind with less tearing
Confine pathogens to a single leaflet.
What are the three fundamental tissue types, making up roots, stems and leaves?
Dermal
Vascular
Ground
What is the function of the dermal tissue system?
It serves as the outer protective covering of the plant. Like our skin, it forms the first line of defense against physical damage and pathogens.
What is the function of the vascular tissue system?
To facilitate the transport of materials through the plant and to provide mechanical support.
What are the two types of vascular tissue, what are their functions?
Xylem conducts water and dissolved minerals upward from roots into the shoots.
Phloem transports sugars, the product of photosynthesis, from where they are made (usually the leaves) to where they are needed or stored (usually roots and sites of growth like developing leaves and fruits).
What is the stele?
A collective name for the vascular tissue of a root or stem. The arrangement of the stele varies, depending on species and organ.
What is the ground tissue system?
Tissues that are neither dermal nor vascular. Ground tissue internal to the vascular tissue is known as pith, and ground tissue that is external to the vascular tissue is called cortex. It is not just filler: it includes cells specialized for functions such as storage, photosynthesis, support and short-distance transport.
What are the three main types of non-vascular differentiated cells?
Parenchyma, collenchyma and sclerenchyma.
What is the structure and function of parenchyma cells?
These have, when mature,primary walls that are relatively thin and flexible, and most lack secondary walls, they also have a large central vacuole. They perform most of the metabolic functions of the plant, synthesizing and storing various organic products. Photosynthesis occurs within the chloroplasts of parenchyma cells in the leaf. Some parenchyma cells in stems and roots have colorless plastids called amyloplasts that store starch. The fleshy tissue of many fruits is composed mainly of parenchyma cells. Most parenchyma cells retain the ability to divide and differentiate into other types of plant cells under particular conditions, during wound repair for example. It is even possible to grow an entire plant from a single parenchyma cell.
What is the structure and function of collenchyma cells?
These are grouped in strand that help support young parts of the plant shoot. They are generally elongated cells that have thicker primary walls than parenchyma cells, though the walls are unevenly thickened. Young stems and petioles often have strands of collenchyma cells just below their epidermis. Collenchyma cells provide flexible support without restraining growth. At maturity, these cells are living and flexible, elongating with the stems and leaves they support.
What is the structure and function of sclerenchyma cells?
These also function as supporting elements in the plant but are much more rigid than collenchyma cells. In sclerenchyma cells, the secondary cell wall, produced after cell elongation has ceased, is thick and contains large amounts of lignin, a relatively indigestible strengthening polymer that accounts for more than a quarter of the dry mass of wood. Present in all vascular plants but not in bryophytes. Mature cells cannot elongate, and occur in regions of the plant that have stopped growing in length. Sclerenchyma cells are so specialized for support that many are dead at functional maturity, but they produce secondary walls before the protoplast (the living part of the cell) dies. The rigid walls remain as a “skeleton” that supports the plants, in some cases for hundreds of years.
What are the two types of sclerenchyma cells, and where are they found?
There are two types, sclereids and fibers. Sclereids are boxier than fibers and irregular in shape, and have very thick, lignified secondary walls. These impart the hardness to nutshells and seed coats and the gritty texture to pear fruits. Fibers, which are usually grouped in strands, are long, slender and tapered. Some are used commercially, such as hemp fibers for making rope and flax fibers for weaving into linen.
What cells make up the xylem?
Two types, tracheids and vessel elements. These are tubular, elongated cells that are dead and lignified and functional maturity. Tracheids occur in the xylem of all plants. In addition to tracheids, most angiosperms as well as a few gymnosperms and a few seedless vascular plants, have vessel elements. When the living cellular contents of a tracheid or vessel element disintegrate, the cell’s thickened walls remain behind, forming a nonliving conduit through which water can flow. The secondary walls of tracheids and vessel elements are often interrupted by pits, thinner regions where only primary walls are present. Water can migrate laterally between neighboring cells through pits. The secondary walls of tracheids and vessel elements are hardened with lignin. This hardening provides support and prevents collapse under the tension of water transport.
Describe tracheids
Tracheids are long, thin cells with tapered ends. Water moves from cell to cell mainly through the pits, where it does not have to cross thick secondary walls.
Describe vessel elements
Vessel elements are generally wider, shorter, thinner walled, and less tapered than the tracheids. They are aligned end to end, forming long pipes known as vessels that in some cases are visible with the naked eye. The end walls of vessel elements have perforation plates that enable water to flow freely through the vessels.
What is the main difference between cells of the xylem and cells of the phloem?
Unlike the water-conducting cells of the xylem, the sugar-conducting cells of the phloem are alive at functional maturity.
What are the cells of angiosperm phloem?
These cells are called sieve-tube elements, a chain of which forms a sieve tube. Sieve tube elements are alive, but lack nucleus, ribosomes, a distinct vacuole and cytoskeletal elements. This reduction in cell contents enables nutrients to pass more easily through the cell. The end walls between sieve-tube elements, called sieve plates, have pores that facilitate the flow of fluid from cell to cell along the sieve tube.
What are companion cells?
Alongside each sieve-tube element is a nonconducting cell called a companion cell, which is connected to the sieve-tube element via numerous plasmodesmata. The nucleus and ribosomes of the companion cell serve not only that cell itself but also the adjacent sieve-tube element. In some plants, the companion cells in leaves also help load sugar into the sieve-tube element, which then transport the sugars to other parts of the plant.
What does intermediate growth mean?
A major difference between plants and most animals is that plant growth is not limited to an embryonic or juvenile period. Instead growth occurs throughout the plant’s life, a process called intermediate growth. Plants can keep growing because they have undifferentiated tissues called meristems containing cells that can continuously divide, leading to new cells that elongate and become differentiated. Except for dormant periods, most plants grow continuously.
What is determinate growth?
Most animals and some plant organs such as leaves, thorns and flowers undergo determinate growth - they stop growing after reaching a certain size.
What are the two main types of meristems?
Apical and lateral meristems.
What is the function of apical meristems?
These are located at root and shoot tips, and provide cells that enable primary growth, growth in length. Primary growth allows roots to extend throughout the soil and shoots to increase exposure to light. In herbaceous (non-woody) plants, it produces all, or almost all, of the plant body.
What is the function of lateral meristems?
The vascular cambium and cork cambium, one cell thick cylinders of dividing cells that extend along the length of roots and stems. These enable secondary growth, growth in thickness like woody plants that grow in circumference in the parts of stems and roots that no longer grow in length. The vascular cambium adds vascular tissue called secondary xylem (wood) and secondary phloem. Most of the thickening is from secondary xylem. The cork cambium replaces the epidermis with the thicker, tougher periderm.
What are primary meristems?
Cells displaced from the meristem may divide several more times as they differentiate into mature cells. During primary growth, these cells give rise to three tissues called primary meristems, the protoderm(will produce the dermal tissues), ground meristem(will produce the ground tissues) and procambium(will produce the vascular tissues). The lateral meristems in woody plants also have stem cells, which give rise to all secondary growth.
What are annuals, biennials and perennials?
Annuals complete their life cycle - from germination to flowering to seed production to death- in a single year or less. Many wildflowers are annuals, as are most staple food crops like legumes and cereal grains. Dying after seed and fruit production is a strategy that enables plants to transfer the maximum amount of energy to production. Biennials require two growing seasons to complete their life cycle, flowering and fruiting only in their second year (persilja). Perennials live many years and include trees, shrubs and some grasses. Some buffalo grass of the North American plains is thought to have been growing for 10 000 years from seeds that sprouted at the close of the last ice age.
Primary growth of roots
The entire biomass of a primary root is derived from the root apical meristem.
What is the root cap?
Apart from the biomass of the root, the root apical meristem also makes a thimble like root cap, which protects the delicate apical meristem as the root pushes through the abrasive soil. The root cap secretes a polysaccharide slime that lubricates the soil around the tip of the root. Growth occurs just behind the tip.
What are the three overlapping zones of cells at successive stages of growth?
The zones of cell division, elongation and differentiation.
What happens in the different zones?
The zone of cell division includes the stem cells of the root apical meristem and their immediate products. New root cells are produced in this region, including cells of the root cap.
Most of the growth occurs in the zone of elongation, as root cells elongate. Sometimes to more than ten times their original length. Cell elongation in this zone pushes the tip farther into the soil. Meanwhile, the root apical meristem keeps adding cells to the younger end of the zone of elongation. Even before the root cells finish lengthening, many begin specializing in structure and function. As this occurs, the three primary meristems become evident.
In the zone of differentiation, or zone of maturation, cells complete their differentiation and become distinct cell types. As said, the zones overlap a bit.
The protoderm, the outermost primary meristem, gives rise to…?
The epidermis, a single layer of cuticle-free cells covering the root. Root hairs are the most prominent feature of the root epidermis. These modified epidermal cells function in the absorption of water and minerals. Root hairs typically only live a few weeks but together make up 70-90% of the total root surface area.
The ground meristem, sandwiched between the protoderm and the procambium, gives rise to…?
Mature ground tissue. The ground tissue of roots, consisting mostly of parenchyma cells, is found in the cortex, the region between the vascular tissue and epidermis. In addition to storing carbohydrates, cells in the cortex transport water and salts from the root hairs to the center of the root. The cortex also allows for extracellular diffusion of water, minerals and oxygen from the root hairs inward because there are large spaces between cells.
What is the endodermis?
The innermost layer of the cortex is called the endodermis, a cylinder one cell thick that forms the boundary with the vascular cylinder. The endodermis is a selective barrier that regulates passage of substances from the soil into the vascular cylinder.
The procambium gives rise to…?
The vascular cylinder, which consists of a solid core of xylem and phloem tissues surrounded by a cell layer called the pericycle. In most eudicot roots, the xylem has a starlike appearance in cross section, and the phloem occupies the indentations between the arms of the xylem “star”. In many monocot roots, the vascular tissue consists of a core of undifferentiated parenchyma cells surrounded by a ring of alternating xylem and phloem tissues. Lateral branch roots arise from meristematically active regions of the pericycle, the outermost cell layer in the vascular cylinder, which is adjacent to and just inside the endodermis.
Primary growth of shoots
The entire biomass of a primary shoot - all its leaves and stems - derives from its shoot apical meristem, a dome-shaped mass of dividing cells at the shoot tip. The shoot apical meristem is a delicate structure protected by the leaves of the apical bud. These young leaves are spaced close together because the internodes are very short.
Shoot elongation is due to…?
The lengthening of internode cells below the shoot tip. As with the root apical meristem, the shoot apical meristem gives rise to three types of primary meristems in the shoot, the protoderm, ground meristem and procambium.
The branching of shoots, also a part of primary growth arises from…?
The activation of axillary buds, each of which has its own shoot apical meristem. Because of chemical communication by plant hormones, the closer an axillary bud is to an active apical bud, the more inhibited it is, a phenomenon called apical dominance.
What are leaf primordia?
The very early stage of leaf development, projections shaped like a cow’s horns that emerge along the sides of the shoot apical meristem.
What are the two types of leaf ground tissue?
The mesophyll is the leaf ground tissue, that consists mainly of parenchyma cells specialized for photosynthesis. The mesophyll in many eudicot leaves has two distinct layers: palisade and spongy. Palisade mesophyll consists of one or more layers of elongated parenchyma cells on the upper part of the leaf. Spongy mesophyll is below the palisade mesophyll. These parenchyma cells are more loosely arranged, with a labyrinth of air spaces through which CO2 and O2 circulate around the cells and up to the palisade region. The air spaces are particularly large in the vicinity of stomata, where CO2 is taken up from the outside air and O2 is released.
What is a bundle sheath?
A protective layer of cells enclosing the veins in leaves, which regulate the movement of substances between the vascular tissue and the mesophyll.
What is secondary growth?
Growth in thickness produced by lateral meristems. All gymnosperm species and many eudicot species undergo secondary growth, but it is unusual in monocots. It occurs in stems and roots of woody plants, but rarely in leaves.
What tissues produce secondary growth?
Secondary growth consists of the tissues produced by the vascular cambium and cork cambium. The vascular cambium adds secondary xylem (wood) and secondary phloem, thereby increasing vascular flow and support for the shoots. The cork cambium produces a tough, thick covering of waxy cells that protect the stem from water loss and from invasion by insects, bacteria and fungi.
What is the vascular cambium?
A cylinder of meristematic cells only one cell thick, wholly responsible for the production of secondary vascular tissue. In a typical woody stem, the vascular cambium is located outside the pith and primary xylem and to the inside of the primary phloem and the cortex.
What are the differences in growth during the year?
In temperate regions, wood that develops early in the spring, known as early wood, usually has secondary xylem cells with large diameters and thin cell walls. This structure maximizes delivery of water to leaves. Wood produced later in the growing season is called late wood. It has thick-walled cells that do not transport as much water but provide more support.
What can the growth differences in secondary growth during the year be used for?
Because there is a marked contrast between the large cells of the new early wood and the smaller cells of the late wood of the previous growing season, a year’s growth appears as a distinct growth ring in cross sections of most tree trunks and roots. Therefore, researchers can determine a tree’s age by counting growth rings. A thin ring indicates a cold and/or dry year with little growth, a thick ring indicates a warm and wet year with much growth. This means that the size of growth rings can also be used to study climate changes throughout the tree’s lifespan.
What is heartwood?
The secondary xylem layers closer to the center of a stem or root, which no longer transport water and minerals.
What is sapwood?
The newest, outer layers of secondary xylem that still transport xylem sap. Sapwood allows a large tree to survive even if the center of its trunk is hollow. Because each new layer of secondary xylem has a larger circumference, secondary growth enables the xylem to transport more sap each year, supplying an increasing number of leaves. Only the youngest secondary phloem, closest to the vascular cambium, functions in sugar transport. As a stem or root increases in circumference, the older secondary phloem is sloughed off, which is one reason secondary phloem does not accumulate as extensively as secondary xylem.
The cork cambium gives rise to…?
Cork cells that accumulate outside of the cork cambium. As cork cells mature, they deposit a waxy, hydrophobic material called suberin in their walls before dying. Because of the suberin, and cork cells being compacted together, most of the periderm is impermeable to water and gases unlike the epidermis. Cork thus functions as a barrier that helps protect the stem or root from water loss, physical damage and pathogens.
What is bark?
Cork is commonly and incorrectly referred to as bark. Bark includes all tissue external to the vascular cambium. Its main components are the secondary phloem the most recent periderm and all the older layers of periderm. As this process continues, older layers of periderm are sloughed off, as evident in the cracked, peeling exteriors of many tree trunks.
What are lenticels?
Dotting the periderm are small, raised areas called lenticels, in which there is more space between cork cells, enabling living cells within a woody stem or root to exchange gases with the outside air. Lenticels often appear as horizontal slits.
What are complete and incomplete flowers?
Complete flowers have all four basic floral organs, (sepals, petals, carpels, stamen). Some species have incomplete flowers lacking one of them. For example, most grass flowers lack petals. Some incomplete flowers are sterile, lacking functional carpels and stamens. Others are unisexual, lacking either carpels or stamens.
What is pollination?
Transfer of pollen to the part of a seed plant containing the ovules.
What is coevolution?
The joint evolution of two interacting species, each in response to selection imposed by the other.
What happens after double fertilization?
The ovule develops into a seed. The ovary develops into a fruit, which encloses the seeds and aids in their dispersal by wind or animals. As the sporophyte embryo develops from the zygote, the seed stockpiles proteins, oils and starch to varying degrees, depending on the species. Initially, carbohydrates and other nutrients are stored in the seed’s endosperm, but later, depending on the species, the swelling cotyledons of the embryo may take over this function.
