Рана у растений - Wound response in plants

Растения разработали множество методов лечения и лечения ран и травм. Из-за отсутствия подвижности и систем кровообращения животных они сталкиваются с уникальными проблемами при лечении ран. Но у них также есть преимущества увеличенного потенция клеток, и пластиковый рост, при этом они не имеют фиксированной формы в отличие от животных. Реакция на рану включает заживление ран путем создания мозоль и осаждение молекул, таких как Суберин, а также активизирует устойчивость к хищникам и болезням.

Обзор

Растения, подобно животные, восстановить клетки и ткани после повреждений, таких как ранения и травмы. У растений есть специфические клетки, расположенные на месте таких ран, сохраняющие способность возвращаться к плюрипотентный государственный. Этот процесс называется дедифференцировкой. Дедифференциация это способность растений восстанавливаться и развиваться в определенные типы клеток, необходимые для регенерации.[1]

Когда растения получают ранения, существуют разные методы лечения. В зависимости от того, будет ли оно поверхностным, место травмы высохнет и умрет. Под раной отложения Суберин позвольте защитному слою сформироваться поверх неглубокой раны. Латициферы которые производят латекс также обладают одинаковыми свойствами и содержатся в разных растениях.[2]

Когда у растений более глубокие раны, гелеобразное вещество, называемое мозоль сформирован. Каллюс развивается поперек и под поврежденным стеблем или корнем. Камбий жертвует мозоль. Когда каллус начинает формироваться, клетки камбия выделяют большое количество паренхима.[3]

История

В течение веков до 16th, распространенное убеждение, что «неживые» существа не могут производить те же молекулы жизни, что и живые. Когда начали использовать растения в лечебных целях, возникла теория растений. В начале 16thвека, первые наблюдения Отто Брунфельс, Иероним Бок и Леонхарт Фукс вместе с эпохой исследований разработал теорию лечебных свойств растений. Брунфельс сосредоточил свои открытия на структуре органов растений, используя технику логического деления.[4]

Новые технологические достижения, такие как изобретение светового микроскопа, способствовали развитию химии, позволяя анализировать вторичные метаболиты.

Анри-Луи Дюамель, который был одним из первых ученых, изучавших лечение растений.

Анри-Луи Дюамель, французский ботаник 18 века, сделал обзор развития теории регенерации растений после ранения. Его интерес к биологии начался, когда он учился в Академии наук, чтобы изучить болезнь, которая преследовала шафрановый крокус в этих областях и вокруг них. Его успех может быть отмечен, когда именно он узнал, что на самом деле причиной болезни был гриб. Дюамель был первым, кто описал образование мозолей, которое он наблюдал над раной вяза.[нужна цитата ]

Биохимия

Строение растительной клетки

Внутри растительных клеток есть много структур, не похожих на структуры других эукариоты. Хлоропласты позволяет растениям поглощать энергию, улавливаемую солнцем, в богатые энергией молекулы. Хлоропласты закрытые и имеют два мембранных слоя.[5] Внешний мембрана проницаема для небольших молекул, в то время как внутренняя мембрана толще, по ней разбросаны транспортные белки.

Ранение растений позволяет питательным веществам патогены и открывает доступ к инфекционное заболевание. Основная защита - это физические преграды растения; в том числе кутикула или даже метаболиты которые действуют токсично и сдерживают травоядные животные.[6] Растения сохраняют способность чувствовать, когда у них есть травмированная область, и вызывают защитную реакцию. Внутри поврежденных тканей высвобождаются эндогенные молекулы, которые становятся связанными с повреждениями молекулярными паттернами (DAMP), вызывая защитную реакцию. Такие реакции на раны обнаруживаются на месте раны, а также системно. Они опосредованы гормоны.[нужна цитата ]

Почувствовав рану, растение немедленно подает сигнал к врожденному иммунитету.[7] Эти сигналы контролируются гормонами, такими как жасмоновая кислота, этилен и абсцизовая кислота. Жасмоновая кислота индуцирует ген просистемина вместе с другими генами, связанными с защитой, такими как абсцизовая кислота и этилен, способствуя быстрой индукции защитных реакций. Другие физические факторы также играют жизненно важную роль в передаче сигналов раны, включая гидравлическое давление и электрические импульсы. Большинство из них, которые участвуют в передаче сигналов раны, также действуют в передаче сигналов других защитных реакций. События перекрестного разговора регулируют активацию различных ролей.[нужна цитата ]

Индукция каллуса и культура ткани

Формирование каллусных клеток в процессе индукции

Когда ткань растения начинает расти, сахароза используется в качестве топлива для поддержания фотомиксотрофного метаболизма. Сахароза - это источник энергии, который обеспечивает развитие клеток на высоком уровне. Многие культуры растений не могут оптимально фотосинтезировать, что приводит к недоразвитию тканей, недостатку хлорофилла и неадекватному газообмену в сосудах. Также считается, что сахароза поддерживает сохранение воды в клетках.[нужна цитата ]

Растения приспосабливаются к абиотическим и биотическим стрессам за счет своей пластичности. Защитная реакция производства каллуса позволяет растениям залечивать свои раны.[8] Вскрытие раны начнёт формироваться над мозоль что возникает из клеток камбий. По мере образования каллуса многие из его вспомогательных свойств распространяются по растению, давая начало стеблям, листьям и корням.[9]

Каллюс растений - это группа клеток паренхимы, которые при необходимости могут расти.[10] Клетки паренхимы составляют большую часть основной ткани недревесных структур, таких как листья, цветы и плоды. Это не включает эпидермис или вены внутри этих структур. Многие каллусные клетки способны регенерировать все тело растения. В определенных условиях каллус может перемещаться в эмбриогенезе; который включает эмбрионы, которые возникают из взрослых соматических клеток (Steward et al 1958). Слово «каллус» может включать клетки с различной степенью дифференцировки.[нужна цитата ]

В гелеобразном образовании культура каллуса состоит из агара и смеси макро- и микроэлементов для конкретной клетки в растении. Каллус содержит много питательных веществ, которые помогают растениям восстанавливаться.[11] Клетки каллуса содержат только небольшие вакуоли и почти не содержат хлоропластов для фотосинтеза. При поддержании оптимальной среды роста каллусные культуры могут дифференцироваться в целые растения.[нужна цитата ]

Внутри глубоких ссадин, таких как раны деревьев, нетронутые живые клетки стимулируются к делению под ними. Когда живые клетки делятся, образуется мозоль, которая зарастает рану. Не следует ошибаться с древесным соком, который дает дереву питательные вещества и насекомых, например, сахар.[нужна цитата ]

Феллоген это меристематический слой, который способствует развитию камбия внутри пробки. Рядом с мозолью появляется феллоген, который нужно разделить, чтобы образовалась пробковая древесина. Этот процесс проявляется в виде «вздутия» поверхности закрытой раны. Это известно как узел. Производство вторичной ксилемы продолжается в окружающей ткани камбием. Со временем кольца деревьев начнут покрывать поверхность рубцовой раны. по мере того, как образуется больше колец, основание раны глубоко погружается. Слой камбия непрерывно покрывает рубец, пока рана полностью не покрывается вторичной ксилемой.[2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Как растения самоисцеляются». Phys.org. Получено 2019-06-06.
  2. ^ а б «Заживление ран у растений (со схемой) | Ботаника». Обсуждение биологии. 2016-12-12. Получено 2019-06-06.
  3. ^ Такур, Рупеш; Джайн, Нитика; Патхак, Рагвендра; Сандху, Сардул Сингх (2011). «Практика изучения заживления ран растений». Доказательная дополнительная и альтернативная медицина: ECAM. 2011: 438056. Дои:10.1155/2011/438056. ISSN  1741-427X. ЧВК  3118986. PMID  21716711.
  4. ^ «История клеточной биологии». Bitesize Bio. 2007-11-05. Получено 2019-06-06.
  5. ^ «Клетки растений, хлоропласты, клеточные стенки | Изучение науки в Scitable». www.nature.com. Получено 2019-06-06.
  6. ^ Червоне, Феличе; Модести, Ванесса; Граменья, Джованна; Саватин, Даниил В. (2014). «Ранение в растительной ткани: защита опасного прохода». Границы растениеводства. 5: 470. Дои:10.3389 / fpls.2014.00470. ISSN  1664-462X. ЧВК  4165286. PMID  25278948.
  7. ^ Санчес-Серрано, Хосе Дж .; Рохо, Энрике; Леон, Хосе (01.01.2001). «Сигнализация ран у растений». Журнал экспериментальной ботаники. 52 (354): 1–9. Дои:10.1093 / jexbot / 52.354.1. ISSN  0022-0957. PMID  11181708.
  8. ^ Ивасе, Акира; Сугимото, Кейко; Икеучи, Момоко (01.09.2013). «Каллус растений: механизмы индукции и репрессии». Растительная клетка. 25 (9): 3159–3173. Дои:10.1105 / tpc.113.116053. ISSN  1040-4651. ЧВК  3809525. PMID  24076977.
  9. ^ Эдвардс, П. Дж .; Враттен, С. Д. (август 1983 г.). «Защита растений от ран и их последствия для моделей выпаса насекомых». Oecologia. 59 (1): 88–93. Bibcode:1983Oecol..59 ... 88E. Дои:10.1007 / BF00388079. ISSN  0029-8549. PMID  25024154. S2CID  20443466.
  10. ^ Кремальди, Джозеф С; Бхушан, Бхарат (19 марта 2018 г.). «Биовдохновленные материалы для самоисцеления: уроки природы». Журнал нанотехнологий Байльштейна. 9: 907–935. Дои:10.3762 / bjnano.9.85. ISSN  2190-4286. ЧВК  5870156. PMID  29600152.
  11. ^ Davidonis, Gayle H .; Гамильтон, Роберт Х. (1983-10-01). «Регенерация растений из каллусной ткани Gossypium hirsutum L.». Письма о растениеводстве. 32 (1): 89–93. Дои:10.1016/0304-4211(83)90102-5. ISSN  0304-4211.