Den Anlegget morfogenese (gresk morf / μορφη , form, og genese / γένεσις , fødsel) er det sett av mekanismer som bidrar til bygging av en plante. Det skjer fra spiring av frøet til plantens død. De grunnleggende mekanismene for plantemorfogenese er felles for alle plantearter.
Havnen angir utseendet, den generelle formen på en plante . Et tre kan for eksempel være oppreist, i en ball eller i et flagg. Det kommer fra organiseringen og utviklingen av organene, det vil si stammen og grenene , stilkene og kvistene , bladene ... Morfologien avhenger av artenes genetiske egenskaper . Det er forskjeller mellom planter av samme art. Alle disse forskjellene kan forklares med interaksjoner med miljøet (treskygge, lys, vind, luft osv.).
Lignende morfologier i planter av forskjellige arterPlanter av forskjellige arter kan se like ut hvis de blir utsatt for samme miljø . Dette demonstreres hvis vi flytter en fjellblomst nær en vanlig blomst, sistnevnte endrer utseendet til det punktet at de ser like ut.
Genotype og fenotypeMorfologien til planter skyldes uttrykk for artenes genotype . Denne genetiske informasjonen bæres av kromosomene i kjernen (husk at planteceller er eukaryoter ). Realiseringen av genotypen er modifisert av miljøfaktorer.
Den embryo som inneholdes i frøet inneholder en grov rot . Under spiring forlenger dette emnet fra enden og synker ned i jorden. Det danner hovedroten som sidegrenene dannes fra: sekundærrøttene.
Konstruksjonen av luftdeleneDen embryo har en liten stilk med en grov terminal knopp . Stammen utvikler seg fra denne apikale knoppen . En stamme er dannet av en rekke noder og internoder. Når det gjelder bladene, settes de inn på nivået av nodene som også har en aksillær knopp. Det er fra dette sekundærgrenene utvikler seg. I tempererte klimaer har blader vanligvis en begrenset levetid. I de såkalte ettårige plantene er knoppene permanente strukturer, men deres funksjon er ikke kontinuerlig, bladene faller, så dukker det opp nye blader om våren av disse såkalte "aksillære" knoppene, i de flerårige plantene derimot, fungerer av knoppene forekommer gjennom hele plantens levetid. Når det gjelder den apikale knoppen (hoved på nivået av toppunktet, kuppelen til planten), klekker den hver vår og sikrer stammenes vekst og forgrening. Organiseringen av luftdelene avhenger derfor av hvordan knoppene fungerer.
Vekst i tykkelseVekt i tykkelse observeres bare i flerårige planter (trær) og fra år til år blir stammen til en stamme .
Lengdeveksten er lokalisert noen få millimeter fra enden av planten (under toppunktet). Den kombinerer to fenomener: celledeling ( mitose på meristemnivå ) og forlengelsen av cellene som produseres.
Meristen er et delingsområde som ligger under en beskyttende hette. De cellene er små der og udifferensiert. De vil derfor sannsynligvis gi hvilken som helst celletype. Den produserer to typer celler: en som forblir udifferensiert og som fortsetter å dele seg og en celle som vil slutte å dele seg, men som vil delta i strukturen til roten (som vil gjennomgå en forlengelse i forlengelsessonen). For forlengelse: se 3. Videre fra ekstremiteten får cellene spesifikke tegn i forbindelse med deres funksjon: dette er sonen for differensiering. For eksempel tar celler funksjonen deres av å transportere saft , absorbere hår, lede saft, lagre stivelse, etc.
Knoppfunksjon og celledifferensieringDe knoppene er plassert ved enden av stilkene eller kvistene (apikale knoppen) og i axils av bladene (aksillær bud). Hver knopp består av et apikalt meristem , et emne av overlappende blader som dekker dette apikale meristemet og meristematiske celler som ligger i akselen til hvert blademne.
En celle som deler seg med mitose gir opphav til to datterceller som har samme antall kromosomer som foreldercellen. Dette innebærer å kopiere den genetiske informasjonen før de to kopiene deles under mitose. Denne kromosom-dupliseringen (og DNA-replikering ) finner sted i mellomfasen .
Før mitose , den kromosom er duplisert, det er en dobbel kromosom, det vil si et kromosom med to kromatider og derfor to dobbelthelikser.
den prophaseKromosomene kondenserer. De blir synlige i cellen. Mellom to poler i cellen vises en mitotisk spindel . Atomkonvolutten forsvinner, og de dupliserte og veldig tykke kromosomene fordeles tilfeldig i cytoplasmaet .
den metaSentromerer av kromosomene er justert ved ekvator til den mitotiske spindelen og danner en figur som kalles ekvatorialplaten .
den anaphaseFor hvert dupliserte kromosom skilles de to enkle kromosomene, derfor enkromatid , på nivået av sentromeren . Vi har to identiske sett med enkeltkromatidkromosomer som vandrer i motsatt retning mot hver cellepol. Fra anafase begynner separasjonen av cytoplasma.
den telophaseHvert parti med enkeltkromosomer ankommer en pol i cellen og dekondenserer. En atomkonvolutt dannes rundt hvert parti og fullfører dermed dannelsen av de to barnekjernene, noe som markerer slutten på mitosen. Den mitotiske spindelen forsvinner og separasjonen av cytoplasma fortsetter. Hver fase er preget av tilstanden til kromosomene og deres plassering i cellen.
DNA-replikasjon finner sted på et punkt i interfasen kalt S-fasen . Den følger en vekstfase av G1-cellen og går foran en andre vekstfase kalt G2.
Replikering, en semi-konservativ mekanismeModellen til Watson og Crick : I 1953 oppdaget de strukturen til DNA . Etter dette foreslår de en replikasjonsmodell, den semi-konservative modellen. DNA er en dobbel helix som består av to komplementære tråder som sammenføyes i henhold til nukleotidbindinger ved komplementaritet av nitrogenholdige baser ( adenin / tymin , guanin / cytosin ). Hver av de to trådene fungerer som en mal for syntesen av en ny streng. Hvert DNA- molekyl inneholder derfor en gammel og en ny streng.
Enzymkompleks som katalyserer reaksjonenDNA-molekyler i replikasjonsprosessen kan observeres under et elektronmikroskop . Det er da mulig å se områder kalt replikerende øye der DNA-molekylet ser ut til å ha splittet seg. Et øye er dannet av to replikasjonsgafler . Replikering finner sted ved hver gaffel og utvikler seg på begge trådene samtidig.
Den DNA-polymerase binder seg til DNA-molekylet og åpner den. De to trådene skiller seg. Gratis nukleotider som er komplementære til hver streng, er plassert overfor nukleotidene til de to strengene. DNA-polymerase binder de frie nukleotidene ved en kovalent binding : det er dannelse av to nye tråder. Den beveger seg langs DNA og på slutten av S-fasen replikeres hele DNA-molekylet, bortsett fra på nivået av sentromeren som binder de to nye DNA-molekylene. Replikering krever gratis nukleotider, DNA-polymerase og energi. DNA-polymerase er et enzym som er utstyrt med en feilkorreksjonsfunksjon: hvis det er en feil, vil den lese det siste nukleotidet på nytt og erstatte det.
De viktigste og enkleste hendelsene å observere involverer kromosomer, men andre mobilstrukturer gjennomgår betydelige endringer.
Mitotiske spindel intervensjonDe kromosomer duplikat eller enkelt trekk i løpet av mitose med den mitotiske spindel, som er en maskin til å bevege kromosomene. Det begynner å settes opp i profase og forsvinner i telofase etter å ha tillatt kromosombevegelse under metafase og anafase .
I planter utføres cytodesis ved utseendet til en konstruksjon av en ny vegg ved cellens ekvator.
Hos dyr er cytoplasmaet delt i to ved en enkel innsnevring av cytoplasmaet i ekvatorialområdet til delingsspindelen. Datterceller har alle organellene som er nødvendige for å overleve.
Den systematiske vekslingen av DNA-replikasjon (i interfase S ) og delt to duplikasjoner (i anafase av mitose ) sikrer bevaring av genetisk informasjon i påfølgende cellegenerasjoner. Så interfase og mitose utgjør cellesyklusen.
Planteceller har en utvidbar vegg , et mer eller mindre stivt rammeverk som permanent omgir hver celle. Det er denne murens eksistens.
Primærveggen er en utvidbar overflateDen har flere deler på plass suksessivt.
Den skjelett vegg er en primær skillevegg som bygger seg opp og skiller de to dattercellene etter mitose . På hver side av midtdekslet vil hver voksende dattercelle utvikle sin egen vegg.
Den ekspanderbare primærveggen har en tykkelse på 1 til 3 um. Den består av polysakkarider (kjede av sukker): cellulose dannet av enheter av glukose, hemicellulose , pektiske forbindelser , proteiner og glykoproteiner . Cellulosemolekyler danner et nettverk av mikrofibriller innebygd i en pasta laget hovedsakelig av proteinbundne hemicelluloser. Denne relativt myke pastaen gjør primærveggen omfattende.
CelleforlengelseForlengelsesprosessen krever inngrep av to prosesser: en avslapping av deigen som forener mikrofibriller av cellulose og tilsetning av nye cellulosemikrofibriller (og andre forbindelser) til primærveggen. Dermed øker parietaloverflaten og cellen vokser. Cellevekst i planter er ikke en enkel hevelse, men en reell vekst.
I en voksende celle skapes nytt rom. Dette rommet er i stor grad okkupert av vakuolene, hulrom i cytoplasmaet. Vakuolene inneholder en væske rik på vann der mange stoffer er oppløst (mineralioner: kalium , magnesium , aminosyrer , sukrose, etc.). Disse oppløste stoffene skaper et kall for vann fra utsiden av cellen til innsiden. Resultatet er trykk: turgor- eller osmotisk trykk som utøves på hele veggens overflate via cytoplasmaet . Dette turgortrykket produserer kraften som er nødvendig for hevelse i cellen og er motoren til celleforlengelsen. Den normale fysiologiske tilstanden til en voksende eller ikke-voksende plantecelle er den turgide tilstanden. Når cellen mister vann, den vakuolen avtar i størrelse og cellen blir plasmolyzed. En plasmolyse forlenget forårsaker celledød. På den annen side tillater veggen at cellen ikke sprekker under effekten av dette trykket. Beviset er levert av en suspensjon av protoplaster . Protoplaster er planteceller fratatt veggen (enzymatisk angrep). I et miljø der vann trenger inn i protoplastene, brister sistnevnte.
Skjelettveggens funksjonNår størrelsen på cellen er anskaffet, dannes sekundærveggen av suksessive avleiringer inne i primærveggen. Disse avsetningene uten pektiske forbindelser og proteiner har cellulosemikrofibriller ekstremt tette mot hverandre. Disse innskuddene kan ikke lenger vokse.
Den auxin er den første plante hormon oppdagelse. For tiden kalles et stoff som oppfyller flere betingelser et hormon:
Produksjonen av auxin foregår i meristems av stilkene fra en aminosyre, tryptofan . Den migrerer til målspissen som ligger ved organens bunn, derfor er transporten av auxin polarisert. Auxin kontrollerer cellevekst ved å stimulere økningen i størrelse på grunn av celleforlengelse. Foruten denne effekten virker auxin på den cellulære konsekvensen ved å forårsake dannelse av laterale røtter og ledende vev .
En dobbel handling på cellevekstAuxin styrer veksten ved å stimulere celleforlengelse. Handlingen er todelt:
Den coleoptile av en gress krøller når opplyst fra siden. Vi snakker da om fototropisme. Denne krumningen skyldes bare en forskjell i vekst mellom den opplyste siden og den mørke siden ved forlengelse av cellene. Langsiden forlenges mer fordi den inneholder mye mer auxin som stimulerer celleforlengelse. Ved lave doser får lyset auxin til å migrere mot de uopplyste områdene av planten, ved høye doser lys ødelegges auxin på den opplyste siden og bare den mørke siden er igjen. i begge tilfeller er det den motsatte siden av lyset som opplever den mest livlige veksten, som forklarer den observerte veksten.
Terminalknoppen forhindrer at de underliggende knoppene utvikler seg. Det sies å utøve apikal dominans. Det forklares med det faktum at terminalknoppen produserer auxin som direkte hemmer utviklingen av andre knopper. Seksjonen av terminalknoppen endrer fordelingen av auxin og fjerner denne dominansen. Vi vil snakke om auxin gradian. terminal knopp
________ \ / \ / \ / \/ racine Den organogenese : et tilfelle av hormonbalansenAuxin er ikke det eneste plantehormonet som er nødvendig for utvikling og vekst: cytokininer (involvert i celledeling), gibberelliner , abscisinsyrer , etylen . Den in vitro dyrking av planteceller er en god illustrasjon av den kombinerte intervensjon av disse hormonene . Hvis vi legger et fragment av planen med så mange auxin som cytokininer, vil vi stimulere celledeling, men det er ikke noe organutseende; calluses oppnås som er klumper av udifferensierte celler. Hvis vi setter mer auxin enn cytokininer, utvikler røttene seg . Motsatt får vi knopper.
Etablering av planteorganer styres derfor av proporsjonene av plantehormoner auxin og cytokininer i det vesentlige.