Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ситчатые элементы - это специализированные клетки, которые важны для функционирования флоэмы , высокоорганизованной ткани, переносящей органические соединения, образующиеся во время фотосинтеза. Ситчатые элементы являются основными проводящими клетками флоэмы. Проводящие клетки помогают в транспортировке молекул, особенно для передачи сигналов на большие расстояния. В анатомии растений есть два основных типа ситовых элементов. Клетки-компаньоны и ситовидные клетки происходят из меристем - тканей, которые активно делятся на протяжении всей жизни растения. Они похожи на развитие ксилемы , водопроводящей ткани у растений, основной функцией которой также является транспортировка в сосудистой системе растений. [1]Основная функция ситовых элементов заключается в транспортировке сахаров на большие расстояния через растения, действуя как канал. Ситчатые элементы имеют удлиненные ячейки, на стенках которых находятся ситчатые участки. Поры на ситчатых областях позволяют цитоплазматическим связям с соседними клетками, что позволяет перемещать фотосинтетический материал и другие органические молекулы, необходимые для функционирования тканей. Структурно они имеют удлиненную форму и параллельны органу или ткани, в которых они расположены. Ситовые элементы обычно не имеют ядра и содержат совсем небольшое количество рибосом. [2]Два типа ситовых элементов, ситовые трубчатые элементы и ситовые ячейки, имеют разную структуру. Элементы ситовых трубок короче и шире, имеют большую площадь для транспорта питательных веществ, в то время как ситчатые клетки имеют тенденцию быть длиннее и уже с меньшей площадью для транспорта питательных веществ. Хотя функция обоих этих типов ситовых элементов одинакова, ситовые клетки обнаруживаются у голосеменных, нецветущих сосудистых растений, а элементы ситовых трубок обнаруживаются у покрытосеменных, цветущих сосудистых растений. [3]

Клетка-компаньон (слева, светло-розовый), ядро ​​(темно-розовый), ситчатая пробирка (справа, сплошной зеленый), чашки с ситовой пробиркой (пунктирно-зеленый), растворенные питательные вещества (желтые)

Открытие [ править ]

Ситчатые элементы были впервые обнаружены лесным ботаником Теодором Хартигом в 1837 году. После этого открытия больше внимания уделялось структуре и физиологии ткани флоэмы, поскольку больше внимания уделялось ее специализированным компонентам, таким как ситчатые клетки. Флоэма была представлена Карлом Нэгели в 1858 году после открытия ситовых элементов. С тех пор было проведено множество исследований того, как ситовые элементы функционируют во флоэме с точки зрения работы в качестве транспортного механизма. [2] Пример анализа флоэмы через ситчатые элементы был проведен при изучении листьев арабидопсиса . Изучая флоэму листьев in vivo с помощью лазерной микроскопиии использование флуоресцентных маркеров (размещенных как в ячейках-компаньонах, так и в элементах сита), была выделена сеть ячеек-компаньонов с компактными ситовыми пробирками. Маркеры для ситовых элементов и клеток-компаньонов использовали для изучения сети и организации клеток флоэмы. [4]

Члены ситовой трубки [ править ]

Существует две категории ситовых элементов: ситовые ячейки и ситовые трубчатые элементы. [5] Основные функции ситовых трубок включают поддержание клеток и транспортировку необходимых молекул с помощью клеток-компаньонов. [6] Члены ситовой трубки - это живые клетки (не содержащие ядра), которые отвечают за транспортировку углеводов по всему растению. [7] Элементы ситовых трубок связаны с клетками-компаньонами, которые представляют собой клетки, которые объединяются с ситовыми трубками для создания комплекса ситовых элементов и клеток-компаньонов. Это обеспечивает снабжение и поддержание растительных клеток и передачу сигналов между удаленными органами внутри растения. [6] Члены ситовых трубок не содержат рибосом.или ядро ​​и, следовательно, нуждаются в клетках-компаньонах, чтобы помогать им функционировать как транспортные молекулы. Клетки-компаньоны снабжают членов ситовидных трубок белками, необходимыми для передачи сигналов, и АТФ , чтобы помочь им переносить молекулы между различными частями растения. Это клетки-компаньоны, которые помогают транспортировать углеводы извне клеток в элементы ситовой трубки. [8] Сопутствующие ячейки также допускают двунаправленный поток. [2]

В то время как элементы ситовых трубок несут ответственность за большую часть сигналов, необходимых для органов растения, только некоторые белки активны внутри ситовых трубок. Это связано с тем, что члены ситовой трубки не имеют рибосом для синтеза белка, поскольку это затрудняет определение того, какие активные белки конкретно связаны с элементами ситовой трубки. [6]

Элементы ситовой трубки образуют ситчатую трубку, между которыми расположены ситчатые пластины для транспортировки питательных веществ. Показанные клетки-компаньоны содержат ядро, которое может синтезировать дополнительный белок для передачи клеточных сигналов. Двунаправленный поток питательных веществ показан двойной стрелкой.

Члены ситовой трубки и клетки-компаньоны связаны через плазмодесмы . [5] Плазмодесмы состоят из каналов между клеточными стенками соседних растительных клеток для транспорта и распознавания от клетки к клетке. Структурно стенки ситовых трубок имеют тенденцию быть рассредоточенными с сгруппированными вместе плазмодесмами, и именно эти области стенок трубок и плазмодесмы со временем развиваются в ситовые пластины. Элементы ситовидных трубок обычно встречаются в основном у покрытосеменных . [1] Они очень длинные и имеют горизонтальные торцевые стенки с ситами. Ситчатые пластины содержат ситчатые поры, которые могут регулировать размер отверстий в пластинах при изменении окружающей среды растений. [3]Эти ситчатые пластины очень большие, что означает большую площадь поверхности для транспортировки материала. [5]

Элементы ситчатых трубок расположены от конца до конца в продольном направлении для образования ситчатых трубок. Образованные посредством этих вертикальных соединений между несколькими элементами ситовых трубок, ситовые трубы непосредственно отвечают за транспортировку через минимальное сопротивление, окружающее их стенки. [8] С помощью этих пор, которые составляют большую часть структуры ситовых пластин, можно регулировать диаметр ситовых трубок. Это регулирование необходимо для того, чтобы ситовые пробирки реагировали на изменения окружающей среды и условий в организме. [5]

Ячейки сита [ править ]

Ситчатые клетки - длинные, проводящие клетки во флоэме, не образующие ситчатых трубок. Основное различие между ситовыми ячейками и элементами ситовых трубок заключается в отсутствии ситовых пластин в ситовых ячейках. [1] Они имеют очень узкий диаметр и, как правило, длиннее, чем элементы ситчатых трубок, поскольку они обычно связаны с белковыми клетками. [4] Подобно тому, как члены Sieve Tube связаны с клетками-компаньонами, ситовые клетки фланкированы белковыми клетками, чтобы помочь в транспортировке органического материала. Белковые клетки имеют длинные неспециализированные области с концами, которые перекрываются с концами других ситовых клеток и содержат питательные вещества и запасают пищу для питания тканей. [7]Они позволяют соединять ситчатые клетки с паренхимой, функциональной тканью в органах, что помогает стабилизировать ткань и транспортировать питательные вещества. Ситовидные клетки также связаны с голосеменными, потому что у них отсутствуют комплексы клеток-компаньонов и ситовых элементов, которые есть у покрытосеменных. [9] Ячейки сита очень однородны и имеют равномерное распределение по площади сита. Их узкие поры необходимы для их функции у большинства бессемянных сосудистых растений и голосеменных растений, у которых отсутствуют элементы ситовидных трубок и есть только ситчатые клетки для переноса молекул. [1] Хотя ситчатые клетки имеют меньшую площадь сита, они по-прежнему распределены по нескольким клеткам, чтобы по-прежнему эффективно транспортировать материал к различным тканям внутри растения. [2]

Белковые клетки, связанные с ситчатыми клетками, работают между флоэмой и паренхимой . Они соединяют паренхиму со зрелыми ситчатыми клетками, чтобы помочь участвовать в транспортировке клеток. Может быть много таких белковых клеток, которые принадлежат одной ситовой клетке, в зависимости от функции ткани или органа. [1]

Ситчатые поры очень часто встречаются на участках с перекрывающимися ситчатыми ячейками. Уровни каллозы измеряются для наблюдения за активностью ситовых клеток. Каллоза блокирует поры сита, которые присутствуют в обоих элементах сита. Отсутствие каллозы предполагает, что ситовые элементы более активны и, следовательно, могут более активно регулировать свои поры в ответ на изменения окружающей среды. [10]

Дальнейшее применение в сельском хозяйстве [ править ]

Поскольку сосудистая система растения имеет жизненно важное значение для роста и развития растительных клеток и внутренних органов растения, роль ситовых элементов в транспортировке необходимых углеводов и макромолекулв значительной степени расширен. Это можно применить к сельскому хозяйству, чтобы наблюдать, как ресурсы распределяются по различным частям растения. Плазмодесмы соединяют клетки-компаньоны с элементами сита, а клетки паренхимы могут соединять ситовые трубки с различными тканями внутри растения. Эта система между плазмодесмами, клетками-компаньонами и ситовидными трубками обеспечивает доставку необходимых метаболитов. Урожай сельскохозяйственного продукта потенциально может быть увеличен, чтобы максимизировать систему доставки этих специализированных клеток внутри флоэмы таким образом, чтобы можно было максимизировать диффузию. Было обнаружено, что флоэма покрытосеменных может использовать ситчатые трубки как способ транспортировки различных форм РНК в тонкие ткани, что может способствовать изменению транскрипционной активности. Ткани раковины - это ткани, которые находятся в процессе роста и нуждаются в питательных веществах.Наличие элементов Sieve, транспортирующих дополнительные питательные вещества к опущенным тканям, может ускорить процесс роста, что может повлиять на рост и развитие растений. Со временем быстрый рост может привести к увеличению сельскохозяйственного производства.[11]

See also[edit]

  • Vascular tissue

References[edit]

  1. ^ a b c d e "Botany online: Supporting Tissues - Vascular Tissues - Phloem". 2007-08-07. Archived from the original on 2007-08-07. Retrieved 2018-05-21.
  2. ^ a b c d Lamoureux, Charles H. (1975). "Phloem Tissue in Angiosperms and Gymnosperms". Phloem Transport. NATO Advanced Study Institutes Series. Springer, Boston, MA. pp. 1–31. doi:10.1007/978-1-4684-8658-2_1. ISBN 9781468486605.
  3. ^ a b Lu, Kuan-Ju; Danila, Florence R.; Cho, Yueh; Faulkner, Christine (2018-03-25). "Peeking at a plant through the holes in the wall - exploring the roles of plasmodesmata". New Phytologist. 218 (4): 1310–1314. doi:10.1111/nph.15130. ISSN 0028-646X. PMID 29574753.
  4. ^ a b Cayla, Thibaud; Batailler, Brigitte; Le Hir, Rozenn; Revers, Frédéric; Anstead, James A.; Thompson, Gary A.; Grandjean, Olivier; Dinant, Sylvie (2015-02-25). "Live Imaging of Companion Cells and Sieve Elements in Arabidopsis Leaves". PLOS ONE. 10 (2): e0118122. Bibcode:2015PLoSO..1018122C. doi:10.1371/journal.pone.0118122. ISSN 1932-6203. PMC 4340910. PMID 25714357.
  5. ^ a b c d "Secondary Phloem". 2007-09-12. Archived from the original on 2007-09-12. Retrieved 2018-05-21.
  6. ^ a b c De Marco, Federica; Le Hir, Rozenn; Dinant, Sylvie (2018-06-01). "The rendez-vous of mobile sieve-element and abundant companion-cell proteins". Current Opinion in Plant Biology. 43: 108–112. doi:10.1016/j.pbi.2018.04.008. ISSN 1369-5266. PMID 29704830.
  7. ^ a b Torode, Thomas A.; O’Neill, Rachel; Marcus, Susan E.; Cornuault, Valérie; Pose, Sara; Lauder, Rebecca P.; Kračun, Stjepan K.; Rydahl, Maja Gro; Andersen, Mathias C. F. (2018-02-01). "Branched Pectic Galactan in Phloem-Sieve-Element Cell Walls: Implications for Cell Mechanics". Plant Physiology. 176 (2): 1547–1558. doi:10.1104/pp.17.01568. ISSN 0032-0889. PMC 5813576. PMID 29150558.
  8. ^ a b Knoblauch, Michael; Peters, Winfried S.; Bell, Karen; Ross-Elliott, Timothy J.; Oparka, Karl J. (2018-06-01). "Sieve-element differentiation and phloem sap contamination". Current Opinion in Plant Biology. 43: 43–49. doi:10.1016/j.pbi.2017.12.008. ISSN 1369-5266. PMID 29306743.
  9. ^ 1946-2004., Campbell, Neil A. (1996). Biology (4th ed.). Menlo Park, Calif.: Benjamin/Cummings Pub. Co. ISBN 978-0805319408. OCLC 33333455.CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  10. ^ Evert, Ray F.; Derr, William F. (1964). "Callose Substance in Sieve Elements". American Journal of Botany. 51 (5): 552–559. doi:10.1002/j.1537-2197.1964.tb06670.x. JSTOR 2440286.
  11. ^ Ham, B.-K.; Lucas, W. J. (2013-12-24). "The angiosperm phloem sieve tube system: a role in mediating traits important to modern agriculture". Journal of Experimental Botany. 65 (7): 1799–1816. doi:10.1093/jxb/ert417. ISSN 0022-0957. PMID 24368503.