Struktura i funkcja

Struktury wegetatywne

W wegetatywnym ciele roślinnym istnieją trzy poziomy zintegrowanej organizacji: organ, układ tkanek i tkanka. Organy roślin – korzenie, łodygi i liście – składają się z systemów tkanek (tkanka skórna, tkanka gruntowa i tkanka naczyniowa; patrz poniżej Systemy tkanek). Tkanki każdego z tych układów składają się z komórek jednego lub więcej typów (parenchyma, kollenchyma i sklerenchyma; zob. niżej Układy tkanek: Tkanka podścieliska). Tkanki składające się tylko z jednego typu komórek i pełniące tylko jedną funkcję są tkankami prostymi, natomiast te, które składają się z więcej niż jednego typu komórek i pełnią więcej niż jedną funkcję, np. podporową i przewodzącą, są tkankami złożonymi. Ksylem i łyko są przykładami tkanek złożonych.

Roślina rozwija się z zapłodnionego jaja, zwanego zygotą, które ulega mitotycznym podziałom komórkowym, tworząc zarodek – prostą wielokomórkową strukturę niezróżnicowanych komórek (tj. tych, które nie rozwinęły się w komórki określonego typu) – i ostatecznie dojrzałą roślinę. Zarodek składa się z dwubiegunowej osi, na której znajduje się jeden lub dwa liścienie, czyli liścienie nasienne; u większości roślin dwuliściennych liścienie zawierają zmagazynowany pokarm w postaci białek, lipidów i skrobi lub są fotosyntetyzowane i wytwarzają te produkty, podczas gdy u większości jednoliściennych i niektórych dwuliściennych bielmo magazynuje pokarm, a liścienie wchłaniają strawiony pokarm. Zarodki roślin dwuliściennych mają dwa liście nasienne, a jednoliściennych tylko jeden.

W miarę rozwoju zarodka i powstawania nowych komórek roślina okrytozalążkowa wykształca wyspecjalizowane regiony, w których zachodzą tylko podziały komórkowe, oraz inne obszary, w których zachodzą czynności niereprodukcyjne (wegetatywne), takie jak metabolizm, oddychanie i magazynowanie. Obszary dzielących się komórek, będące w zasadzie stale tkanką embrionalną, nazywane są merystemami, a ich komórki – inicjałami. W zarodku znajdują się one na obu końcach osi dwubiegunowej i nazywane są merystemami wierzchołkowymi. W miarę dojrzewania rośliny merystemy wierzchołkowe w pędach wytwarzają nowe pąki i liście, a merystemy wierzchołkowe w korzeniach są punktami aktywnego wzrostu korzeni (rys. 3). Cały wzrost wytwarzany przez merystemy wierzchołkowe jest wzrostem pierwotnym i powoduje powstanie większej liczby tkanek pierwotnych, co zasadniczo rozszerza pierwotny organizm rośliny.

Po tym jak komórka w merystemie wierzchołkowym podzieli się mitotycznie, jedna z dwóch powstałych w ten sposób komórek potomnych pozostaje w merystemie jako komórka wyjściowa, a druga komórka zostaje przemieszczona do ciała rośliny jako komórka pochodna. Przemieszczona komórka pochodna może dzielić się kilkakrotnie w trakcie różnicowania (zmiany struktury i fizjologii) z komórki merystematycznej w komórkę dojrzałą, ale tylko komórki wyjściowe pozostają na stałe w merystemie wierzchołkowym. Jednakże, chociaż większość trwale zróżnicowanych komórek pochodnych to komórki nie dzielące się, a regiony podziału pozostają w merystemach wierzchołkowych korzenia i pędu, za merystemami wierzchołkowymi znajdują się regiony dzielących się komórek pochodnych, które dają początek pierwotnym układom tkanek i dlatego są również uważane za merystemy pierwotne.

Trzy koncentryczne regiony pierwotnych tkanek merystematycznych rozwijają się bezpośrednio za merystemem wierzchołkowym (rysunek 3). Te merystemy pierwotne wytwarzają różne tkanki ciała rośliny: najbardziej zewnętrzna protoderma różnicuje się w epidermę, tkankę, która chroni roślinę; przylegający merystem naziemny różnicuje się w centralne tkanki naziemne (rdzeń i kora); a prokambium różnicuje się w tkanki naczyniowe (ksylem, łyko i kambium naczyniowe). Ksylem i łyko są przewodzącymi i wspierającymi tkankami naczyniowymi, a kambium naczyniowe jest merystemem bocznym, który daje początek wtórnym tkankom naczyniowym, które tworzą wtórny organ rośliny.

Merystemy boczne, zwane kambium, biegną przez długość łodyg i korzeni roślin naczyniowych i wytwarzają tkanki wtórne, które rozwijają się po tym, jak organ roślinny – lub część organu roślinnego – przestał się wydłużać. Wzrost wtórny jest zasadniczo zwiększeniem obwodu. Kambium naczyniowe wytwarza wtórny ksylem i wtórną łyko, a kambium korkowe (phellogen) wytwarza komórki korka, z których rozwija się kora zewnętrzna. Rysunek 4 przedstawia schemat wzrostu pierwotnego i wtórnego z merystemów wierzchołkowych korzenia i pędu. (Pełne omówienie pierwotnego i wtórnego wzrostu roślin znajduje się poniżej Systemy tkankowe: Tkanka naczyniowa.)

.