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11.10: Crecimiento del tallo - Biología

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El crecimiento de las plantas se produce a medida que los tallos y las raíces se alargan. El aumento de la longitud del brote y la raíz se denomina crecimiento primario, y es el resultado de la división celular en el meristemo apical del brote. Crecimiento secundario se caracteriza por un aumento en el grosor o circunferencia de la planta, y es causado por la división celular en el meristemo lateral. El crecimiento secundario o "madera" se nota en las plantas leñosas; ocurre en algunas dicotiledóneas, pero ocurre muy raramente en monocotiledóneas.

Algunas partes de la planta, como los tallos y las raíces, continúan creciendo a lo largo de la vida de la planta: un fenómeno llamado crecimiento indeterminado. Otras partes de la planta, como hojas y flores, presentan un crecimiento determinado, que cesa cuando una parte de la planta alcanza un tamaño determinado.

Crecimiento primario

La mayor parte del crecimiento primario ocurre en los ápices o puntas de los tallos y raíces. El crecimiento primario es el resultado de que las células se dividen rápidamente en los meristemos apicales en la punta del brote y la punta de la raíz. El posterior alargamiento celular también contribuye al crecimiento primario. El crecimiento de brotes y raíces durante el crecimiento primario permite a las plantas buscar continuamente agua (raíces) o luz solar (brotes).

La influencia de la yema apical en el crecimiento general de la planta se conoce como dominancia apical, que disminuye el crecimiento de las yemas axilares que se forman a lo largo de los lados de las ramas y los tallos. La mayoría de los árboles de coníferas exhiben una fuerte dominancia apical, produciendo así la forma cónica típica del árbol de Navidad. Si se quita la yema apical, las yemas axilares comenzarán a formar ramas laterales. Los jardineros aprovechan este hecho cuando podan las plantas cortando la parte superior de las ramas, lo que fomenta el crecimiento de las yemas axilares, lo que le da a la planta una forma tupida.

Mire este video de BBC Nature que muestra cómo la fotografía de lapso de tiempo captura el crecimiento de las plantas a alta velocidad.

Crecimiento secundario

El aumento del grosor del tallo que resulta del crecimiento secundario se debe a la actividad de los meristemos laterales, que faltan en las plantas herbáceas. Los meristemas laterales incluyen el cambium vascular y, en las plantas leñosas, el cambium del corcho (ver Figura 1).

El cambium vascular se encuentra justo fuera del xilema primario y en el interior del floema primario. Las células del cambium vascular se dividen y forman un xilema secundario (traqueidas y elementos vasculares) hacia el interior, y floema secundario (elementos del tamiz y células acompañantes) hacia el exterior. El engrosamiento del tallo que se produce en el crecimiento secundario se debe a la formación de floema secundario y xilema secundario por el cambium vascular, más la acción del cambium del corcho, que forma la capa más dura más externa del tallo. Las células del xilema secundario contienen lignina, que proporciona resistencia y resistencia.

En las plantas leñosas, el cambium de corcho es el meristemo lateral más externo. Produce células de corcho (corteza) que contienen una sustancia cerosa conocida como suberina que puede repeler el agua. La corteza protege a la planta de los daños físicos y ayuda a reducir la pérdida de agua. El cambium del corcho también produce una capa de células conocida como phelloderm, que crece hacia adentro desde el cambium. El cambium del corcho, las células del corcho y el phelloderm se denominan colectivamente peridermo. La peridermis sustituye a la epidermis en plantas maduras. En algunas plantas, el peridermo tiene muchas aberturas, conocidas como lenticelas, que permiten que las células interiores intercambien gases con la atmósfera exterior (Figura 2). Esto suministra oxígeno a las células vivas y metabólicamente activas de la corteza, el xilema y el floema.

Anillos anuales

La actividad del cambium vascular da lugar a anillos de crecimiento anuales. Durante la temporada de crecimiento primaveral, las células del xilema secundario tienen un gran diámetro interno y sus paredes celulares primarias no están muy engrosadas. Esto se conoce como madera temprana o madera de primavera. Durante la temporada de otoño, el xilema secundario desarrolla paredes celulares engrosadas, formando madera tardía o madera de otoño, que es más densa que la madera temprana. Esta alternancia de madera temprana y tardía se debe en gran parte a una disminución estacional en el número de elementos de vasos y un aumento estacional en el número de traqueidas. Da como resultado la formación de un anillo anual, que puede verse como un anillo circular en la sección transversal del tallo (Figura 3). Un examen del número de anillos anuales y su naturaleza (como el tamaño y el grosor de la pared celular) puede revelar la edad del árbol y las condiciones climáticas predominantes durante cada temporada.


Hormonas vegetales y de crecimiento

Todos los organismos vivos comienzan de la misma forma: como una sola célula. Esa célula se dividirá y las células resultantes continuarán dividiéndose y diferenciándose en células con varios roles a realizar dentro del organismo. Esta es la vida y las plantas no son diferentes. El crecimiento de las plantas puede ser determinado o indeterminado, lo que significa que algunas plantas tendrán un ciclo de crecimiento, luego un cese de crecimiento, descomposición de los tejidos y luego la muerte (piense en una planta de rábano o una planta de tomate) mientras que otras (piense en un cedro gigante ) crecerá y permanecerá activo durante cientos de años. Una planta de tomate es bastante predecible y se dice que tiene un crecimiento determinado, mientras que el árbol de cedro tiene un potencial de crecimiento indeterminado. El desarrollo se refiere al crecimiento y diferenciación de las células en tejidos, órganos y sistemas de órganos. De nuevo, todo comienza con una sola celda.


Un nuevo mecanismo detrás de la actividad continua de las células madre en las plantas

IMAGEN: (Púrpura = células del xilema, verde = células del floema, azul = células madre vasculares). A. Desarrollo vascular durante el crecimiento secundario de la planta. B. El sistema de cultivo de inducción de células vasculares "VISUAL". C. El vascular construido. ver más

Crédito: Furuya et al., 2021, The Plant Cell.

Un grupo de investigación interuniversitario ha logrado construir la red de expresión génica detrás del proceso de desarrollo vascular en las plantas. Lo lograron realizando análisis bioinformáticos utilizando la plataforma de cultivo de tejidos 'VISUAL' (* 1), que genera células madre vasculares (* 2) a partir de células foliares. En esta red, también descubrieron un nuevo factor de transcripción BES / BZR (* 3), BEH3, que regula las células madre vasculares. Además, iluminaron un novedoso sistema de mantenimiento de células vasculares mediante el cual BEH3 compite con otros factores de transcripción de la misma familia BES / BZR para estabilizar la multiplicación y diferenciación de células madre vasculares.

El grupo de investigación conjunto estuvo formado por el investigador científico FURUYA Tomoyuki y el profesor asociado KONDO Yuki et al. (de la Escuela de Graduados de Ciencias de la Universidad de Kobe), el Profesor SATAKE Akiko de la Universidad de Kyushu, el Profesor Especialmente Designado TANOKURA Masaru y el Profesor Asociado Especialmente Designado MIYAKAWA Takuya (de la Escuela de Graduados de Ciencias Agrícolas y de la Vida de la Universidad de Tokio), y el Profesor Asociado YAMORI Wataru (de el Instituto de Servicios Agroecosistémicos Sostenibles de la Universidad de Tokio).

Los investigadores esperan identificar más factores reguladores para las células madre, lo que contribuirá a nuestra comprensión de la base molecular detrás de la actividad continua de las células madre en las plantas.

Estos resultados de la investigación se publicaron en la revista estadounidense de ciencias de las plantas. La célula vegetal el 1 de junio de 2021.

  • Los investigadores extrajeron un total de 394 genes específicos de las células madre vasculares de extensos conjuntos de datos de expresión génica. Entre ellos, descubrieron BEH3, un nuevo factor regulador de células madre que pertenece a la familia de factores de transcripción BES / BZR.
  • Descubrieron que, a diferencia de los otros factores de transcripción BES / BZR, BEH3 casi no tiene dominios funcionales e inhibe competitivamente la actividad de estos otros factores.
  • El grupo de investigación demostró que esta relación competitiva entre los factores de transcripción BES / BZR estabiliza la multiplicación y diferenciación de las células madre vasculares, iluminando el sistema regulador que mantiene la actividad continua de las células madre vasculares.

Las plantas toman forma auto-replicando sus células madre y diferenciando estas células madre para que tengan funciones especializadas para construir partes de la planta, como sus órganos y tejidos. A diferencia de los animales, las plantas continúan regenerándose y creciendo produciendo células madre a lo largo de su vida. Por ejemplo, los árboles como la criptomeria pueden tener una vida útil prolongada (el árbol de cedro de Jomon en la isla Yakushima de Japón tiene al menos 2000 años de antigüedad) y cada año promueven un crecimiento secundario que da como resultado otro anillo de árboles alrededor de sus troncos. Este crecimiento secundario se produce dentro de una región de tejido meristemático llamada capa de cámbium donde las células madre vasculares se multiplican y se diferencian en células de xilema (* 4) y células de floema (* 5), lo que permite que el tronco se ensanche. En otras palabras, las plantas deben producir continuamente células madre vasculares a lo largo de su vida para seguir creciendo, y es vital para ellas mantener el equilibrio entre la multiplicación y diferenciación de células madre.

En los últimos años, los estudios que utilizan la planta modelo Arabidopsis thaliana Se han realizado estudios sobre cómo se regula la multiplicación y diferenciación de las células madre desde las perspectivas de la investigación en genética, ciencias de la vida e informática. Sin embargo, aún no se ha entendido el mecanismo por el cual las plantas regulan y mantienen el equilibrio adecuado de las células madre.

Metodología de investigación y hallazgos

Para analizar el proceso por el cual las células madre vasculares se diferencian en células de xilema y células de floema (Figura 1), el grupo de investigación del Profesor Asociado Kondo et al. Desarrolló el sistema de cultivo de tejidos 'VISUAL' para generar artificialmente células madre a partir de células foliares. VISUAL tiene muchos beneficios que lo hacen adecuado para la investigación de células madre vasculares, por ejemplo, es fácil analizar genéticamente plantas a las que se les ha eliminado una función genética particular (es decir, mutantes) y también es posible observar la progresión temporal de las células madre vasculares. diferenciación. En este estudio, los investigadores recopilaron datos sobre múltiples mutantes y llevaron a cabo análisis a gran escala de la expresión génica en varios momentos. Llevaron a cabo un análisis de la red de coexpresión de genes (* 6) sobre las similitudes en los patrones de expresión para evaluar la relación entre diferentes genes. A partir de este análisis, lograron identificar los grupos distintivos de genes en las células del xilema, las células del floema y las células madre vasculares (Figura 1). Utilizando VISUAL, este grupo de investigación reveló previamente que los factores de transcripción BES / BZR BES1 y BZR1 juegan un papel importante en la diferenciación de células madre vasculares. Esta vez, identificaron otro factor de transcripción BES / BZR, BEH3, en el grupo de genes de células madre vasculares mediante análisis de redes, y también examinaron su función supresora de células madre vasculares.

A continuación, los investigadores investigaron la formación vascular utilizando mutantes a los que se eliminó la función de BEH3. Encontraron que los mutantes tenían grandes variaciones en el tamaño vascular en comparación con el tipo salvaje (planta no mutante) y concluyeron que BEH3 estabiliza las células madre vasculares. El grupo de investigación había descubierto anteriormente que el fortalecimiento de la función de BES1 (que promueve la diferenciación de las células vasculares) hacía que la cantidad de células vasculares disminuyera, sin embargo, encontraron que cuando fortalecían la función de BEH3 ocurría lo contrario y aumentaba la cantidad de células madre vasculares. Al investigar esto más a fondo, el grupo de investigación descubrió que aunque BEH3 podía unirse al mismo motivo de ADN (* 7, motivo BRRE) que los otros factores de transcripción BES / BZR, la capacidad de BEH3 para regular la expresión de genes posteriores era significativamente más débil. Estos resultados mostraron que BEH3 dificulta la actividad de otros factores de transcripción BES / BZR (Figura 2), y los investigadores infirieron de esta relación que la función de BEH3 en las células madre vasculares es opuesta a la de los factores de la misma familia, incluido BES1. Se utilizó un modelo matemático para verificar y simular esta relación competitiva entre BEH3 y los otros factores de transcripción BES / BZR, y los resultados indicaron que la presencia de BEH3 en las células madre vasculares contribuye a estabilizar el tamaño vascular (Figura 3).

Se cree que hay muchos candidatos genéticos importantes en la red de expresión génica de células madre vasculares de este grupo de investigación que contribuirán a comprender el desarrollo y las funciones vasculares. Se espera que la valiosa información obtenida a través de este estudio acelere la investigación vascular. Además, esclarecer aún más las relaciones entre BEH3 y otros factores de transcripción BES / BZR y sus respectivas diferencias profundizará nuestra comprensión del mecanismo por el cual las plantas mantienen el equilibrio entre la multiplicación y diferenciación de células madre.

En el futuro, este conocimiento podría contribuir a las técnicas de producción de biomasa y otras áreas que requieren un crecimiento vegetal estable a gran escala.

VISUAL son las siglas de 'Sistema de cultivo de inducción de células vasculares con hojas de Arabidopsis'. Es un sistema de cultivo in vitro, que permite inducir fácilmente las células vasculares.

2. Células madre vasculares:

En los tubérculos y raíces de las plantas, estas células madre se convierten en células del xilema y los tejidos del floema que forman los haces fibrovasculares. Forman el cambium, una capa de tejido meristemático entre el xilema y el floema.

3. Factores de transcripción BES / BZR:

Familia de proteínas llamadas factores de transcripción que regulan la expresión génica. Esta familia de factores de transcripción específicos solo se encuentra en plantas y un total de seis miembros se encuentran en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Estos factores también juegan un papel importante fuera del desarrollo vascular, ya que también responden a la hormona vegetal brassinosteriod.

Células que forman el tejido del xilema. El xilema está formado por vasos (que envían el agua y los minerales que son absorbidos por las raíces a los brotes y hojas de la planta por encima del suelo) y fibras de xilema (que sostienen el tallo de la planta) entre otros elementos.

La célula principal del tejido del floema. El floema está formado por células de floema que transportan nutrientes orgánicos como productos de la fotosíntesis y células acompañantes que ayudan en este proceso.

6. Análisis de redes de coexpresión de genes:

Se utilizan datos de expresión a gran escala sobre múltiples tipos de miles de genes (incluidos mutantes y temporales) para identificar hasta qué punto los patrones de expresión de cada gen se parecen entre sí. Este método permite visualizar las relaciones entre genes basándose en la similitud de sus patrones de expresión.

Esto se refiere a un patrón de secuencia de ADN específico que consta de numerosas bases en una región para la regulación de la expresión génica. Los factores de transcripción se unen al ADN dependiendo de la secuencia específica, regulando así la transcripción de genes.

Esta investigación se llevó a cabo principalmente en la Universidad de Kobe con el apoyo de la Universidad de Tokio y la Universidad de Kyushu. Recibió la siguiente financiación:

Subvenciones JSPS KAKENHI (números de concesión JP 17H05008 y JP 20K15815 a Kondo Yuki, y números de concesión JP 19K21189 y JP 20K15813 a Furuya Tomoyuki).

JSPS / MEXT Investigación científica sobre áreas innovadoras 'Células madre pluripotentes vegetales' (Co-investigador Kondo Yuki, JP 17H06476)

JSPS / MEXT Investigación científica sobre ciclos y modulaciones de áreas innovadoras (Investigador principal Kondo Yuki, JP 20H05407)

Título: "El análisis de la red de coexpresión genética identifica a BEH3 como un estabilizador del desarrollo vascular secundario en Arabidopsis" DOI: 10.1093 / plcell / koab151

Autores: Tomoyuki Furuya, Masato Saito, Haruka Uchimura, Akiko Satake, Shohei Nosaki, Takuya Miyakawa, Shunji Shimadzu, Wataru Yamori, Masaru Tanokura, Hiroo Fukuda, Yuki Kondo * (* Autor para correspondencia)

  • Tomoyuki Furuya (Investigador científico, Graduate School of Science, Kobe University) (Investigador especialmente designado, Graduate School of Science, The University of Tokyo *)
  • Masato Saito (Investigador especialmente designado, Escuela de Graduados en Ciencias, Universidad de Tokio *)
  • Haruka Uchimura (estudiante de maestría, Escuela de Graduados en Ciencias, Universidad de Tokio *)
  • Akiko Satake (Profesora, Facultad de Ciencias, Universidad de Kyushu)
  • Shohei Nosaki (Investigador especialmente designado, Escuela de Graduados en Ciencias Agrícolas y de la Vida, Universidad de Tokio *)
  • Takuya Miyakawa (Profesor adjunto del proyecto, Escuela de Graduados de Ciencias Agrícolas y de la Vida, Universidad de Tokio)
  • Shunji Shimadzu (estudiante de doctorado, Escuela de Graduados de Ciencias, Universidad de Tokio) (Investigación supervisada, Escuela de Graduados de Ciencias, Universidad de Kobe)
  • Wataru Yamori (Profesor Asociado, Instituto de Servicios Sostenibles de Agroecosistemas, Escuela de Graduados de Ciencias Agrícolas y de la Vida, Universidad de Tokio) (Profesor Asociado, Escuela de Graduados de Ciencias, Universidad de Tokio *)
  • Masaru Tanokura (Investigador especialmente designado, Escuela de Graduados en Ciencias Agrícolas y de la Vida, Universidad de Tokio)
  • Hiroo Fukuda (Profesor, Facultad de Ciencias Bioambientales, Universidad de Ciencias Avanzadas de Kyoto) (Profesor, Escuela de Graduados en Ciencias, Universidad de Tokio *)
  • Yuki Kondo (Profesor adjunto, Escuela de Graduados de Ciencias, Universidad de Kobe) (Profesor asistente, Escuela de Graduados de Ciencias, Universidad de Tokio *)

* En el momento de la investigación / puesto anterior.

Diario: La célula vegetal

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Anatomía nodal de las plantas (con diagramas) | Botánica

El artículo mencionado a continuación proporciona una descripción general de la anatomía nodal de las plantas. Después de leer este artículo, aprenderá sobre: ​​1. Anatomía nodal en trazas foliares y huecos foliares 2. Anatomía nodal en el vástago de trigo (monocotiledónea) 3. Trazos de ramas y brechas de ramas 4. Cierre de brechas de hojas.

Anatomía nodal en trazas foliares y huecos foliares:

Un brote tiene nodos & # 8217 y entrenudos. En cada nodo, porciones del sistema vascular se desvían hacia la hoja, que está unida a este nodo. Un haz vascular ubicado en el tallo pero directamente relacionado con una hoja, para representar la parte inferior del suministro vascular de esta hoja, se denomina traza foliar.

El rastro de la hoja se define de la siguiente manera: El rastro de la hoja es un haz vascular que conecta el sistema vascular de la hoja con el del tallo. Un rastro de hoja se extiende entre la base de una hoja y el punto donde se fusiona completamente con otras partes del sistema vascular en el tallo. Se pueden asociar uno o más rastros de hojas con cada hoja.

En el brote de un pteropside (plantas con semillas y helechos) donde el rastro de la hoja diverge en una hoja, parece como si una parte del cilindro vascular del tallo se desviara hacia un lado. Inmediatamente por encima de la traza divergente, se está diferenciando un tejido parenquimatoso en lugar de tejido vascular en la región vascular del tallo en una distancia limitada.

Las regiones parenquimatosas en el sistema vascular del tallo, ubicadas adaxialmente de los rastros foliares divergentes, se denominan brechas foliares o lagunas. En realidad, estos huecos no son rupturas en la continuidad del sistema vascular del eje. Las conexiones laterales ocurren entre los tejidos por encima y por debajo del espacio. En las secciones transversales de un eje al nivel de un espacio de hoja, el espacio se asemeja a un área inter-fascicular.

Los huecos son bastante notorios en los helechos y angiospermas donde el sistema vascular en las partes internodales del tallo forma un cilindro más o menos continuo. En algunos helechos, las hojas están tan apiñadas que los espacios formados en los sucesivos nudos se superponen entre sí y el cilindro vascular parece muy disecado.

Las secciones transversales de tales tallos muestran un círculo de haces vasculares con los huecos foliares parenquimatosos. En ciertos helechos, gimnospermas y la mayoría de las angiospermas, el sistema vascular se compone de hebras anastomadoras. En tales casos, el parénquima que se encuentra por encima de la traza de la hoja divergente se vuelve confluente con las áreas interfasciculares, por lo que el reconocimiento de los espacios se vuelve incierto.

Hay tres tipos comunes de nodos en las dicotiledóneas. El nodo con un solo espacio y un solo rastro a una hoja se conoce como unilacunar el nodo con tres espacios y tres rastros a una hoja (uno mediano y dos laterales) se conoce como trilacunar y el nodo con varios a muchos espacios y rastros a una hoja se conoce como multilacunar.

El concepto más aceptado es que la condición trilacunar es primitiva en las dicotiledóneas y que de ella se han derivado la unilacunar y la multilacunar. Varias plantas monocotiledóneas poseen hojas con bases de revestimiento y nudos con una gran cantidad de trazas de hojas insertadas por separado alrededor del tallo.

En los helechos, el número de rastros de una hoja varía de uno a muchos, pero siempre están asociados con un solo espacio. En las gimnospermas es común un nodo unilacunar.

Se cree que las relaciones de trazas de hojas en los nodos son de importancia filogenética y, por lo tanto, la anatomía nodal se ocupa del estudio de la sistemática y la filogenia de las angiospermas.

Anatomía nodal en el tallo de trigo (monocotiledónea):

En el tallo de trigo, el curso de los haces vasculares a través del entrenudo y la vaina de la hoja es casi paralelo. Cerca del nudo, la vaina foliar es considerablemente gruesa y alcanza su grosor máximo justo por encima de su unión con el tallo.

Por otro lado, el tallo tiene el diámetro más pequeño por encima de la unión con la vaina de la hoja. El tallo es hueco en el entrenudo y sólido en el nudo. La vaina permanece abierta en un lado en los niveles superiores, justo cerca del nodo. En los haces de la vaina foliar están presentes cúmulos collenquimatosos masivos de haces.

Justo debajo de la unión de la vaina de la hoja y el tallo, las huellas de las hojas más pequeñas se prolongan en la parte periférica del eje, y las huellas de las hojas más grandes pasan a formar parte del cilindro interno de hebras.

Los haces internodales ubicados por encima de la inserción de la hoja asumen, justo encima del nodo, un curso horizontal y oblicuo (Fig. 38.7 C, D), y se reorientan hacia una posición más periférica en el nodo y debajo de él (Fig. 38.7 D, MI).

Estos haces horizontales y oblicuos se ramifican y fusionan de diversas formas, y su número se reduce. Los trazos de hojas grandes y los haces del entrenudo por encima de la inserción de la hoja forman el cilindro interior de los haces del siguiente entrenudo inferior (Fig. 38.7 E).

En este cilindro, aproximadamente la mitad de los manojos son rastros de hojas de la hoja más cercana arriba y la otra mitad de los manojos son del entrenudo arriba de la inserción de la hoja (Fig. 38.7 E). Los haces periféricos son en su mayoría rastros de hojas. El carácter más conspicuo de los tallos de las gramíneas es la presencia de haces transversales en las regiones nodales.

Anatomía ganglionar en Rastros de rama y brechas de rama:

El suministro vascular primario a las ramas laterales también se deriva del sistema vascular del eje principal, generalmente en forma de dos haces, con menos frecuencia, un haz. Estas hebras se conocen como trazas ramificadas o trazas ramulares (Eames y Mac Daniels, 1947).

Las dicotiledóneas y las gimnospermas suelen tener dos trazos de rama, que conectan el sistema vascular de la rama con el del tallo principal. En las monocotiledóneas, la conexión del brote axilar con el tallo principal consta de muchas hebras.

Los trazos de las ramas se extienden dentro del eje principal y los apéndices están unidos por un sistema vascular primario.

Cuando la rama posee dos trazos, estos haces se unen en una distancia corta, formando un cilindro vascular completo cuando se produce un trazo, este hilo generalmente posee la forma de sección transversal de una estructura en forma de herradura con la abertura hacia abajo y el cilindro vascular. de la rama está formado por el cierre de la abertura a medida que se desvanecen los trazos de la rama.

En la mayoría de las plantas vasculares, el paso hacia el exterior de una traza de rama está asociado con la formación de una rotura en el cilindro vascular alrededor y por encima del punto de partida de la traza. Esta apertura se conoce como brecha de rama, que siempre acompaña a un trazo de rama.

Los huecos de las ramas están presentes en todas las plantas vasculares que poseen médula. Sin embargo, en los protoesteles los huecos no se producen porque no hay médula. Los huecos de las ramas suelen ser más bajos que los huecos de las hojas y se extienden a mayores distancias en el eje.

Anatomía de los ganglios: cierre de los huecos de las hojas:

Los rasgos que caracterizan la estructura nodal no se perpetúan en el cuerpo secundario. Un cambium se desarrolla en el parénquima del espacio foliar y forma tejidos vasculares en continuidad con los que bordean el espacio. Este fenómeno se conoce como cierre de la brecha.

Las células del parénquima cerca del margen de la brecha son las primeras en cambiar a cambium y las de la parte interna cambian más tarde. Este proceso se lleva a cabo gradualmente, y el parénquima de la brecha se mantiene como tal dentro del cuerpo secundario hasta que el cambium se diferencia a lo largo de todo el ancho tangencial de la brecha.

En la traza de la hoja se producen cambios complicados durante el crecimiento secundario. El xilema primario es enterrado por los tejidos secundarios mientras que el floema es empujado hacia afuera. La parte superior de la traza diverge hacia afuera y cruza el plano del cambium. La parte del cambium que se diferencia por encima de la traza en la región de la brecha produce tejido vascular entre la traza y el cilindro vascular.

Este tejido que aumenta en cantidad ejerce una presión sobre el rastro y finalmente provoca su ruptura. La ruptura está llena de parénquima que se transforma en cambium y conecta el cambium de la parte inferior del trazo con el formado en el espacio. Después de que este cambium haya formado algunos tejidos secundarios, el final del trazo debajo de la rotura se incrusta en el xilema secundario (fig. 38.8 E).

El extremo superior cortado se saca hacia afuera y, con el tiempo, puede desprenderse, junto con la corteza, por la actividad del peridermo. Dado que el cambium dentro de la traza empuja la traza del floema hacia afuera, la parte enterrada de la traza consiste únicamente en xilema.


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Neotoma20152Nombres taxonómicos
BHL77258Títulos
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Notas de revisión rápida de CBSE
Biología CBSE Clase-11
CAPITULO 15
Clase de crecimiento y desarrollo de plantas 11 Notas Biología

  • La raíz, el tallo, las hojas, las flores, los frutos y las semillas surgen de manera ordenada en las plantas. La secuencia de crecimiento es la siguiente:
  • Las plantas completan su fase vegetativa para pasar a la fase reproductiva en la que se forman flores y frutos para la continuación del ciclo de vida de la planta.
  • El desarrollo es la suma de dos procesos crecimiento y diferenciación. Los factores intrínsecos y extrínsecos controlan el proceso de crecimiento y desarrollo de las plantas.
  • Crecimiento es un aumento permanente o irreversible del peso seco, el tamaño, la masa o el volumen de una célula, un órgano u organismo. Es interno o intrínseco en los seres vivos.
  • En las plantas, el crecimiento se logra mediante la división celular, el aumento del número de células y el agrandamiento celular. Entonces, el crecimiento es un fenómeno cuantitativo que se puede medir en relación con el tiempo.
  • El crecimiento de las plantas es generalmente indeterminado debido a la capacidad de crecimiento ilimitado a lo largo de la vida. Los tejidos del meristemo están presentes en cierta localidad del cuerpo de la planta.
  • El crecimiento de la planta en el que siempre se agregan nuevas células al cuerpo de la planta debido al meristemo se llama forma abierta de crecimiento.
  • Meristemo radicular apical y brote apical Los meristemas son responsables del crecimiento primario y el alargamiento del cuerpo de la planta a lo largo del eje.
  • Meristemo intercalario localizados en los nudos producen brotes y nuevas ramas en las plantas.
  • El crecimiento secundario en las plantas es función del meristemo lateral que es el cambium vascular y el cambium del corcho.

El crecimiento es medible

  • A nivel celular, el crecimiento es el aumento de la cantidad de protoplasma. Es difícil medir el aumento de la cantidad de protoplasma, pero se puede medir el aumento de células, el número de células y el tamaño de las células.
  • El parámetro utilizado para medir el crecimiento es el aumento de peso fresco, peso seco, longitud, área y volumen y número de células. No todos los parámetros se utilizan para todo tipo de crecimiento.
  • Fase formativa también se denomina como la fase de formación celular o división celular. Ocurre en el ápice de la raíz, el ápice de los brotes y otras regiones que tienen tejido meristemático. La tasa de respiración es muy alta en las células que se dividen por mitosis en la fase formativa.
  • Fase de ampliación las células recién formadas producidas en la fase formativa experimentan un agrandamiento. Las células agrandadas también desarrollan vacuolas que aumentan aún más el volumen celular.
  • El agrandamiento celular ocurre en todas las direcciones con un alargamiento máximo en los tejidos y fibras conductores.
  • Fase de maduración las células agrandadas se convierten en un tipo especial o particular de células al experimentar una diferenciación estructural y fisiológica.
  • Tasa de crecimiento- el aumento del crecimiento por unidad de tiempo se denomina tasa de crecimiento. La tasa de crecimiento puede ser aritmética o geométrica.
  • Crecimiento aritmético la tasa de crecimiento es constante y el aumento en el crecimiento ocurre en progresión aritmética- 2,4,6,8 ……. Se encuentra en el alargamiento de raíces y brotes.

Duración tras tiempo = duración al inicio + tasa de crecimiento x tiempo.

  • Crecimiento geométrico aquí el crecimiento inicial es lento y aumenta rápidamente a partir de entonces. Cada célula se divide. Las células hijas crecen y se dividen y las células nieta dan como resultado un crecimiento exponencial.
  • El crecimiento geométrico es común en los organismos unicelulares cuando crecen en un medio rico en nutrientes.
  • La curva de crecimiento sigmoide consiste en una fase exponencial de división rápida y una fase estacionaria. Es típico de la mayoría de los organismos vivos en su entorno natural.

El crecimiento exponencial se puede representar de la siguiente manera:

W1 = W0e rt. W1 = tamaño final, W0 = tamaño inicial, r = tasa de crecimiento, t = tiempo de crecimiento ye es la base de los logaritmos naturales (2.71828).

  • La comparación cuantitativa entre el crecimiento del sistema vivo se puede hacer mediante
  1. La medición y comparación del crecimiento total por unidad de tiempo se denomina tasa absoluta.
  2. El crecimiento de un sistema dado por unidad de tiempo expresado sobre una base común se llama tasa de crecimiento relativo.

Condición para el crecimiento

  • La condición necesaria para el crecimiento incluye agua, oxígeno y elementos esenciales. Se requiere agua para agrandar las células y mantener la turgencia. El agua también proporciona un medio para las condiciones enzimáticas.
  • La formación de protoplasmas requiere agua y micro y macronutrientes y actúa como fuente de energía.
  • Optimal temperature and other environmental conditions are also essential for growth of the plant.
  • Cells produced by apical meristem become specialized to perform specific function. This act of maturation is called diferenciación.
  • The living differentiated cells that have lost ability of division can regain the capacity of division. Este fenómeno se llama dedifferentiation. For example interfascicular cambium and cork cambium.
  • Dedifferentiated cells mature and lose the capacity of cell division again to perform specific functions. Este proceso se llama redifferentiation.

Desarrollo

It is the sequence of events that occur in the life history of cell, organ or organism which includes seed germination, growth, differentiation, maturation, flowering, seed formation and senescence.

Sequence of development process in plant cell

  • Different structures develop in different phases of growth as well as in response to environment. The ability to change under the influence of internal or external stimuli is called plasticidad. Heterophylly in cotton plant is the example of plasticity.

Plant Growth Regulators are simple molecules of diverse chemical composition which may be indole compounds, adenine derivatives or derivatives of carotenoids.

  • Auxin was isolated by F.W. Went from tips of coleoptiles of oat seedlings.
  • The ‘bakane disease’ of rice seedlings is caused by fungal pathogen Gibberella fujikuroi. E. Kurosawa found that this disease is caused due to presence of Gibberellin.
  • Skoog and Miller identified and crystallized the cytokinesis, promoting active substance called kinetin.

Auxin- was first isolated from human urine. It is commonly indole-3-acetic acid (IAA). It is generally produced at stem and root apex and migrate to site of action.

  1. Cell enlargement.
  2. Apical dominance
  3. División celular
  4. Inhibition of abscission
  5. Induce Parthenocarpy

Gibberellins- are promotery PGR found in more than 100 forms named as , , …. . The most common one is (Gibberellic Acid).

  1. Cell elongation.
  2. Breaking of dormancy.
  3. Early maturity
  4. Seed germination.

Cytokinins- the plant growth hormone is basic in nature. Most common forms include kinetin, zeatin, etc. They are mainly synthesized in roots.

  1. Cell division and cell differentiation.
  2. Essential for tissue culture.
  3. Overcome apical dominance.
  4. Promote nutrient mobilisation.

Ethylene – it is a gaseous hormone which stimulates transverse or isodiametric growth but retards the longitudinal one.

  1. Inhibition of longitudinal growth.
  2. Fruit ripening
  3. Senescence
  4. Promote apical dominance

Abscisic Acid – it is also called stress hormone or dormin. It acts as a general plant growth inhibitor. Abscisic acid is produced in the roots of the plant and terminal buds at the top of plant.

  1. Bud dormancy
  2. Leaf senescence
  3. Induce Parthenocarpy
  4. Seed development and maturation.

Photoperiodism- the effect of photoperiods or day duration of light hours on the growth and development of plant, especially flowering is called Photoperiodism. On the basis of photoperiodic response, flowering plants have been divided into the following categories-

  1. Short Day Plants– they flower when photoperiod is below a critical period (continuous duration of light which must not be exceeded in short day plants and should always be exceeded in long day plants in order to bring them flower). Example- Xanthium, Rice, Sugarcane, Potato etc.
  2. Long Day Plants– these plants flower when they receive long photoperiod of light, greater than critical period. Example- Radish, Barley, Lettuce.
  3. Day Neutral Plants – the plant can blossom throughout the year. Example- Bean, Wild Kidney.

Vernalisation– is the process of shortening of the juvenile or vegetative phase and hastening of flowering by cold treatment. The stimulus of Vernalisation is perceived by meristematic cells.

  • Vernalisation helps in shortening of vegetative period of plant and brings about early flowering.
  • It is applicable to temperate plants like Wheat, Rice, Millets, etc.

Growing hope: New organs? Not yet, but stem cell research is getting closer

Kidney (Image by Lori O'Brien/Andy McMahon Lab, illustration by Mira Nameth)

If you lose a limb, it’s lost for life. If you damage a kidney, you won’t grow a new one. And if you have a heart attack, the scars are there to stay.

But regenerative medicine is poised to change all of this. Building new tissue is within sight, and USC scientists are among the field’s pioneers.

More than 100 scientists, engineers and doctors are united under what’s called the USC Stem Cell initiative. They’re already moving stem cells out of the lab and toward patient care. The potential is exciting: USC researchers have contributed to clinical trials of stem cell approaches to treating colorectal cancer, spinal cord injury, vision problems, HIV/AIDS and Alzheimer’s disease. They’ve also used stem cells to uncover important insights about kidney disease, ALS, arthritis, Zika virus, birth defects and a wide variety of injuries.

Major funders and USC donors have provided hundreds of millions of dollars to support the work. That investment and vote of confidence enables USC Stem Cell scientists to collaborate with other leading universities, biotech companies and key partners to translate their laboratory discoveries into patient cures.

It hasn’t been easy. Scientists are evaluating some stem cell-based therapies through clinical trials, but so far, few treatments have made it to patients. Beyond scientific inspiration, taking treatments from lab bench to patient bedside requires immense amounts of time, money and, sometimes, a bit of luck. It also means working together with other scientists across boundaries.

“Regenerative medicine is still a relatively young field, and it’s still early days,” says Andy McMahon, director of the Eli and Edythe Broad Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research at USC. “When it comes to that final phase of translating stem cell discoveries into clinical therapies for patients, it won’t be individual universities working in isolation. It will be multi-institutional collaborations with our neighbors that will transform medicine over the course of the 21st century.”

The Kidney in Miniature

So far, scientists haven’t been able to create complete adult human kidneys—they’re too complex.

At USC, though, McMahon’s lab is coaxing stem cells to organize themselves into simplified, mini versions of this elaborate organ.

Each healthy human kidney is made up of a million cellular filters called nephrons, which pull wastes out of blood, among other responsibilities. McMahon and his colleagues are making tiny organs (scientists dub them “organoids”) composed of a single nephron—a convenient size for testing potential drugs.

With help from USC’s Chang Stem Cell Engineering Facility, McMahon’s lab has successfully produced organoids carrying the same genetic mutation that causes polycystic kidney disease, the most common genetic cause for kidney failure. Because kidney organoids develop cysts similar to those seen in the disease, scientists can observe how the disease progresses and develop therapies that may halt or reverse symptoms.

Zhongwei Li, an assistant professor of medicine, and stem cell biology and regenerative medicine, is also hard at work growing kidney organoids. There are only 18,000 donor kidneys available each year for more than 400,000 patients who need them, Li explains. He ultimately wants to create organs for transplantation using special stem cellsprogenitor cells that could develop and organize themselves into kidney tissue.

“USC is a perfect place to study the kidney,” says Li, an assistant professor of medicine, and stem cell biology and regenerative medicine.

Healing Hearts

/>Heart tissue (Image by Megan McCain, illustration by Mira Nameth)

If you worry about dying in an earthquake, shark attack or lightning strike, don’t waste your energy. You’re far more likely to die of heart disease. Every year, about 610,000 people in the U.S. die of heart disease. That’s one in four deaths. And heart disease is the leading cause of death worldwide.

Cardiac tissue that has died after a heart attack doesn’t come back—it just forms a scar. Studies have shown that doctors can safely inject stem cells into damaged heart tissue, but there’s no clear sign that these injections restore the heart.

At USC, two stem cell researchers are tackling heart repair from other directions.

In the lab of Henry Sucov, researchers aim to harness the heart’s innate ability to heal. They’re studying a regenerative type of heart muscle cell called a mononuclear diploid cardiomyocyte. Newborns have large numbers of these cells, but adults have relatively few, so the adult body has trouble regenerating heart tissue after injury.

When they looked for these cells in mice, they found that some mice had more of these cells than other mice did. They traced that variation to a gene called Tnni3k. Their research suggests that blocking the gene might boost numbers of regenerative cells.

If scientists can create prescription drugs to modulate the activity of the gene, these medications could encourage more regenerative cells to develop in the heart, says Sucov, a professor of stem cell biology and regenerative medicine, integrative anatomical sciences, and biochemistry and molecular biology. “This could improve the potential for regeneration in adult hearts, as a preventive strategy for those who may be at risk for heart failure.”

In Megan McCain’s lab at the USC Viterbi School of Engineering, researchers are building human heart tissue. They not only study how the heart tissue works, but also use it to test how it responds to potential drugs.

The work poses problems that call for the mindset of an engineer. It turns out that heart muscle cells don’t fully mature in the typical laboratory environment for growing cells—a petri dish filled with warm, nutritious liquid. To develop properly, heart muscle cells need to get some exercise by contracting in the rhythm of a beating heart. To do this, they need structure and resistance, which the lab’s researchers provide in the form of a tiny scaffold called a chip.

This “heart on a chip” reproduces natural human heart tissue on a small scale in the lab.

Ultimately, McCain hopes the technology contributes to precision medicine. Scientists could test medications on a patient’s own heart tissue on a chip. Eventually, this could enable doctors to customize dosing and choose drugs that pose the fewest side effects to each patient.

Stronger Bones

/>Mouse ribs (Image by Francesca Mariani, illustration by Mira Nameth)

According to common wisdom, bones heal. In reality, every year about 5 million people in the U.S. sustain fractures that fail to mend. From elderly people undergoing total hip or knee replacements to soldiers injured by explosions or gunshots, many patients have bone defects that are too severe to repair. To complicate matters, everything from diabetes to the normal aging process can undermine bone’s ability to heal.

USC researchers hope to one day use stem cells to build new bone in patients with severe or non-healing injuries. Jay R. Lieberman, who chairs the Department of Orthopaedic Surgery at the Keck School, teamed up with Gage Crump and Francesca Mariani, two faculty members from the Department of Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, to advance the science.

The team has made a promising start in the lab. They discovered that healing bone requires a special type of repair cell, which they named an ossifying chondrocyte. Now the researchers are studying a substance that stimulates these repair cells to fix bone.

Unlocking Genetic Diabetes

Nearly 10 percent of Americans, or 30 million people, have a form of diabetes. Diabetes happens when glucose levels rise in the blood. Insulin, a hormone made by the pancreas, helps the body pull glucose from blood and into the cells where it’s needed. But sometimes the pancreas doesn’t make enough insulin or the body can’t use insulin well.

Oftentimes, in diabetes, the special cells in the pancreas that make insulin—called beta cells—are attacked by the immune system or wear out. Researchers worldwide are looking at ways to rebuild them.

At Children’s Hospital Los Angeles (CHLA), researcher Senta Georgia aims to use stem cells to help patients with genetic forms of diabetes.

Her lab is focusing on a young CHLA patient with a rare genetic disease known as enteric anendocrinosis. The disease causes chronic diarrhea because patients lack certain gastrointestinal cells that produce hormones, and they eventually lose their beta cells as well, causing diabetes.

With the help of USC’s Chang Stem Cell Engineering Facility, Georgia’s team took stem cells derived from the patient’s skin and edited the cells’ genome to fix the genetic mutation behind the problem. They then used these genetically corrected stem cells to generate new insulin-producing cells.
The goal is to eventually transplant these insulin-producing cells back into the patient to reverse the diabetes—providing a tailor-made cell replacement therapy.

“We hope that this study can create a precedent for how to generate new insulin cells for patients with genetic forms of diabetes,” says Georgia, assistant professor of pediatrics and stem cell biology and regenerative medicine at the Keck School of Medicine of USC.

Fresh Faces

“Our faces are our identities, and the first thing you see when you look at someone is his or her face,” says Yang Chai, director of the Center for Craniofacial Molecular Biology at the Herman Ostrow School of Dentistry of USC. But when someone has a cleft lip or other facial deformity or trauma, it can be devastating.

Chai aims to find treatments for some of the most common craniofacial birth defects and injuries. To do that, he has tapped into a rich source of stem cells: the pulpy interior of the teeth.

Fueled by a $12 million grant from the National Institutes of Health (NIH), he’s working with researchers from the Keck School of Medicine and institutions from Stanford to City of Hope on the project.

They’ve already used these stem cells to generate the unique, high-density bone that makes up the skull. If these stem cells can effectively repair four-centimeter holes in the skulls of animals, the research project will advance the treatment into a clinical trial for patients with bone deficiencies due to injuries, dental problems or birth defects.

One birth defect USC scientists are tackling is called craniosynostosis. The rare-but-serious problem occurs when sections of a baby’s skull fuse together at joints called sutures, restricting the developing brain and disrupting vision, sleep, eating and IQ. To treat this condition, growing children must undergo repeated skull-expanding surgeries—which are as dangerous and painful as they sound.

Chai is one of at least a dozen USC stem cell researchers working to help these children. His lab has already identified a critical stem cell population that normally resides in the skull sutures, and discovered how to manipulate these stem cells to form new sutures in mice.

“This is something that truly has to be done through a collaborative effort,” Chai says. “USC provides the best environment for collaborative research, which has led to NIH funding and publications as the result of these collaborations. These collaborative studies will fundamentally change the way to provide health care to our patients.”


We're Another Step Closer to Growing Replacement Body Organs

Scientists just made a significant step toward the goal of growing replacement human organs by identifying that a protein called Meox1, found in stem cells, is central to promoting muscle growth.

Figuring out how to grow our own replacement organs would bring about a health revolution. It would bring an end to the desperate tightrope of life on organ donor lists, saving the lives of thousands of people every year who can't have an organ transplant or who die while waiting for one.

Researchers from Monash University in Australia found the link by studying zebrafish, fast-growing little fish that are native to Southeast Asia and which are often used as a model for humans because of our biological similarities.

Just like us, zebrafish have two eyes, a mouth, and a brain, plus muscles, blood, bones, and teeth. Both humans and zebrafish have many of the same organs, including a kidney and a heart, and 70 percent of human genes are also found in zebrafish.

Now these zebrafish have revealed some of the secrets of how stem cells and Meox1 work.

"Prior to our work in this field, we didn't even know that these growth-specific stem cells existed or how they were used," says lead researcher Peter Currie. "Just knowing that they exist leads us to the possibility of orchestrating them, controlling them, or reactivating them to regrow damaged tissue."

Scientists have long studied organ growth in lab conditions, but how stem cells produce so much living tissue in the body has remained a mystery – and until that's solved we won't be able to grow our own replacement organs.

The study found evidence of clonal drift in zebrafish, which means the stem cells weren't dividing and growing at random, but pushing forward a small number of cloned stem cells to help muscles to grow.

In other words, only a few specific stem cells are used to grow most of the required organ tissue, and Meox1 is helping to pick those cells.

We're still some way off being able to grow hearts and livers in the lab on demand as soon as someone needs them, but scientists now have a better understanding of how our molecular gears might be shifting and whirring to produce more tissue inside the body.

This process of how organ growth gets regulated by stem cells is "one of last frontiers of developmental biology" the researchers say.

Further down the line, shining a light on these mechanisms could also help us fight damage to the body caused by diseases such as cancer.

Scientists are making steady progress in this field – last year researchers from the US managed to successfully regenerate working human heart tissue, albeit still using cells from a donated organ. Now we're another step closer, thanks to the zebrafish.


KYK, DHA, and DL were supported by the NIH grants R01HL136333, R01HL134880, and R01AI141716 (KYK) and T32HL092332 (DL).

Daniel Hormaechea-Agulla and Duy T. Le contributed equally to this work.

Afiliaciones

Section of Infectious Diseases, Department of Pediatrics, Baylor College of Medicine, Houston, TX, USA

Daniel Hormaechea-Agulla, Duy T. Le & Katherine Y. King

Program in Immunology, Graduate School of Biomedical Sciences, Baylor College of Medicine, Houston, TX, USA

Duy T. Le & Katherine Y. King

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Ver el vídeo: Introducción a los Meristemas (Febrero 2023).