Plant growth, development and differentiation
(6 hr)
- Plant growth and development
- Plant cell differentiation
- Plant hormones and their controls in plant
development
- Control of flowering
Growth
Development
การเติบโต
การเจริญ
www.gutenberg.org
Plant growth and development depends on
environmental signals
Plant growth regulators: plant hormones
Three stages of plant development
-Embryogenesis
-Vegetative development
- Reproductive development
Embryogenesis
การเจริญของเอมบริโอเริ่มจากการสร้ าง
แนวแกนราก-ยอด (root-shoot axis) และ
พักตัวอยู่ในเมล็ด
Web Figure 16.1.A A summary of the events involved in the establishment of polarity in zygotes of the brown alga Fucus. (A) The zygote is polarized
by an asymmetric stimulus from the environment, such as unilateral light. (B) A current flows (charged calcium ions move) through the polarized but
still spherical zygote at the site at which the rhizoid will emerge, driven by Ca2+ uptake in the shaded half of the cell, from which the rhizoid will
emerge. The current (Ca2+) flows out on the opposite side. (C) Cell polarity becomes fixed when actin microfilaments assemble at the site of rhizoid
emergence and a cell wall is assembled around the zygote. The cell wall completely surrounds the zygote, but its composition differs in the rhizoid
and thallus halves. Vesicles containing sulfated polysaccharides are transported by actin filaments to the plasma membrane and deposited in the cell
wall only at the site of rhizoid emergence. (D) Finally, the zygote divides, and the rhizoid cell grows at its tip.
Web Figure 16.1.C Cytoplasmic vesicles that
contain specific cell wall components become
asymmetrically distributed early in the
development of Fucus zygote polarity. (A) A
toluidine blue stained Fucus zygote before
fixation of the polar axis. The toluidine blue dye
stains a wall component in vesicles or in walls.
(B) The embryo after establishment of rhizoid–
thallus polarity, with toluidine blue staining
confined to the cell wall in the rhizoid portion of
the embryo. (From Quatrano and Shaw 1997,
courtesy of R. S. Quatrano.)
Embryogenesis
apical-basal polarity
Vegetative
development
Reproductive
development
Taiz and Zeiger 2006
Vegetative development
การเจริญเติบโตในระยะก่อนเจริญพันธุ์
(vegetative stage) เนื ้อเยื่อเจริญส่วน
ปลาย (apical meristem) แบ่งตัว เกิด
กลุม่ เซลล์ที่จะเจริญต่อไปเป็ นใบ (leaf
primodium) ข้ อ (node) และปล้ อง
(internode)
การเจริญเติบโตเกิดในลักษณะซ ้าเดิม
เช่นนี ้อย่างต่อเนื่อง เกิดเป็ นต้ นพืชที่
ประกอบด้ วยส่วนที่เป็ นปล้ อง และข้ อที่มี
ตาข้ าง (bud) และใบเจริญอยู่
Reproductive development
การเข้ าสูร่ ะยะเจริญพันธุ์ (reproductive stage)
ควบคุมโดยปั จจัยสิง่ แวดล้ อม เช่น อุณหภูมิและ
จานวนชัว่ โมงแสง
เนื ้อเยื่อเกิดการเจริญเป็ น floral meristem
ส่ วนต่ างๆ ของพืชเกิดมาจาก meristem
Vegetative development
Cell division, growth, and differentiation
การเจริญเติบโตของราก
การเปลีย
่ นแปลงรูปร่าง
ของเซลล์ใน
differentiation zone
การยืดตัวของเซลล์
ใน Elongation zone
การสร ้างเซลล์ใหม่ โดย
apical root meristem
ใน division zone
http://www.soilandhealth.org/index.html
การเกิดรากแขนง
เนื ้อเยื่อที่ไม่ใช่ meristem สามารถเปลี่ยนเป็ น meristem ได้ เช่น
เนื ้อเยื่อชัน้ pericycle แบ่งเซลล์เพื่อเจริญต่อไปเป็ นรากแขนง
Root X-section
http://www.nsci.plu.edu/
Longisection of a root, showing the origin of a lateral. The
formative regions are labeled according to mature regions into
which they develop. http://www.soilandhealth.org/index.html
Cell division, growth, and differentiation>> tissue systems
การเติบโต (growth)
“การเพิ่มปริมาตรหรือขนาดอย่ างถาวร”
การแบ่ งเซลล์ โดยที่ปริมาตรรวมเท่ าเดิมไม่ ถือว่ ามีการเติบโต
www.gutenberg.org
Cell Growth
-Diffuse growth
-Tip growth
Tip-growth: pollen tube
Figure 1 Growing pollen tubes exhibit a pronounced "tip-focused" calcium gradient (top, left and
right). The gradient oscillates between high (left) and low (right) levels. The pollen tube was
injected with the calcium sensitive dye, fura-2-dextran, and photographed using ratio-metric ion
imaging.
Growing pollen tubes also exhibit a pH gradient in which the tip is slightly acidic (bottom, left and
right). Back from the tip is a prominent alkaline band. This band oscillates between high (left) and
low (right) pH. The pollen tube was injected with the pH sensitive dye, BCECF-dextran, and
subjected to ratio-metric ion imaging. Bar = 10 μm. (From Hepler et al. 2006.)
http://www.testtubelilies.com/
Figure 5 Lily pollen tube exhibits a prominent cortical actin fringe in the apical domain (a). The fringe can start 1–5 μm behind the apex and extend
for an additional 5–10 μm. In the shank of the tube, the actin microfilaments are evenly dispersed throughout the thickness of the tube. This pollen
tube was prepared by rapid-freeze fixation and freeze substitution. The pollen tube was then rehydrated and probed with anti-actin antibodies, and
imaged by confocal laser scanning microscopy (b). Lily pollen tube prepared as above but stained with an antibody to lily ADF (actin depolymerizing
factor). Note that ADF colocalizes with the cortical actin fringe. Bar = 10 μm. (From Lovy-Wheeler et al. 2005, 2006.)
Growing cells
- cell expansion
- cell elongation
- Biochemical wall loosening
- Deposition of new material
- Water uptake to increase turgor
ผนังเซลล์ปฐมภูม ิ (primary wall)
ทิศทางการขยายขนาดของเซลล์กาหนดโดย
รูปแบบการจัดเรียงตัวของ cellulose microfibril ทีผ
่ นังเซลล์
longitudinal
transverse
Cell growth rate = m (p – Y)
turgor
Yield
threshold