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34.9:

形态发生

JoVE 核
生物学
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JoVE 核 生物学
Morphogenesis

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植物形态发生是指植物的形态与 结构的发育 许多相互重叠的过程和环境因素 都促进了植物的形态发生 这些过程有生长、细胞分化 和细胞间的交流 生长包括细胞分裂与伸长 细胞分裂期间 分裂的对称性 速度和平面(或方向)都极大地 影响细胞的命运 例如 控制植物气体交换的保卫细胞 通常是通过不对称分裂 和细胞分裂面的一种变化而形成 然而多数植物的生长是由伸长 引起的 也就是分化细胞的 永久性扩大 植物细胞扩大主要是通过吸收水分 多数水分储存于一个中央大液泡 细胞分裂与细胞扩大决定了一株植物的 形态和生长方向 然而这些过程在不同类型的 植物细胞中也各不相同 未成熟细胞分化成为不同类型细胞的 过程 叫做细胞分化 也是植物形态发生的一个重要组成部分 细胞分化是由基因表达变化所引导 而基因表达变化能失活或活化蛋白质编码基因 细胞间的交流有可能 调节影响细胞分化的 的基因的表达 比如 拟南芥的根表皮 生成毛细胞和无毛的表皮细胞 未成熟表皮细胞与一个皮层细胞相接触 会分化为无毛细胞 而与两个皮层细胞接触的 则发育为根毛细胞 这种模式与差别基因表达有关 环境因素例如光照、温度 以及水和营养是否充足 都极大地影响着植物形态发生

34.9:

形态发生

植物形态发生 – 植物形态和结构的发展涉及多个重叠的发育过程,包括生长和细胞分化。 前体细胞分化成特定的细胞类型,这些细胞被组织到组成功能性植物的组织和器官系统中。

植物生长和细胞分化受复杂的激素控制。 植物激素通常在环境刺激下调节基因表达。 例如,许多植物形成花。 与茎和根不同,花朵不会在植物的整个生命中生长。 开花涉及植物的分生组织的特征的改变,所述分生组织的区域包含形成新组织的主动分裂的细胞。

除内部信号外,环境提示(例如温度和日长)触发分生组织同一性基因的表达。 分生组织同一性基因使茎尖分生组织转化为花序分生组织,从而使分生组织产生花状而非营养性结构。

花序分生组织产生花分生组织。 花分生组织中的细胞根据其径向位置分化为花器官的萼片、花瓣、雄蕊或心皮之一,这决定了器官同一性基因的表达。

ABC假设假设四个花器官在三个类别的器官同一性基因: A B C 的指导下形成。 如果仅表达 A 基因,则形成萼片。 如果仅表达 C 基因,则会产生心皮。 B C 基因的共表达产生雄蕊,而 A B 基因的共表达产生花瓣 。

总之,开花和植物形态发生的其它方面取决于多个重叠的发育过程。

Suggested Reading

Huijser, P., and M. Schmid. 2011. “The Control of Developmental Phase Transitions in Plants.” Development 138 (19): 4117–29. [Source]

Irish, Vivian. 2017. “The ABC Model of Floral Development.” Current Biology 27 (17). [Source]