Tkanki twórcze:

Tkanki merystematyczne

Rośliny są zdolne do wzrostu dzięki działalności tkanek merystematycznych, które pod względem funkcjonalnym można porównać do komórek macierzystych u zwierząt.

Komórki merystematyczne są mniejsze od komórek tkanek stałych, często mają regularny, izodiametryczny kształt. Charakteryzują się cienką ścianą komórkową, dużymi jądrami i gęstą cytoplazmą.

Opisując tkanki twórcze trzeba wspomnieć o rodzaju wzrostu, miejscu występowania oraz pochodzeniu i czasu powstawania merystemu.

Merystemy wykazują dwa podstawowe typy wzrostu tzn. wzrost dyfuzyjny i ograniczony oraz wzrost zlokalizowany i nieograniczony.

Wzrost dyfuzyjny i ograniczony polega na podziałach i wzroście komórek we wszystkich kierunkach. Po osiągnięciu przez organ (np. liść, kwiat, owoc) ostatecznego kształtu (ale nie rozmiaru!) działanie merystemu ustaje. Zjawisko to jest bardzo dobrze widoczne wiosną.

Wzrost zlokalizowany i nieograniczony odbywa się w określonych miejscach i trwa przez cały czas życia rośliny. Komórki merystematyczne dzielą się regularnie dając początek pozostałym tkankom roślinnym. Merystemy takie składają się z dwóch typów komórek: komórek inicjalnych i komórek merystematycznych pochodnych. Komórka lub komórki inicjalne (w zależności od gatunku rośliny może ich być różna ilość) stale się dzielą, zachowują nieograniczoną zdolność do podziałów i wytwarzają komórki pochodne. Komórki merystematyczne pochodne dzielą się tylko kilka razy, a następnie zaczynają się różnicować w komórki tkanek stałych.

Ze względu na położenie wyróżnia się merystemy wierzchołkowe, boczne i interkalarne.

Merystemy wierzchołkowe znajdują się na szczytach organów osiowych (łodyg, pędów i korzeni). Umożliwiają tym organom wzrost na długość.

Merystemy boczne znajdują się wewnątrz organów osiowych i umożliwiają wzrost tych organów na grubość . Do merystemów bocznych zalicza się kambium i felogen (tzw. miazga korkotwórcza, miazga korkorodna).

Merystemy interkalarne występują u traw. Znajdują się u podstawy liści, w międzywęźlach. Są częścią merystemu wierzchołkowego, która została oddzielona tkankami stałymi od reszty merystemu.

Ze względu na czas powstania merystemu wyróżniamy merystemy pierwotne i wtórne.

Merystemy pierwotne powstały podczas rozwoju zarodkowego rośliny. Zalicza się do nich stożki wzrostu głównego pędu i korzenia. Merystemy wtórne powstały z żywych komórek tkanek stałych. Należą do nich komórki felogenu (miazga) kambium międzywiązkowe łodygi, merystemy wierzchołkowe korzeni bocznych i pędów przybyszowych.

Tkanki stałe:

Powstają z komórek merystematycznych w wyniku ich różnicowania się. Są to tkanki dojrzałe, w których zazwyczaj nie dochodzi do podziałów komórkowych.Tkanki stałe mogą składać się z jednakowych komórek (tkanki jednorodne) lub z kilku rodzajów komórek lub elementów komórkowych (tkanki niejednorodne).

Różnicowanie się komórek można podzielić na dwa etapy: 1. Wzrost objętościowy i stopniową wakuolizację (tzn. powstawanie wakuoli lub wakuol spychających cytoplazmę na obrzeża komórki). 2. Wykształcanie się organelli komórkowych, takich jak chloroplasty czy amyloplasty, gromadzenie produktów przemiany materii np. barwników i olejków eterycznych oraz przekształcenia ścian komórkowych. W przypadku komórek drewna lub korka ostatecznym etapem różnicowania jest obumarcie protoplastu.

Do tkanek stałych zaliczają się: parenchyma, kolenchyma, sklerenchyma, ksylem, floem, epiderma, peryderma, utwory wydzielnicze, tkanka kalusowa.

Parenchymula- miękisz

Miękisz jest najpowszechniej występującym rodzajem tkanki w roślinach. Komórki miękiszowe zazwyczaj zawierają duże wakuole oraz plastydy np. amyloplasty w miękiszu spichrzowym lub chloroplasty w miękiszu asymilacyjnym. Ściany komórkowe komórek miękiszowych zazwyczaj są cienkie oraz zbudowane z pektyn, celulozy i hemiceluloz. Rzadko wytwarzane są wtórne ściany komórkowe.

Komórki miękiszu mają zdolność do dzielenia się i odróżnicowania w komórki merystematyczne (patrz merystemy wtórne).

Ze względu na pełnione funkcje wyróżnia się następujące rodzaje parenchymy: miękisz zasadniczy, miękisz asymilacyjny (chlorenchyma), miękisz spichrzowy, miękisz wodny i miękisz powietrzny (aerenchyma).

Miękisz zasadniczy występuje we wszystkich fragmentach rośliny, tj. łodygach, korzeniach, owocach i in.

Miękisz asymilacyjny zawiera chloroplasty, w których zachodzą reakcje fotosyntezy (asymilacji ditlenku węgla), największe jego ilości występują w liściach.

Miękisz spichrzowy magazynuje substancje zapasowe, takie jak skrobia (bulwy ziemniaka), białka (nasiona soi) i tłuszcze (nasiona słonecznika, rzepaku). Substancje zapasowe mogą być gromadzone w plastydach komórek miękiszowych lub w wakuolach, ewentualnie w cytoplazmie.

Miękisz wodny składa się z komórek zwierających olbrzymie wakuole, w których przechowywana jest woda. Występuje u kaktusów, gruboszy, aloesu itp.

Miękisz powietrzny występuje w organach często lub stale zanurzonych w wodzie, np. w liściach i łodygach roślin wodnych, korzeniach i łodygach roślin bagiennych. Komórki aerenchymy są luźno ułożone, a przestrzenie między nimi pełnią rolę magazynu gazów (ditlenku węgla, tlenu).

Kolenchyma-zwarcica

Jest tkanką wzmacniającą, składającą się z żywych komórek o nierównomiernie zgrubiałych wtórnych ścianach komórkowych. Zgrubienia ścian komórkowych występują najczęściej w kątach.

Kolenchyma występuje tuż po epidermą łodygi, wzdłuż nerwów liści (tzn. wzdłuż głównych wiązek przewodzących liści). W przeciwieństwie do sklerenchymy, występuje w młodych tkankach, a elastyczność ścian komórkowych kolenchymy powoduje, że organ może rosnąć na długość.

Wyróżniamy kolenchymę kątową, mającą wzmocnienia celulozowo-pektynowe w narożnikach - występuje np. u Solanum tuberosum, Salvia sclarea, oraz kolenchymę płatową, mającą wzmocnienia na stycznych powierzchniach kolejnych warstw komórek np. u Sambucus nigra.

Sklerenchyma- twardzica

Jest tkanką wzmacniającą, występuje wokół wiązek przewodzących łodyg i innych organów. Jej komórki są martwe i posiadają grubą ścianę komórkową. Występują dwa podstawowe kształty komórek sklerenchymatycznych tj. włókna i sklereidy.

Włókna. Są bardzo wydłużone, zazwyczaj komórki te osiągają około 1-2 mm długości przy 20 µm szerokości. Jednak w łodygach takich roślin jak len lub konopie ich długość może wynosić do 10 cm. Włókna tworzą wiązki, pasma, które mogą otaczać wiązki przewodzące (niektóre komórki wiązek przewodzących są pozbawione protoplastu, a więc zewnętrzne wzmocnienie pozwala na wzrost łodygi i rozwój rośliny).

Sklereidy to komórki o różnych kształtach. Występują albo pojedynczo, tzw. idioblasty, albo w grupach.

Ksylem- drewno

Należy do tkanek przewodzących i zarazem wzmacniających, ponieważ wiele jej elementów jest zdrewniałych, jest też tkanką niejednorodną, tzn składa się z kilku rodzajów komórek. Transportuje wodę i sole mineralne. U roślin wieloletnich, np. drzew i roślin bulwiastych wiosną, kiedy rośliny przerywają spoczynek zimowy ksylemem transportowane są substancje odżywcze z tkanek zapasowych do pąków.

Ksylem jest zbudowany z kilku rodzajów komórek: cewek, naczyń, włókien drzewnych i miękiszu drzewnego.

Cewki są wydłużone, zwężone na końcach, mogą mieć ukośne ściany poprzeczne (tzn. te oddzielające poszczególne komórki cewek). Mają mocno zdrewniałe ściany. Charakterystyczną cechą cewek jest budowa wtórnej ściany komórkowej, która odkłada się nierównomiernie tworząc zgrubień o różnych kształtach. Mogą to być zgrubienia pierścieniowate, spiralne, siatkowate. Mogą też tworzyć się i jamki.

Floem-Łyko

Należy do tkanek przewodzących i złożonych. Tworzą go cztery typy komórek: rurki sitowe, komórki towarzyszące (komórki przyrurkowe), włókna, komórki miękiszu. Poza funkcją przewodzącą, włókna floemu pełnią funkcję wzmacniającą.

Floemem (rurkami sitowymi) transportowane są substancje odżywcze.

Rurki sitowe zbudowane są z komórek nazywanych członami rurek sitowych. Poszczególne komórki są połączone końcami tworząc długie struktury. Końce stykających się komórek są zakończone porami, przez które łączą się protoplasty komórek, są to tzw. płytki sitowe. Komórki członów są żywe, jednak różnią się od pozostałych komórek brakiem jądra komórkowego i rybosomów, które zanikają podczas ich rozwoju. Jednak posiadają dużą wakuolę, wypełniającą wnętrze komórki.

Pory płytek sitowych są pokryte kalozą (śluz zbudowany z cząsteczek wielocukrów), która może spowodować zamknięcie naczyń i przerwanie transportu substancji odżywczych. Zjawisko takie ma miejsce jesienią, kiedy rośliny wieloletnie szykują się do wejścia w stan spoczynku, oraz w przypadku roślin ciętych (dlatego tak ważne jest podcięcie kupionych kwiatów).

Komórki towarzyszące pełnią funkcje pomocnicze dla rurek sitowych. Są to komórki żywe, połączone licznymi plazmodesmami z członami rurek sitowych. Nie biorą bezpośrednio udziału w transporcie substancji odżywczych, ale w przypadku zatkania członów rurek mogą czasowo przejąć ich rolę. Pośredniczą też w dostarczaniu do rurek sitowych cukrów wytworzonych w komórkach miękiszu.

Miękisz łykowy wypełnia przestrzeń pomiędzy poszczególnymi komórkami floemu.

Epiderma-skorka

Zaliczana jest do tkanek złożonych, zbudowana jest z komórek parenchymatycznych, komórek szparkowych, włosków (części nadziemne), włośników (części podziemne).

Epiderma stanowi najbardziej zewnętrzną warstwę rośliny, pełni rolę ochronną. W zależności od rodzaju rośliny i warunków środowiska jej budowa jest różna. Zbudowana jest z pojedynczej warstwy komórek.

Komórki parenchymatyczne epidermy są przezroczyste, nie zawierają chloroplastów, a ich ściany komórkowe są grubsze od strony zewnętrznej. Taka budowa ma na celu zwiększenie przepuszczalności światła w głąb liści i innych organów oraz utrudnienie parowania wody. Dodatkową cechą utrudniająca zbytni ubytek wody z tkanek jest kutynizacja ścian komórkowych nadziemnych organów rośliny, czyli odkładanie się w podpowierzchniowych warstwach ścian komórkowych kutyny (substancji nierozpuszczalnej zbudowanej z trudno rozpuszczalnych estrów kwasów tłuszczowych). Kutyna może być również odkładana na zewnętrznych warstwach epidermy tworząc tzw. kutykulę. W zależności od warunków środowiska do jakich przystosowała się roślina, warstwy kutyny i kutykuli mogą być cienkie lub bardzo grube. Epiderma korzeni nie jest pokryta kutykulą, ponieważ rolą tego organu jest pobieranie wody z gleby, a więc komórki muszą być przepuszczalne dla wody.

Komórki szparkowe są jedynymi komórkami epidermy posiadającymi chloroplasty. Mają inny kształt niż pozostałe komórki epidermy oraz nierównomiernie zgrubiałą ścianę komórkową, która jest grubsza od strony poru. Dwie sąsiadujące komórki szparkowe budują aparat szparkowy. Komórki epidermy występujące tuz obok komórek szparkowych to tzw. komórki przyszparkowe. Bezpośrednio pod aparatem szparkowym znajduje się wolna przestrzeń. Rolą aparatów szparkowych jest ułatwienie wymiany gazowej pomiędzy rośliną i środowiskiem oraz regulacją gospodarki wodnej rośliny. Zazwyczaj więcej aparatów szparkowych obserwuje się na spodniej stronie liści. Warto zaznaczyć, że u różnych roślin budowa komórek szparkowych jest inna. Najczęściej występują komórki szparkowe o kształcie fasoli, które mają pogrubioną ścianę komórkową od strony poru, a widziane z boku maja kształt trójkąta. U traw komórki szparkowe są wydłużone, a ich ściana komórkowa jest cienka na końcach i gruba pośrodku.

Włoski (trichomy) są to wystające ponad powierzchnię epidermy przedłużenia komórek. Obserwuje się duże zróżnicowanie budowy i funkcji włosków. Mogą być żywe lub martwe. Pod względem budowy wyróżnia się włoski jednokomórkowe, wielokomórkowe, proste, rozgałęzione, różnokształtne. W zależności od funkcji włoski dzieli się na wydzielnicze, włośniki, ochronne (chronią przed utratą wody, zbyt intensywnym nasłonecznieniem lub roślinożercami - kolce).

Włośniki są włoskami występującymi na skórce korzenia, w strefie włośnikowej. Zbudowane są z jednej żywej, wydłużonej komórki. Posiadają cienką ścianę komórkową i olbrzymią wakuolę. Ich funkcją jest zwiększanie powierzchni chłonnej korzenia i pobieranie wody z gleby. Nie występują u roślin wodnych lub przystosowanych do warunków podmokłych.

Peryderma-korkowica

Występuje u roślin o wtórnym przyroście na grubość. W starszych organach, takich jak łodyga lub pędy zastępuje epidermę, która ulega rozerwaniu. Jest tkanką niejednorodną Składa się z wielu warstw, w skład których wchodzi merystem wtórny (felogen, miazga korkotwórcza, korkorodna), korka (felem, komórki martwe) i felodermy (komórki żywe).

Felogen powstaje z odróżnicowanych komórek miękiszowych lub floemu. Komórki floemu dzielą się peryklinarnie, odkładając na zewnątrz korek (który stanowi główny produkt felogenu) i do wewnątrz felodermę.

Korek (felem) zbudowany jest z komórek martwych, wypełnionych powietrzem. Ściany komórkowe zawierają suberynę lub są zdrewniałe. Komórki korka są bardzo gęsto upakowane i ściśle przylegają do siebie, tworząc wiele warstw. Dzięki suberynie (substancja hydrofobowa zbudowana z długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i ich pochodnych) korek jest warstwą nieprzepuszczalną dla wody i powietrza, natomiast dzięki zdrewnieniu jest twardy i wytrzymały. W warstwie korka mogą występować przetchlinki, czyli miejsca o luźnym ułożeniu komórek, przepuszczalne dla powietrza i wody.

Feloderma zbudowana jest z cienkiej warstwy komórek

miękiszowych.

Tkanka kalusowa- Kalus

Jest to tkanka przyranna. Jej rola jest zasklepienie zranionego miejsca. Może powstawać w wyniku odróżnicowania się komórek tkanek stałych, np. miękiszowych lub z komórek kambium, jeśli znalazło się w obrębie rany.

Czas, jaki potrzebny jest do zarośnięcia rany zależy od jej wielkości, od warunków, w jakich ona rośnie, a także od rodzaju rany. Rany o gładkiej, nieposzarpanej powierzchni zarastają kallusem szybciej. Badania wykazały, że w ciemności kallus rośnie szybciej. Szybciej rośnie także w warunkach dużej wilgotności powietrza. Ostatecznie kallus doprowadza do zarośnięcia całej rany, a powstające nad nim kambium wytwarza jednolitą warstwę, z której następnie wytwarzane są tkanki drewna i łyka, jednak nowo powstałe warstwy drewna nie zrastają się ze starymi. I chociaż z czasem, po wielu latach, nie widać już z zewnątrz na pniu śladu po ranie, to jednak na przekroju poprzecznym pnia widoczna jest wyraźna granica między starymi i nowymi przyrostami.

Części kallusa wystawione na działanie światła zawierają chlorofil. Mogą też wytwarzać się w kallusie młode pączki, a z nich wyrastają pędy. Czasami kallus rozrasta się bardzo bujnie, doprowadzając do powstania narośli o nieprawidłowych kształtach.

Kallus występuje głównie u roślin nagonasiennych i okrytonasiennych. Znacznie rzadziej spotyka się go u plechowców i paprotników.

Jest to tkanka niezróżnicowana zbudowana z komórek parenchymatycznych, jednak w warunkach kultur in vitro mogą wykształcać się w niej inne tkanki, np. floem, ksylem, epiderma.

Typy aparatów szparkowych

• typ Mnium - występuje u mchów i paproci. Komórki szparkowe fasolowate, zgrubiałe ściany zewnętrzne, ruch w kierunku prostopadłym do powierzchni skórki

• typ Amaryllidaceae lub Helleborus u większości okrytonasiennych. Komórki szparkowe fasolowate, zgrubiałe ściany komórkowe od strony szparki. Ruch równoległo-prostopadły.

• typ Gramineae - występuje głównie u traw i turzyc.

KORZEŃ - jest organem, który podczas kiełkowania nasienia rozwija się pierwszy. Swoje liczne działania pełni dzięki licznym rozgałęzieniom rozchodzącym się w glebie.
KORZEŃ GŁÓWNY rośnie na przedłużeniu pędu rośliny, wydłuża się pionowo i zagłębia w ziemię. Gdy korzeń główny osiągnie odpowiednią długość i grubość, wyrastają
KORZENIE BOCZNE, rozrastające się poziomo lub ukośnie w glebie. Od korzeni bocznych kolejno odrastają ODGAŁĘZIENIA dalszych rzędów.

Rozrastające się w glebie korzenie tworzą SYSTEM KORZENIOWY. Rozróżnia się 2 podstawowe typy systemu korzeniowego:
- palowy - tworzy silnie rozbudowany korzeń główny, rosnący pionowo i mający wiele, znacznie mniejszych korzeni bocznych (sosna, marchew...)

- wiązkowy - składa się z licznych, prawie jednakowych, cienkich korzeni; BRAK jest korzenia głównego, który wcześnie zanika, a jego miejsce zajmuje PĘK korzeni bocznych i przybyszowych (trawy, rośliny jednoliściennych)

- korzenie wielu roślin (sosny, dębu) współżyją z niektórymi grzybami; współżycie to nazywamy mikoryzą. Korzenie roślin motylkowych współżyją z bakteriami asymilującymi azot atmosferyczny.
Całkowita powierzchnia systemu korzeniowego na ogół przewyższa powierzchnię nadziemnej części rośliny.
Układ systemu korzeniowego i jego zasięg w glebie zależą od warunków środowiska życia rośliny:
- na glebach PIASZCZYSTYCH, o głęboko zalegającej wodzie gruntowej, rośliny wytwarzają korzenie głębokie, wrastające w podłoże
- na glebach dostatecznie wilgotnych mają korzenie rozbudowane wszerz, położone poziomo i płytko.

Korzeń roślin nasiennych wydłuża się dzięki intensywnie dzielącym się KOMÓRKOM TKANKI TWÓRCZEJ (merystematycznej) wierzchołka wzrostu korzenia. Taki typ wzrostu, polegający na wydłużeniu się jedynie części szczytowej w wyniku działania merystemu wierzchołkowego, nosi nazwę WZROSTU WIERZCHOŁKOWEGO (STREFA PODZIAŁOWA).
Wzrost korzenia jest powodowany działalnością tkanki twórczej zlokalizowanej w szczytowej jego części. Tkankę twórczą osłania czapeczka zbudowana z komórek miękiszowych sukcesywnie złuszczających się. Jej zadaniem jest zapobieganie urazom mechanicznym tkanki twórczej podczas przesuwania się korzenie w glebie. W wyniku podziałów komórek marystemu wierzchołkowego powstają wszystkie tkanki korzenia.

Część korzenia zawierające zgrupowanie komórek twórczych nasi nazwę stożka wzrostu. Powyżej niego znajduje się STREFA WYDŁUŻANIA, nazywana inaczej strefą wzrostu utworzoną przez niezróżnicowane, szybko rosnące komórki, a dalej STREFA RÓŻNICOWANIA SIĘ KOMÓREK, odpowiadająca strefie włośnikowej. W obrębie tej strefy zachodzą procesy różnicowania się komórek, polegający na zmianach ich struktury w wyniku specjalizowania się do pełnienia określonych funkcji.

Za strefą wzrostu znajduję się kilkucentymetrowa STREFA DOJRZEWANIA KOMÓREK, zwana inaczej strefą WŁOŚNIKOWĄ. Tu następuje zróżnicowanie się komórek w tkanki stałe. Ta strefa pełni GŁÓWNE FUNKCJE KORZENIA, dzięki włośnikom.

Z peryferycznie położonych komórek w strefie różnicowania się korzenia powstaje tkanka okrywająca - SKÓRKA, zwana tu ryzodermą. Stanowi ją jedna warstwa cienkościennych komórek, ściśle do siebie przylegających, zawierających żywy protoplast. Ich celulozowe ściany tworzą charakterystyczne uwypuklenia, zwane WŁOŚNIKAMI, za pomocą których pobierana jest z gleby woda z solami mineralnymi.

Pod tkanką okrywającą znajduje się tkanka miękiszowa, którą tworzą cienkościenne, żywe komórki tworzące luźne układy, wskutek czego powstają liczne przestwory międzykomórkowe ułatwiające wymianę gazową.
Obszar ten w korzeniu nosi nazwę kory pierwotnej. Najbardziej wewnętrzna warstwa kory pierwotnej, nosząca nazwę śródskórni (endodermy) zbudowana jest z drobnych komórek, których ściany sukcesywnie ulegają lignifikacji, a same komórki są martwe. Pośród nich, w ściśle określonych miejscach, położone są komórki pozbawione zgrubień skorkowaciałych i zdrewniałych (tzw. komórki przepustowe), którymi woda pobierana przez włośniki dostaje się do centralnej części korzenia.
Centralną część korzenia stanowi walec osiowy, którego pierwsza warstwa zachowuje charakter twórczy i nosi nazwę okolnicy (perycyklu). Warstwa ta daje początek korzeniom bocznym. Pozostałą część walca osiowego wypełnia tkanka miękiszowa, wśród której znajdują się zespoły komórek o charakterystycznej budowie, spełniające funkcje przewodzenia wody i asymilatorów. Zespoły tych komórek to wiązki przewodzące. W korzeniu wiązki sitowe (floem) i naczyniowe (ksylem) tworzą NIEZALEŻNE pasma, przy czym leżą one w stosunku do siebie na przemian, tworząc układ naprzemianległy promienisty.

FUNKCJE

- zaopatrywanie rośliny w wodę
- rozpuszczalne w niej sole mineralne czerpane z gleby
- przytwierdzanie rośliny do podłoża
- utrzymanie rośliny w pozycji pionowej
- starsze partie korzeni pełnią funkcje magazynów związków zapasowych
- niektórym roślinom korzenie służą do wegetatywnego rozmnażania
- korzenie oddechowe
- korzenie chłonące wodę i parę wodną z powietrza
- u niektórych roślin pełni jeszcze inne dodatkowe funkcje, np.: u burak, marchwi lub dalii jest organem spichrzowym, w którym roślina gromadzi substancje zapasowe
- korzeń pewnych storczyków mających bardzo silnie zredukowane liście spełnia rolę organu asymilacyjnego
- u lian bywa on organem czepnym
- korzenie kurczliwe, spotykane, np.: u lilii, mają zdolność- kurczenia się, wskutek czego mogą wciągać- roślinę głębiej w glebę

---