• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Odkrywanie tajemnic rozwoju płatka kwiatowego

    07.04.2010. 18:27
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Kwiaty zachwycają nie tylko wspaniałymi kolorami czy zapachami, ale także kształtami koron. Interesują nie tylko florystów, ale i botaników, którzy szukają m.in. czynników odpowiedzialnych za egzotyczne i niecodzienne kształty ich płatków. W badaniach naukowcom przychodzą z pomocą najnowsze techniki biologii molekularnej i genetyki oraz metody symulacji komputerowych. Magdalena Raczyńska, doktorantka z Zakładu Biofizyki i Morfogenezy Roślin Uniwersytetu Śląskiegom realizuje projekt badawczy dotyczący wzrostu i orientacji podziałów komórkowych w rozwoju płatka kwiatowego.

    Badania w ramach grantu promotorskiego nadzoruje dr hab. Jerzy Nakielski. Projekt został nawiązany we współpracy z prof. E. Coenem z John Innes Centre w Norwich, dzięki uprzejmości którego otrzymano nasiona badanych roślin.

    Celem badania jest charakterystyka układu komórek oraz określenie przebiegu głównych kierunków wzrostu w płatkach Antirrhinum majus - kwiatu o symetrii grzbiecistej. To jedna z trzech zasadniczych form symetrii kwiatów.

    Zawilec gajowy czy tulipan posiadają promienistą symetrię kwiatów - to znaczy, że mają przynajmniej dwie płaszczyzny symetrii. Płaszczyzny te dzielą kwiaty na połowy, które są swoim lustrzanym odbiciem. Z kolei paciorecznik czy fiołek afrykański to kwiaty niesymetryczne, nieposiadające ani jednej płaszczyzny symetrii.

    Naukowcy wyróżniają także kwiaty posiadające tylko jedną płaszczyznę symetrii. To kwiaty grzbieciste. Ich przedstawicielami są m.in. rośliny motylkowe i storczyki.

    "Symetria grzbiecista jest ewolucyjnie młodsza i bardziej zaawansowana od symetrii promienistej. Powstawała prawdopodobnie w wyniku przystosowania się roślin do owadopylności. Kwiaty grzbieciste są o wiele bardziej atrakcyjne dla owadów" - wyjaśnia Magdalena Raczyńska.

    Antirrhinum majus - lwia paszcza to jednoroczna ozdobna roślina ogrodowa, znana z charakterystycznych dwuwargowych kwiatów. W biotechnologii i genetyce uważana jest za roślinę modelową, pomagającą badać procesy kształtowania się organów roślinnych. Już w XIX wieku Darwin i Mendel wykorzystywali ją w badaniach nad dziedzicznością, a w II poł. XX wieku wyizolowano z niej pierwszy transpozon - tzw. wędrujący gen, który może przemieszczać się na inną pozycje w genomie tej samej komórki.

    Doktorantka UŚ prowadzi zarówno badania empiryczne, jak i symulacje komputerowe obrazujące rozwój płatka.

    Obserwuje nie tylko komórki w epidermie - tkance okrywającej płatki dzikiej formy Antirrhinum majus, ale także dwóch jej mutantów - backpetals i cycloidea dichotma, charakteryzujących się, dzięki wyłączeniu pewnych genów, odmienną od dzikiej formy symetrią kwiatów bądź płatków.

    "W ramach badań empirycznych stosuję technikę barwienia płatków w całości i mikroskopię fluorescencyjną. Z kolei symulacje opieram na metodzie tensora wzrostu" - opowiada badaczka. Układy komórek obserwuje pod mikroskopem m.in. pod kątem orientacji podziałów komórkowych czy wielkości grup komórek.

    Z kolei badania modelowe opierają się na zastosowaniu tensora wzrostu. "To narzędzie badawcze opracowane przez prof. Zygmunta Hejnowicza opierające się na założeniu, że istnieje pewne pole prędkości wzrostu, które determinuje sposób wzrostu organów w poszczególnych rejonach. W zależności od pozycji w tym polu różne części organu mogą rosnąć w różny sposób np. w danym kierunku szybciej niż w innych" - wyjaśnia Raczyńska.

    Jak przypomina, z dotychczasowych badań prowadzonych na świecie wynika, że tożsamość i symetrie płatków uwarunkowane są genetycznie. Jednak to wzrost ma bezpośredni wpływ na zróżnicowanie wielkości, kształtów i symetrii płatków. Badaczka chce poznać odpowiedź na pytanie dotyczące zależności między aktywnością genów a wzrostem, który oddziałuje na tempo i orientację podziałów komórkowych czy zmiany w rozmiarach i kształcie komórek.

    Jak mówi Magdalena Raczyńska, badania mają charakter poznawczy. "Mam nadzieję, że pomogą jeszcze lepiej zrozumieć biofizyczne postawy wzrostu i mechanizmów rozwoju korony tego gatunku - wyjaśnia. - Być może poznanie mechanizmów rozwoju kwiatu pozwoli w przyszłości na manipulowanie kształtami kwiatów. To jednak bardzo dalekosiężne plany".

    Zakończenie prac zaplanowano na koniec 2010 roku.

    Źródło:
    PAP - Nauka w Polsce

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Kwiat grzbiecisty (ang. dorsiventral, zygomorphic, łac. zygomorphicus)– kwiat posiadający taką budowę i układ poszczególnych części okwiatu, że ma tylko jedną płaszczyznę symetrii. Kwiaty grzbieciste są bardziej zaawansowane ewolucyjnie, niż kwiaty promieniste posiadające dwie lub więcej osi symetrii. Występują np. w rodzinie bobowatych, storczykowatych, jasnotowatych i w wielu innych. Kwitnienie, okres kwitnienia, okres dojrzałości – u roślin nasiennych okres, w którym dochodzi do wytworzenia kwiatów. Rośliny w początkowym okresie wzrostu nie są w stanie wytworzyć kwiatów. Czas ten określany jest jako okres młodociany lub juwenilny, a jego długość zależy od gatunku rośliny oraz warunków w jakich następuje jej wzrost. Niektóre rośliny mogą przejść w fazę generatywną już po kilku dniach wzrostu, inne mogą wytworzyć kwiaty dopiero po kilkudziesięciu latach rozwoju młodocianego. Niektóre rośliny wytwarzają kwiaty tylko raz w życiu. Są to rośliny monokarpiczne, które po kwitnieniu starzeją się i obumierają. Zalicza się do nich rośliny jednoroczne, niektóre dwuletnie oraz część roślin wieloletnich. Drugą grupę stanowią rośliny polikarpiczne, które po osiągnięciu dojrzałości kwitną wielokrotnie. Przechodzenie do fazy dojrzałości może zachodzić stopniowo w kolejnych pędach. Pierwsza zakwitają pędy położone najwyżej,a pędy w dolnych partiach rośliny dłużej pozostają w fazie młodocianej. Stopniowe przechodzenie części rośliny w fazę dojrzałości określa się jako zjawisko topofizy. Symetria z poślizgiem – przekształcenie izometryczne płaszczyzny lub przestrzeni będące przemiennym złożeniem symetrii i przesunięcia. Na płaszczyźnie symetria z poślizgiem sprowadza się do złożenia symetrii osiowej i przesunięcia o wektor równoległy do osi symetrii. W przestrzeni symetria z poślizgiem jest złożeniem symetrii płaszczyznowej i przesunięcia o wektor równoległy do płaszczyzny symetrii.

    Kwiat języczkowy (łac. ligulatus, ang. ligular, ligulate) – kwiat grzbiecisty, którego płatki korony zrośnięte są w dolnej części w rurkę, a w górnej części wyciągnięte w spłaszczony języczek. Kwiaty języczkowe występują np. w rodzinie astrowatych, wchodząc w skład kwiatostanu zwanego koszyczkiem. Koszyczek ten może składać się z samych kwiatów języczkowych, jak np. u mniszka, lub z samych kwiatów rurkowych. Najczęściej jednak w środku koszyczka znajdują się kwiaty rurkowe, zaś kwiaty języczkowe znajdują się na brzegu koszyczka. Często kwiaty te są większe od kwiatów rurkowych wewnątrz koszyczka i barwniejsze, pełniąc rolę powabni. Często też są płone. Kwiat rurkowaty – kwiat promienisty, mający dwie lub więcej płaszczyzn symetrii, o okwiecie rurkowatym lub lejkowatym. Ten typ kwiatów występuje np. w rodzinie astrowatych, wchodząc w skład kwiatostanu zwanego koszyczkiem. Koszyczek ten może składać się z samych kwiatów języczkowych, lub z samych kwiatów rurkowych, jak np. u ostów. Najczęściej jednak w środku koszyczka znajdują się kwiaty rurkowe, zaś kwiaty języczkowe znajdują się na brzegu koszyczka. Korona w kwiatach rurkowych jest zrosła, również zrośnięte pręciki tworzą rurkę wokół szyjki słupka.

    Symetrie cechowania: Symetrie cechowania należą do klasy symetrii wewnętrznych, czyli nie będących symetriami czasoprzestrzennymi. Należą one do klasy symetrii lokalnych, które są zależne od punktu w czasoprzetrzeni. Na podstawie twierdzenia Noether generują one wielkości które są zachowane. Symetrie cechowania możemy wprowadzić korzystając z wolnych stopni swobody teorii, które z kolei uzyskaliśmy wprowadzając dodatkowe zmienne. Teoretycznie można stworzyć fizykę bez symetrii cechowania, korzystając jedynie z funkcji niezmienniczych, jednak symetrie cechowania pozwalają na znacznie prostszy opis, gdyż działają w sposób liniowy, natomiast na zmienne fizyczne należy nałożyć z reguły nieliniowe lub wręcz nielokalne więzy. Poza tym jeżeli korzystamy ze zmiennych fizycznych istotne symetrie globalne jak na przykład symetria Poincare, są zazwyczaj niejawne, co powoduje znaczne trudności w interpretacji teorii. Paraboloida hiperboliczna to nieograniczona powierzchnia drugiego stopnia posiadająca jedną oś symetrii i dwie płaszczyzny symetrii, jedna z dwóch odmian paraboloidy obok paraboloidy eliptycznej.

    Wzrost i rozwój roślin – proces wzrostu i rozwoju zachodzące jednocześnie lub oddzielnie w organizmie rośliny. Przez wzrost w fizjologii rozwoju rozumie się proces nieodwracalnego powiększania ciała rośliny. Wzrost zachodzi w określonych strefach rośliny w wyniku podziałów komórek i zwiększania ich objętości. Rozwój rozumiany szeroko obejmuje zarówno wzrost, jak i różnicowanie, tworzenie wzorca i morfogenezę. W sensie wąskim rozwój obejmuje różnicowanie, a morfogeneza jest efektem wzrostu i różnicowania. Ksenomorfizm – występowanie minerałów w postaci kryształów o symetrii nie odpowiadającej ich budowie wewnętrznej.
    Minerał ma obcy kształt a jego postać jest uwarunkowana kształtami osobników sąsiadujących = minerał allotriomorficzny, anhedralny.


    Wzrost intruzywny – specyficzny sposób wzrostu komórki roślinnej. Rosnąca komórka wsuwa się pomiędzy dwie komórki. Blaszka środkowa dwóch sąsiadujących komórek pomiędzy jest rozpuszczana przez enzymy wydzielane przez wrastającą komórkę. Wsunięcie rosnącej komórki następuje prawdopodobnie dzięki wystąpieniu naprężeń rozciągających. W wyniku wzrostu intruzywnego następuje zerwanie istniejących plazmodesm, zostają one odtworzone po połączeniu ścian komórkowych z wrastająca komórką.

    Symetria środkowa o środku P (symetria względem punktu P) – odwzorowanie geometryczne SP prostej, płaszczyzny lub przestrzeni takie, że SP(Q) = R wtedy i tylko wtedy, gdy punkt P, nazywany środkiem symetrii środkowej, jest środkiem odcinka QR. Punkty Q i R nazywa się punktami symetrycznymi względem środka symetrii P.

    Dodano: 07.04.2010. 18:27  


    Najnowsze