الفرق بين تشريح أنظمة النمو في النبات

يعد الساق أحد أعضاء النبات الذي يتمثل بحمل الأغصان والأوراق والثمار أما الجذور التي تتواجد تحث الأرض تحمل فقط شعر الجذور، ولكل منهما وظيفة محددة من خلال تركيبتهما الهيكلية، كما أنّ النسيج الوعائي  للساق يتكون من أنسجة معقدة من نسيج الخشب واللحاء والتي تحمل الماء والمغذيات لأعلى ولأسفل بطول الساق ويتم ترتيبها في خيوط مميزة تسمى الحزم الوعائية، فيتمثل النظام المحوري في الساق الداعم لعملية النمو في النبات.

الفرق بين البنية التركيبية للساق والجذر

يتم هنا النظر في الساق الأساسي مع الأنسجة التي تشكل المراحل الأولى من السماكة الثانوية، ويحتوي الجذع الأساسي مثل الجذر على بشرة وقشرة ولكن غالبًا ما تكون طبقة حدية مميزة مثل الجلد الباطن غير مرئية، ونادر الحدوث ولكن اللحمة موجودة بشكل متكرر، وفي بعض الأحيان توجد طبقة تشبه الأدمة الداخلية ولكنها تفتقر عادةً إلى شرائط كاسباريان وتسمى عادةً غمد الجلد الباطني أو غمد النشا.

يتبع نظام الأوعية الدموية وهذا يبدأ كحزم وعائية فردية في كل من  أحادية الفلقة وثنائية الفلقة، وعلى عكس الجذر يتم توجيه أقطاب الخشب الأولي نحو المركز وأقطاب اللحاء الأولي إلى الجانب الخارجي في معظم الحالات، وغالبًا ما يكون المركز عبارة عن نسيج أرضي برنشيمي ولكنه قد يكون أجوفًا، ومرة أخرى على عكس الجذور فإنّ الغالبية العظمى من الأنواع تنبع من العقد حيث تظهر الأوراق وقد توجد براعم إبطية وهناك اختلافات في أحادية الفلقة.

تنشأ البراعم والبراعم الجانبية في الأنسجة الخارجية على عكس الجذور الجانبية الداخلية، ومعظم النباتات ثنائية الفلقة وعاريات البذور بما في ذلك النباتات الحولية وحتى سريعة الزوال تظهر درجة من السماكة الثانوية في سيقانها، ويمكن أن يبدأ هذا في وقت مبكر جدًا وقد يظهر على بعد بضعة سنتيمترات أسفل قمة التطورية، ومن السهل التغاضي عن أنّ الأجزاء المختلفة من النبات لها أعمار مختلفة وتظهر درجات متفاوتة من التطور الثانوي.

تحدد البشرة في السيقان الأولية والتي غالبًا ما تكون مشابهة جدًا لتلك الموجودة في ورقة نفس النوع، ويتبع ذلك داخليًا الأنسجة القشرية والتي قد تحتوي طبقاتها الخارجية جنبًا إلى جنب مع الخلايا الحامية في البشرة على البلاستيدات الخضراء -وهي سمة غير متوفرة في الجذر-.

غالبًا ما توجد بعض الخلايا التي تعمل كحدود فسيولوجية بين القشرة والشاشة وتشكل أسطوانة (غمد باطن الجلد وغمد نشا)، وقد تكون متميزة شكليًا على أنّها طبقة داخلية حقيقية، ولكنها بشكل عام خلايا الحمة رقيقة الجدران وممدودة محوريًا وفي بعض الأحيان لا يمكن تمييزها كطبقة منفصلة، ويمكن أن توجد تقوية الأنسجة في القشرة أو حول محيط الشاهدة (عادة ما تكون مرتبطة باللحاء) أو في كلا الموضعين، وعادة ما تكون هذه الأنسجة في شكل مجموعات من الخلايا مرتبة محوريًا تشبه العصي مع وجود فجوات بينها، وفقط في السيقان ذات النمو المحدود للغاية في السماكة تشكل أسطوانة كاملة وهذا فقط عندما يتوقف النمو الأولي والثانوي.

ترتيب الأوعية في الساق

يمكن أن تستوعب حزم الأوعية الدموية مجموعة متنوعة من الترتيبات، ففي ثنائية الفلقة وعاريات البذور وعادة ما تحتل حلقة واحدة وفقط في الجانب الداخلي من القشرة، وفي أحادي الفلقة قد تشكل حلقة واحدة أو قد تبدو مبعثرة في عدة حلقات إلى عدة حلقات أو تكمن دون ترتيب واضح في نسيج الأرض المركزي، حيث إنّ امتلاك عدة حلقات من حزم الأوعية الدموية ليس من اختصاص وحيدة الفلقة فتمتلك العديد من عائلات ثنائية الفلقة هذا النوع من الترتيب لا سيما تلك التي تحتوي على أعضاء متسلقة وكذلك في نبات الفليفلة.

عندما لا تكون الحزم الوعائية مبعثرة يكون مركز الجذع عادةً برنشيميًا وغالبًا ما تكون الخلايا رقيقة الجدران ولكن نادرًا ما تكون محشورة في السيقان الناضجة في بعض الأنواع، وقد تحتوي هذه المنطقة المركزية التي تشبه اللب على بعض الخلايا المتصلبة أو الخلايا الحمة ذات الجدران السميكة (الخشنة)، وفي بعض النباتات تنكسر الحمة المركزية لتشكل قناة، وقد تعبر أغشية الخلايا النجمية المتخصصة مثل هذه القنوات وفي بعض النباتات توجد أيضًا أغشية مرتبة محوريًا.

نظام الأوعية الدموية المحوري في الساق

تحتوي معظم السيقان ثنائية الفلقة على عقد حيث تلتصق الأوراق وبها فجوات أوراق في نظام الأوعية الدموية المحوري، وتصبح فجوات الأوراق أكثر وضوحًا عند حدوث بعض السماكة الثانوية، وتحتوي كل ورقة عادة على برعم في إبطها، وإذا تطور البرعم الإبطي تتشكل فجوة فرع أيضًا، ولا تحمل الدارات الداخلية عادةً براعم إلّا إذا ظهرت بشكل عرضي، وتحتوي أحادي الفلقة على مجموعة من أنواع تنظيم النمو.

قد يكون لديهم عقد حيث يتم ربط الأوراق كما هو الحال في الأعشاب، أو قد لا يمكن تمييز عقدة رسمية في الهيكل الداخلي على الرغم من أنّ الأوراق تبدو وكأنها مرتبطة بالساق بطريقة مماثلة لتلك الخاصة بالنباتات العقدية عند النظر إليها من الخارج كما هو الحال في النخيل وعادة ما تكون البراعم الإبطية موجودة، ونظرًا لعدم وجود كامبيوم تم تطويره داخل أو بين الحزم الوعائية الفردية في أحادية الفلقة لا تتشكل فجوات ورقة أو فرع.

لحاء النقل داخل النظام المحوري

يلعب نظام الأوعية الدموية في النبات دورًا محوريًا في توصيل العناصر الغذائية إلى الأعضاء البعيدة، وقدمت الاكتشافات الحديثة نظرة ثاقبة جديدة للدور الجديد للوصلة الوراثية واللحاء من حيث نقل وإيصال الجزيئات الكبيرة للمعلومات بما في ذلك البروتينات ومجمعات البروتين النووي، ويشار إلى أنّ اللحاء قد يعمل كقناة للتواصل بين الأعضاء، وداخل السيقان يتم نقل قدر كبير من الاستيعاب من خلال النظام المحوري إلى الأحواض المحلية أو البعيدة.

داخل لحاء النقل يتراوح قطر الأنابيب الغربالية بين 10 و 25 ميكروميتر والخلايا المصاحبة لها يتراوح قطرها بين 15 و 38 ميكروميتر، ومن الواضح أنّ أنابيب الغربال الموجودة في لحاء النقل أكبر من أنابيب الغربال المقابلة في تحميل اللحاء في هذا النوع.

تم دراسة مسار أنظمة الأوعية الدموية في السيقان أحادية الفلقة لسنوات عديدة وهي قيد البحث النشط في الوقت الحاضر، ومكنت تقنيات الفحص المجهري الحديثة بما في ذلك التألق والفحص المجهري متحد البؤر وتصوير إطار المكدس للمواد الكاملة والمقطعة الباحثين من فهم التعقيد الحقيقي للعديد من السيقان بما في ذلك النخيل والبندانا لأول مرة، ومع توفر تقنيات أحدث وأكثر قوة يظهر مجال جديد من علم التشريح المقارن في دراسة أنظمة الأوعية الدموية بأكملها، وقد تظهر نتائج هذه الدراسة جيدًا الأنواع الأساسية التي تكمن وراء الانقسامات التطورية الرئيسية في المملكة النباتية.

داخل الحزم الوعائية يُظهر اللحاء والخشب في الأنظمة الأولية الأنظمة المحورية للخلايا فقط، والأشعة هي سمة من سمات التطور الثانوي، كما يحتوي اللحاء الموجود في عاريات البذور على خلايا غربالية متطورة مع مناطق غربال والخلايا الزلالية المرتبطة بها، وفي كاسيات البذور يتم استبدال الخلايا الزلالية بالخلايا المصاحبة، ويعتقد أولئك الذين يدرسون اللحاء أنّه يمكن ملاحظة التسلسل التطوري من الأنظمة التي تكون فيها الخلايا المصاحبة محددة بشكل سيئ.

كما تتواصل عناصر أنبوب الغربال من خلال مناطق غربال متناثرة إلى حد ما على جدران مائلة إلى أكثر الأنظمة تقدمًا حيث تكون ألواح الغربال جيدة جدًا، وتُعرّف وتشكل الجدار الطرفي المستعرض بين العناصر في أنبوب الغربال والذي يتم فيه تطوير الخلايا المصاحبة جيدًا، ونظرًا لأنّ عضو أنبوب الغربال المتقدم لا يحتوي على نواة فإنّ تنظيم العنصر يتم بواسطة الخلية المصاحبة النواة المجاورة له، وقد يؤدي الضرر الذي يلحق بالخلية المصاحبة في هذا النظام إلى فشل العنصر الذي يوجهه.

يمكن رؤية ألواح الغربال بسهولة في عدد من النباتات خاصة تلك التي تحتوي على أنابيب غربال ذات قطر كبير وخير مثال على ذلك هو القرعيات، كما في الورقة يُطلق على اللحاء المتشكل الأول في السيقان اسم لحاء أولى، وغالبًا ما يكون وظيفيًا لفترة قصيرة فقط لأنّه عادةً ما يميز في مناطق التمدد والاستطالة السريع للخلايا وغالبًا ما يصبح مضغوطًا ولكن ليس قبل نضوج اللحاء الثانوي الذي يتطور لاحقًا.