نظام النمو القمي في النباتات

نظام النمو القمي في النبات هو جزء هوائي ومنتصب من جسم النبات الذي ينمو لأعلى، وعادة ما يكون فوق التربة ويتطور من السّاق الجنينيّة من الجنين، حيث يتكون من الساق والفروع والأوراق والزهور والفواكه والبذور.

القمة النامية في النباتات

القمة النامية في النبات هي الجزء الطرفي على شكل قبة من النبتة، وتتكون من نسيج إنشائي يسمى النسيج الإنشائي القمي المسؤول عن تطوير وتمييز الأنسجة الدائمة الأولية ويسبب نموًا في الطول بشكل أساسي، وهي مقسمة إلى منطقتين وهما:

1- الغلاف أو الغلالة (Tunica): وهي منطقة خارجية من قمة النبتة سمكها 1-3 طبقات، كما إنّه يؤدي إلى ظهور البشرة وهو مسؤول عن نمو السطح ولا تنقسم خلاياه إلّا بشكل عكسي.

2- الجسم (Corpus): وهي المنطقة الداخلية متعددة الطبقات من الخلايا التي تنقسم في جميع الاتجاهات، كما إنّها تؤدي أخيرًا إلى الكامبيوم الأولي (تشكل نسيجًا وعائيًا) والنسيج الإنشائي الأساسي (تشكل نسيجًا أرضيًا)، وتشكل هذه الخلايا أيضًا أوراق بدائية (ورقة نامية حديثًا).

تنشأ الفروع من البراعم الإبطية الموجودة في إبط الأوراق، وكل برعم إبطي هو برعم صغير ومضغوط وغير مكتمل النمو ومغطى بعدد كبير من بدائية الأوراق المتداخلة، وتتضخم الأجزاء الداخلية من هذا البرعم وتتطور إلى فرع، ولذلك فإنّ تطور الفروع خارجي (exo = خارج).

إنّ الطور المشيجي للطحالب والحزازيات المنبطحة والنباتات البوغية للعديد من النباتات العليا لها جذع أو جذع مبكر مع خلية واحدة في طرفها أو قمتها والتي تنشأ منها جميع أنسجة الجذع، وعادة ما تكون هذه الخلية القمية من أربعة جوانب (رباعي السطوح) مع ثلاثة وجوه موجهة لأسفل والرابعة تغطي القمة، ويتم قطع الخلايا الابنة باستمرار بالتتابع من الوجوه الداخلية الثلاثة وتحافظ الخلية القمية على شكلها رباعي السطوح.

في سلالات الخلايا المشتقة من الخلايا الوليدة قد تظل مستويات الانقسام موجهة بطريقة منتظمة إلى حد ما، بحيث يمكن التعرف على القطاعات الثلاثة في الجذع لبعض المسافة أسفل القمة، ويحدث هذا النمط الأساسي في ترتيب أوراق بعض الطحالب التي تقع في ثلاثة صفوف، ومع ذلك في العديد من النباتات لا تظهر مستويات التقسيم في الجزء السفلي من القمة أي ارتباط معين مع مستويات انقسام الخلية القمية ولا تعكس الزوائد الجانبية أي ترتيب ثلاثي الأجزاء.

أنواع النباتات الجذعية

قد يكون الجذع إمّا:

1- الجذع الهوائي: حيث يكون الجذع منتصب وجامد وقوي ومستقيم كما هو الحال في الأعشاب والشجيرات والأشجار.

2- الجذع تحت هوائي: يكون الجذع هنا ضعيف وغير قادر على البقاء منتصباً ويتحرك على الأرض مثل الزواحف أو التسلق كمتسلقين.

3- جذع تحت الأرض: هنا يكون الجذع مدفون في التربة وينتج فروعًا هوائية في ظل ظروف مواتية فقط.

تعديلات الجذعية

يتم تعديل السيقان بشكل مختلف إلى السيقان تحت الأرض والهوائية وتحت الهوائي لأداء وظائف، من مثل تصنيع وتخزين الطعام والتعمير (التغلب على الظروف المناخية غير المواتية) وتوفير الدعم الميكانيكي والحماية والتكاثر الخضري، والسيقان المعدلة تحت الأرض ونظرًا لأنّها تحت الأرض قد تبدو مثل الجذور ولكن من الممكن التعرف عليها على أنها ساق نظرًا لوجود:

1- العقد والعقد الداخلية.

2- أوراق متقشرة غير خضراء.

3- البراعم.

كما أنّهم يخدمون وظيفتين وهما:

1- العمل كمنشآت معمرة من خلال البقاء بلا أوراق وخاملة في الشتاء مع إعطاء براعم جوية في ظل ظروف مواتية (الموسم المقبل).

2- يخزن الطعام ويصبح سميكًا وسمينًا.

الخلايا قميّة في النباتات عاريات وكاسيات البذور

لا تمتلك قمم عاريات البذور وكاسيات البذور خلايا قميّة، ويتم تفريغ الدور التوليدي من خلال منطقة غير محددة من الأنسجة تسمى خلايا إنشائية أولية، وقد تظهر الانتظامات في توزيع طائرات التقسيم فقط في منطقة الطرف المتطرف، وفوق الجزء الخارجي من القمة غالبًا ما تظهر الخلايا في طبقة واحدة إلى ثلاث طبقات والتي تشكل الغلالة، ويحيط بالغلالة نواة من الخلايا لا تظهر أي طبقات مميزة حيث هذه المنطقة هي الجسم، وتساهم طبقات الغلالة عادة في الطبقات السطحية للنبات ويوفر الجسم الأنسجة العميقة.

يؤكد تحليل الغلالة والجسم على اتجاه مستويات الانقسام، ولكن يمكن فحص القمم من وجهات نظر أخرى حيث تختلف أحجام الخلايا ودرجة التجويف وتركيز مكونات الخلايا المختلفة وخاصة الحمض النووي الريبي (RNA)، ومن خلال القمة وهذا يؤدي في بعض الأحيان إلى مناطق مميزة أكثر أو أقل، وتم تصنيف كل من قمم عاريات البذور وكاسيات البذور على أسس مثل هذه الأنماط المنطقية، ولكن تم التشكيك في صحة هذا النهج وكذلك فائدته لفهم وظيفة القمة كمركز مورفوجيني.

خلايا القبة القمية للنباتات

اكتسبت نظرية التقسيم القمي لنباتات كاسيات البذور التي طورها علماء النبات الفرنسيون والبلجيكيون الدعم، وتقترح هذه النظرية أنّ المنطقة المركزية للقبة القمية تشكل كتلة من الخلايا ذات معدلات انقسام منخفضة نسبيًا أو (méristème d’attente) أو انتظار الخلايا الإنشائية، وتحيط بهذه المنطقة منطقة حلقية من الخلايا ذات معدلات انقسام أعلى أو الحلقة الأولية أو حلقة البدء، وتتميز هذه المناطق بخصائص أخرى غير معدلات الانقسام وهي: محتوى الحمض النووي الريبي والبروتين أقل في انتظار الخلايا الإنشائية مما هو عليه في البداية الأولية وتكون النوى أصغر.

في المقطع الطولي تساهم الاختلافات في الأنماط التي يمكن تمييزها في القمم والتي استخدم بعضها كأساس للتصنيف الهيكلي، ومع ذلك فإنّ الخلاف الرئيسي للمدرسة الفرنسية البلجيكية هو أنّ تقسيم المناطق يمثل فرقًا وظيفيًا، ويُنظر إلى انتظار الخلايا الإنشائية كمنطقة معنية بشكل أساسي بالتحكم في هندسة القمة، وتمتلك الخلايا عملية استقلاب محدودة تهتم بشكل أساسي بالحفاظ على معدل منخفض من الزيادة في عدد الخلايا وهي نفسها، بالإضافة إلى مشتقاتها المباشرة لا تشارك في تكوين الأعضاء أو التمايز المرتبط بها.

على النقيض من ذلك فإنّ البداية الأولية هي ذلك الجزء من القمة الذي ينتج بدايات أو بدائية للأعضاء الجانبية، وليس فقط معدل الانقسام أعلى ولكن الأنسجة ككل تشارك في التوليفات الأيضية التي تسبق التشكل، وتنشأ إحدى الصعوبات في التحقيق في قمة الساق من عدم اليقين بشأن الجوانب المهمة للوظيفة الكلية وهي: مستويات التقسيم وتواتر الانقسام وأنماط التمثيل الغذائي أو مزيج من هذه.

لا يزال هناك تعقيد آخر ينتج عن أنّ القمة في حالة تغير مستمر أثناء نمو النبات، ويبدأ الاتجاه التنموي طويل المدى بعد تحديد نقطة النمو في مرحلة التطور الجنيني المبكر ويستمر بعد ذلك من خلال الأحداث وفترة النمو الخضري إلى مرحلة التكاثر، ويُركب على هذا الاتجاه تغيير دوري يعكس التوليد الدوري للأوراق الأولية والبراعم الجانبية في المنطقة الواقعة أسفل القمة مباشرة.