اقرأ في هذا المقال
نظرًا لأنّ الأنسجة تمثل الطبقة الخارجية من الخلايا لجسم النبات التي تتمثل بالبشرة وتتكون من خلايا معبأة بإحكام توفر القوة والمرونة للنبات حيث يستجيب لأشعة الشمس وتناول الماء والنمو، وتلعب خلايا البشرة في النباتات دورًا مهمًا في كل من التمثيل الضوئي والصحة العامة للنبات وغيرها من الأدوار.
وظيفة خلايا البشرة لدى النبات
تتمثل وظيفة البشرة في النباتات بشكل عام بما يلي:
1- البشرة النباتية عبارة عن نسيج واقٍ يغطي سطح النبات بالكامل، فالبشرة هي الطبقة الأولى من جسم كل من النباتات التي تعمل كخط الدفاع الأول ضد أنواع مختلفة من الأجسام الضارة.
2- تحمي البشرة النبات من العدوى وفقدان الماء، فالبشرة هي الطبقة الشمعية الموجودة على بشرة الساق الصغيرة وهي تمنع بشكل عام فقدان الماء عن طريق عملية النتح.
3- ينظم تبادل الغازات في الخلايا النباتية.
4- تنظم البشرة إفراز المواد الأيضية.
5- البشرة مسؤولة عن امتصاص الماء والمعادن الأساسية.
6- تحمي البشرة من الإصابة الميكانيكية وغزو الفطريات الطفيلية، حيث إنّها تحمي أجزاء النبات من الإصابات والهجمات البكتيرية وما إلى ذلك، ولهذا السبب تُعرف البشرة باسم الأنسجة الواقية.
6- كما أنها تساعد في امتصاص الماء من الجذور، ولذلك النباتات الصحراوية مغطاة بطبقة من الجلد الشمعي لتجنب الفقد الزائد للمياه من خلال النتح بسبب الحرارة الزائدة.
كيفية عمل وظيفة بشرة النبات
لتحقيق الوظائف تلتصق خلايا البشرة ببعضها البعض بقوة عن طريق جدار خلوي مقوى، ويكون عادةً أكثر سمكًا بشكل ملحوظ على الوجه الخارجي للخلية، بالإضافة إلى ترسب جدار الخلية غير المتكافئ فإنّ القطبية الداخلية أو الخارجية لخلايا البشرة تظهر أيضًا بشكل جيد بشكل خاص من خلال إفراز بشرة غنية بالدهون شديدة الكراهية للماء على وجه التحديد في مصفوفة جدار الخلية الخارجية السميكة.
كدرع تمنع البشرة الدهنية فقدان الماء أو دخول الجزيئات السامة المائية عبر طبقة البشرة وتوفر حاجزًا فعالًا ضد هجمات مسببات الأمراض، وتشير الأبحاث الحديثة أيضًا إلى أنّ الدهون الجلدية مثل الجزيئات الأخرى المرتبطة بالدهون تشارك في إرسال الإشارات أثناء تطوير النبات والدفاع عنه، وعادةً ما يؤدي فقدان أو المساومة على التمايز الصحيح لخلايا البشرة العامة إلى الوفاة.
في حين أنّ العيوب الموجودة في أنواع خلايا البشرة المتخصصة غالبًا ما تتداخل مع نمو النبات و / أو تطوره دون التسبب في الوفاة في ظل ظروف المختبر، وقد يفسر هذا سبب عدم معرفة الكثير عن الآليات الجزيئية التي تحافظ على تمايز خلايا البشرة العامة أثناء التطور الجنيني، بينما لدينا الآن صورة واضحة بشكل متزايد عن التحكم في نمو التريكوم وتطور الثغور.
وظائف البشرة في نمو النبات
إنّ الدفاع ضد العوامل الحيوية واللاأحيائية هو الدور الأكثر وضوحًا لكل من خلايا البشرة غير المتخصصة والمتخصصة، فإنّ هذه الطبقة الأحادية متعددة الوظائف ضرورية أيضًا لتطور الكائن الحي النامي وتلعب أدوارًا مهمة في تكوين الأعضاء وإنشاء القطبية الظهرية المركزية والنمو العام للنبات، بالإضافة إلى ذلك تلعب فئات معينة من جزيئات الدهون التي تنتجها خلايا البشرة أدوارًا مهمة في كل من التطور والدفاع.
1- مساهمات طبقة البشرة في وظيفة النسيج الإنشائي ونمو النبات
في كاسيات البذور فإنّ قمة خلايا النسيج الإنشائي الذي يؤدي إلى ظهور جميع الأعضاء الهوائية بخلاف الفلقات له تنظيم متعدد الطبقات، وبشكل عام تُعرّف طبقات الخلايا الخارجية التي تنقسم في الغالب بشكل عكسي على أنّها الغلالة أو سترة، في حين أنّ كتلة الخلية الداخلية التي تنقسم على حد سواء بشكل معاكس أو محيطي تسمى الجسم.
وهناك نظرية قوة شد الجلد: وهي نظرية تقوم على التحكم في نمو نبتة النبات بواسطة طبقة البشرة لأنّ الخلايا النباتية تلتصق ببعضها البعض من خلال جدرانها الخلوية، ويجب أن تنسق طبقات الخلايا المختلفة وأنواع الأنسجة نموها لإنتاج أعضاء فعالة من الناحية الفسيولوجية، ويثير هذا السؤال عن المساهمات النسبية لطبقات الخلايا المختلفة في تنظيم نمو الأعضاء وتكوينها بشكل عام، وتم التحقيق في دور البشرة في تنظيم نمو النبات باستخدام محفزات خاصة بالطبقة لتعديل تعبير الجينات المشاركة في انقسام الخلايا وتوسعها.
كما تم التحقيق في التحكم في نمو الأوراق عن طريق توسع الخلية باستخدام أساليب مماثلة، وتلعب البراسينوسترويدات أدوارًا مهمة في التحكم في نمو النبات ويبدو أنها تعمل بشكل كبير (ولكن ليس حصريًا) على مستوى تمدد الخلية.
من الواضح أنّ كلاً من الإشارات البيوكيميائية والقيود الميكانيكية من المحتمل أن تساهم في تنسيق النمو بين الطبقات، وتظهر العديد من التجارب أيضًا أنّه في الخلفيات ذات الكفاءة في التوسع يمكن للبشرة تعويض العيوب في انقسام الخلايا على الأقل إلى حد ما عن طريق زيادة حجم الخلية، وبالمثل لوحظ تمدد مفرط لخلايا البشرة في النباتات التي تعبر عن مثبطات دورة الخلية في الطبقة الأولى -طبقة القمة للنسيج الإنشائي- وتشير هذه الملاحظات إلى أنّ البشرة يمكن أن تكيف نموها مع تلك الموجودة في الطبقة السفلية.
2- تشريح بشرة النبات والمحاكاة الحيوية
عند الحديث عن نمو النبات والبشرة فغالبًا ما تظهر المسوخات أو النباتات المتحولة التي تعاني من ضعف في مراحل مختلفة من التخليق الحيوي للبشرة ليس فقط انخفاضًا في الكوتين و / أو حمل الشمع، ولكن أيضًا مجموعة متنوعة من الانحرافات التنموية بما في ذلك فتك الأجنة أو الشتلات و / أو الأعضاء المتجعدة أو اندماج الأعضاء، وهناك عامل يمنع اندماج الأعضاء الأعضاء النباتية محاطة ببشرتها وطبقة البشرة المتصلبة، وتوفر البشرة حاجزًا شديد الكراهية للماء يتناقض مع البيئة المائية لجدار الخلية وبالتالي تحدد فيزيائيًا حدود الأعضاء، وغالبية الطفرات التي تظهر اندماج الأعضاء بعد التناسلية تظهر أيضًا عيوبًا في البشرة.
وبالتالي يعد إنتاج البشرة أحد الخصائص المميزة لخلايا البشرة النباتية وتشارك الجزيئات المرتبطة بالبشرة بنشاط في جوانب مختلفة من تطوير النبات والدفاع عنه، وبالتالي يبدو أنّ البشرة النباتية قادرة على دمج الإشارات المعقدة من الأنسجة الداخلية ومن نظامها البيئي لضمان بقاء النبات، وتمتلك الشمع الجلدي خصائص كيميائية وفيزيائية مستخدمة بالفعل في التطبيقات الصناعية.
تشمل هذه الخصائص الصلابة والتوتر السطحي المنخفض وقوة الالتصاق والشفافية الضوئية ومحتوى الطاقة العالي، والتي تنعكس بالفعل في منتجات مثل البلاستيك والشموع وتلميع الأحذية ومستحضرات التجميل في الحياة اليومية، وقد أثارت الأبحاث الحديثة في خصائص أسطح النبات التي تُعزى بشكل مباشر وغير مباشر إلى الخصائص الجلدية، اهتمامًا كبيرًا لإنتاج مواد المحاكاة الحيوية بما في ذلك الأنسجة فائقة المقاومة للماء وفائقة المحبة للماء وهو اتجاه من المؤكد تقريبًا أن يتسارع في العقود المقبلة، والتي يمكن أن تسمح للريادين بالإنتاج والتطوير.
