TRACHEIDS: KONUM, ÖZELLIKLER VE IŞLEVLER - BIYOLOJI - 2025

Trakeler uzatılmış ve uçları çukur hücre edilir, tohumlu bitkiler, su taşımak için borular ve mineral tuzlar gibi işlev çözülmüştür. Tracheid çiftleri arasındaki çukur-çukur temas alanları suyun geçişine izin verir. Trakeid sıraları bitkiler arasında sürekli bir iletim sistemi oluşturur.

Tracheids olgunlaştıkça, yüksek oranda odunlaşmış hücre duvarlarına sahip hücrelerdir ve bu nedenle yapısal destek de sağlarlar. Vasküler bitkiler, trakeidlerin bir parçası olduğu ksileme sahip olmaları sayesinde su içeriklerini kontrol etme konusunda büyük bir kapasiteye sahiptir.

Kaynak: Dr. phil.nat Thomas Geier, Fachgebiet Botanik der Forschungsanstalt Geisenheim.

Bitki üzerinde yer

Bitkiler üç temel doku tipine sahiptir: Özelleştirilmemiş hücreli, ince, odunlaşmamış hücre zarlarına sahip parankim; düzensiz olarak kalınlaşmış hücre duvarlarına sahip uzun destek hücreli kollenim; ve olgunlukta canlı bileşenlerden yoksun, odunlaşmış hücre duvarı destek hücrelerine sahip sklerenkima.

Sklerenkima, skleridler (taş hücreler) ve ağaç lifleri ile mekanik olabilir veya trakeidler (deliksiz, tüm vasküler bitkilerde mevcuttur) ve iletken damarlar (uçlarında delikler olan, esas olarak anjiyospermlerde bulunur) ile iletken olabilir. İletken damarların trakeidleri ve elemanları ölü hücrelerdir.

Bitkiler iki tür iletken dokuya sahiptir: topraktan su ve mineral tuzları taşıyan ksilem; ve fotosentez tarafından üretilen şekerleri dağıtan floem.

Ksilem ve floem, bitkinin korteksinde paralel damar demetleri oluşturur. Ksilem parankim, ağaç lifleri ve iletken sklerenkimden oluşur. Floem, canlı vasküler hücrelerden oluşur.

Bazı ağaçlarda, ilkbaharda oluşan trakeidlerin yazın oluşanlardan daha geniş olması nedeniyle yıllık büyüme halkaları ayırt edilir.

karakteristikleri

Bir Mürver bitkisinin (Sambucus sp.) Kesiti. Xylem gemileri ve trachedia. Berkshire Community College Bioscience Image Library'den alınmış ve düzenlenmiştir.

Carl Sanio tarafından 1863 yılında icat edilen "trakeid" terimi, trakeayı anımsatan bir şekle işaret etmektedir.

Eğrelti otları, sikadlar ve kozalaklı ağaçlarda trakeitler 1-7 mm'dir. Kapalı tohumlularda 1–2 mm veya daha azdır. Bunun aksine, kapalı tohumlulara özgü iletken kaplar (çok sayıda iletken kap elemanından oluşur), 1.000 mm'ye yakın uzunlukta olabilir.

Trakeid hücreleri, birincil ve ikincil hücre duvarına sahiptir. İkincil duvar, birincil duvar oluştuktan sonra salgılanır. Bu nedenle, ilki ikinciye göre içseldir.

Birincil hücre duvarındaki selüloz lifleri rastgele yönlendirilirken, ikincil hücre duvarındakiler spiral olarak yönlendirilir. Bu nedenle, hücre büyüdükçe ilki daha kolay uzayabilir. Yani ikincisi daha katıdır.

Trakeidlerin odunlaşmış hücre duvarları, skalariform, dairesel, sarmal (veya spiral), retiküle veya libriform çıkıntılara sahiptir. Bu özellik, türlerin mikroskobik gözlemle tanımlanmasına izin verir.

Geçirimsiz bir malzeme olan lignin duvarları, nefes borusu ve iletken damarların su kaybetmesini veya hava girişinden kaynaklanan embolizmden muzdarip olmasını önler.

Taşıma işlevi

Sözde "kohezyon teorisi", ksilemdeki çözelti içindeki su ve tuzların yukarı doğru hareketi için en çok kabul gören açıklamadır. Bu teoriye göre, yaprak terlemesine bağlı su kaybı, sıvı kolonda köklerden dallara giden, trakeidlerden ve iletken damarlardan geçen gerilim yaratacaktır.

Terleme yoluyla su kaybı, bitkilerin üst kısmındaki basıncı azaltma eğiliminde olacak ve kökler tarafından topraktan alınan suyun ksilem kanallarından yükselmesine neden olacaktır. Bu şekilde terlenen su sürekli olarak değiştirilmiş olur.

Tüm bunlar, suyun yükselmesi için yeterli gerilimi ve sıvı kolondaki kohezif kuvvetin söz konusu gerilimi desteklemesi için gerekli olacaktır. 100 m uzunluğunda bir ağaç için, toplam 20 barlık bir kohezif kuvvet için 0,2 bar / m'lik bir basınç gradyanı gerekli olacaktır. Deneysel kanıtlar, bu koşulların doğada karşılandığını göstermektedir.

Trakeidler, iletken damarların elemanlarından çok daha büyük bir iç yüzey-hacim oranına sahiptir. Bu nedenle terleme olsun ya da olmasın bitkideki suyu yerçekimine karşı yapıştırarak korumaya hizmet ederler.

Mekanik fonksiyon

Tracheidlerin odunlaşması, ksilemin negatif hidrostatik basınçları nedeniyle patlamalarını önler.

Bu odunlaşma, trakeitlerin ahşabın yapısal desteğinin çoğunu sağlamasına da neden olur. Bitkilerin boyutu ne kadar büyükse, yapısal desteğe olan ihtiyaç da o kadar büyük olur. Bu nedenle, trakeidlerin çapı büyük bitkilerde daha büyük olma eğilimindedir.

Tracheidlerin sertliği, bitkilerin dik bir karasal alışkanlık edinmesine izin verdi. Bu, ağaçların ve ormanların ortaya çıkmasına neden oldu.

Büyük bitkilerde trakeitlerin çift işlevi vardır. Birincisi, yapraklara su getirmektir (küçük bitkilerde olduğu gibi). İkincisi, takviye ksilemin hidrolik verimini düşürse bile, yerçekimi etkisine direnmek için yaprakları yapısal olarak güçlendirmektir.

Güçlü rüzgarlara veya kar yağışına maruz kalan ortamların yanı sıra belirli bitki mimarileri, dalları kırılmaya karşı daha fazla direnç gerektirmektedir. Tracheids nedeniyle ahşabın artan odunlaşması, bu bitkilerin odunsu kısımlarının uzun ömürlülüğünü artırabilir.

Evrim

Trakeitlerin 400 milyon yılı aşkın bir süredir devam eden evrimsel süreci iyi belgelenmiştir, çünkü bu vasküler hücrelerin odunlaşmadan kaynaklanan sertliği fosil olarak korunmalarına yardımcı olur.

Karasal flora jeolojik zamanda geliştikçe, tracheids iki uyarlanabilir eğilim yaşadı. Birincisi, su ve besin naklinin verimliliğini artırmak için iletken kaplar oluşturdular. İkincisi, daha büyük ve daha büyük bitkilere yapısal destek sağlamak için liflere dönüştürüldü.

İletken damarların elemanları karakteristik deliklerini ontogenezin geç dönemlerinde kazanır. Gelişimlerinin ilk aşamalarında, evrimleştikleri trakeitlere benzerler.

Fosillerde ve canlı gymonospermlerde ve ilkel dikotiledonlarda (Magnoliales), trakeidlerde skalariform kenarlı çukurlar bulunur. Daha gelişmiş bitki gruplarına evrim sırasında, skalariform kenarlı trakeidler dairesel kenarlı olanlara yol açtı. Buna karşılık, ikincisi libriform liflere yol açtı.

Ksilem

Floem ile birlikte ksilem, vasküler bitkilerin vasküler doku sistemini oluşturan dokuları oluşturur. Bu sistem oldukça karmaşıktır ve su, mineraller ve yiyeceklerin iletilmesinden sorumludur.

Ksilem, suyu ve mineralleri kökten bitkinin geri kalanına taşırken, floem fotosentez sırasında yapılan besinleri yapraklardan bitkinin geri kalanına taşır.

Ksilem birçok durumda iki tip hücreden oluşur: en ilkel sayılan trakeidler ve damarın elemanları. Bununla birlikte, en ilkel vasküler bitkiler, ksilemde yalnızca trakeidler sunar.

Soluk borusundan su akışı

Trakeidlerin bitki içine yerleştirilme şekli, çukurları komşu trakeidler arasında mükemmel bir şekilde hizalanacak ve aralarında herhangi bir yönde akışa izin verecek şekildedir.

Bazı türler, çukurların kenarlarında hücre duvarının kalınlaşmasına neden olurlar, bu da deliklerin çapını azaltır, böylece trakeidlerin birleşmesini güçlendirir ve ayrıca içinden geçebilecek su ve mineral miktarını azaltır. Bu tür çukurlara areolat çukurlar denir.

Kozalaklı ağaçların yanı sıra bazı kapalı tohumlu türleri, torus adı verilen bir yapının varlığı gibi, suyun areolat çukurlarından akışını düzenlemeye izin veren ek bir mekanizmaya sahiptir.

Torus, çukurun zarının aynı merkez alan seviyesinde kalınlaşmasından başka bir şey değildir ve hücreler arasında su ve mineral geçişi için bir kontrol vanası görevi görür.

Boğa çukurun ortasında olduğunda, trakeitler arasındaki akış normaldir; ancak zar yanlarından birine doğru hareket ederse, simit çukurun açılmasını bloke ederek akışı azaltır veya tamamen engeller.

Çukur türleri

Basit

Kenarlarında kalınlaşma göstermezler

Yalıtılmış

Hem trakeidin hem de bitişik trakeidin çukurlarının kenarlarında kalınlaşmalar gösterirler.

Semiareoladas

Bir hücrenin çukurlarının kenarları kalınlaşır, ancak bitişik hücrenin çukurları kalınlaşmaz.

Areoladas boğa ile

Daha önce de belirtildiği gibi, iğne yapraklılar ve bazı kapalı tohumlular, areolat çukurunda su ve mineral akışını düzenlemeye yardımcı olan merkezi bir torusa sahiptir.

Kör

Sonunda bir soluk borusunun çukuru, bu bölgeden su ve mineral akışının kesintiye uğradığı bitişik hücreninki ile çakışmaz. Bu durumlarda kör veya işlevsel olmayan bir çukurdan bahsediyoruz.

Bir kozalaklı ağaçtan (Pinus sp.) Elde edilen yumuşak ağacın teğetsel kesiti. Trachedia ve diğer yapılar. Berkshire Community College Bioscience Image Library'den alınmış ve düzenlenmiştir.

Açık tohumlularda

Gnetophyta filumunun gymnospermleri, diğer yönlerinin yanı sıra, trakeidlerden ve damarlardan veya trakealardan oluşan bir ksilem sunarak karakterize edilir, ancak gymnospermlerin geri kalanı, iletim elemanları olarak yalnızca trakeitlere sahiptir.

Gymnospermler, anjiyospermlerden daha uzun soluk borusuna sahip olma eğilimindedir ve ayrıca bir simit ile areolat tipte olma eğilimindedirler. İğne yapraklı ağaçların ikincil ksileminin ağırlık ve hacminin% 90'ından fazlası trakeitlerden oluşur.

Kozalaklı ağaçların ikincil ksileminde trakeit oluşumu vasküler kambiyumdan meydana gelir. Bu süreç dört aşamaya ayrılabilir.

Hücresel bölüm

Çekirdeğin iki kız çekirdeğe bölünmesinden sonra oluşan ilk yapının birincil duvar olduğu mitotik bir bölünmedir.

Hücre uzaması

Tamamen hücre bölünmesinden sonra, hücre uzunluk olarak büyümeye başlar. Bu süreç tamamlanmadan, hücrenin merkezinden başlayıp tepeye doğru artan ikincil duvarın oluşumu başlar.

Selüloz matris biriktirme

Hücrenin selüloz ve hemiselüloz matrisi farklı katmanlarda biriktirilir.

Lignifikasyon

Selüloz ve hemiselüloz matrisi, trakeidlerin olgunlaşma fazının son aşamasını oluşturan, lignin ve benzer doğadaki diğer malzemeler tarafından emprenye edilir.

Kapalı tohumlularda

Trakeidler, tüm vasküler bitkilerin ksileminde bulunur, ancak anjiyospermlerde, açık tohumlulardan daha az önemlidirler çünkü bunlar, damarların veya trakeaların öğeleri olarak bilinen diğer yapılarla işlevleri paylaşırlar.

Anjiyosperm tracheids, gymnosperm tracheids'den daha kısa ve daha incedir ve ayrıca hiçbir zaman boğa çukurlarına sahip değildir.

Tracheids gibi anjiyosperm trakeaların duvarlarında çukurlar vardır, olgunluğa ulaştıklarında ölürler ve protoplastlarını kaybederler. Bununla birlikte, bu hücreler daha kısa ve trakeitlerden 10 kat daha geniştir.

Trakealar hücre duvarlarının çoğunu tepe noktalarında kaybederek bitişik hücreler arasında delikli plakalar bırakarak sürekli bir kanal oluştururlar.

Trakea su ve mineralleri trakeitlerden çok daha hızlı taşıyabilir. Ancak bu yapılar hava kabarcıkları tarafından tıkanmaya daha yatkındır. Ayrıca kış aylarında donmaya karşı daha hassastırlar.

Referanslar

1. Beck, CB 2010. Bitki yapısı ve gelişimine giriş - 21. yüzyıl için bitki anatomisi. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Bitkilerin biyolojisi. WH Freeman, New York.
3. Gifford, EM, Foster, AS 1989. Vasküler bitkilerin morfolojisi ve evrimi. WH Freeman, New York.
4. Mauseth, JD 2016. Botanik: bitki biyolojisine giriş. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
5. Pittermann, J., Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006. Tracheidlerin mekanik takviyesi, kozalaklı ksilemin hidrolik verimliliğini tehlikeye atmaktadır. Bitki, Hücre ve Çevre, 29, 1618–1628.
6. Rudall, Çiçekli bitkilerin PJ Anatomisi - yapı ve gelişime giriş. Cambridge University Press, Cambridge.
7. Schooley, J. 1997. Botaniğe Giriş. Delmar Yayıncıları, Albany.
8. Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. Kozalaklı trakeidlerde ve anjiyosperm damarlarında boyut ve işlev. American Journal of Botany, 93, 1490–1500.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Başlangıç ​​bitki biyolojisi. McGraw-Hill, New York.
10. Willis, KJ, McElwain, JC 2001. Bitkilerin evrimi. Oxford University Press, Oxford.