Heteroblasty (botanikk) - Heteroblasty (botany)
Heteroblastikk er en betydelig og brå endring i form og funksjon som skjer over levetiden til visse planter. Kjennetegn som påvirkes inkluderer internodelengde og stamme struktur samt bladform , størrelse og arrangement. Det skal ikke forveksles med sesongmessig heterofyl , der tidlig og sen vekst i en sesong er markant forskjellig. Denne endringen er forskjellig fra en homoblastisk endring som er en gradvis endring eller liten endring i det hele tatt, slik at det er liten forskjell mellom ungdoms- og voksenstadiet. Noen kjennetegn som påvirkes av heteroblastisk endring inkluderer internodelengde og stamme struktur samt bladform, størrelse og opplegg. Heteroblasti finnes i mange forskjellige familier så vel som i forskjellige arter i en slekt. Denne tilfeldige spredningen av heteroblastiske planter på tvers av arter antas å være forårsaket av konvergent evolusjon .
De tidligere og senere utviklingsstadiene er ofte merket som henholdsvis ung og voksen, spesielt i forhold til blader.
Begrepet ble laget av den tyske botanikeren Karl Ritter von Goebel , sammen med homoblastikk for planter med bladkarakteristikker som ikke endres vesentlig. Leonard Cockayne observerte at heteroblasti skjedde i en uvanlig høy andel treslag som er hjemmehørende i New Zealand.
Opprinnelse
Det er to måter å se på hvordan heteroblasti utviklet seg. Den første er å se på utviklingen av heteroblasti, og den andre er å vurdere de økologiske interaksjonene mellom heteroblastiske planter.
Utvikling
Mange antar at heteroblastikk er et resultat av naturlig seleksjon for arter som best kan overleve i både svake og høye lysmiljøer . Når en plante vokser i skogen, opplever den forutsigbare endringer i lysintensitet. Med dette i tankene kan en plante som endrer bladmorfologi og fylotaksi for å passe best til disse endringene i lysintensitet være mer konkurransedyktig enn en som bare har bladform og fylotaksi. Det antas også at utviklingen av heteroblastiske trær gikk foran utviklingen av skilleformede buskformer som nå er svært vanlige på New Zealand . Det antas at disse buskene er en mutasjon fra heteroblastiske trær og har mistet evnen til å utvikle seg til voksenstadiet og ligner veldig på heteroblastiske trær i sin ungdomsform. Det har også blitt observert at heteroblastiske arter ikke stammer fra et enkelt opprinnelsespunkt, de finnes i mange forskjellige og ikke-relaterte arter, på grunn av dette antas det at konvergent evolusjon i stor skala må ha skjedd for at så mange ikke-relaterte planter skal vise seg lignende oppførsel.
Økologi
Heteroblastikk kan påvirke alle deler av planten, men bladene er de vanligste eksemplene og langt de mest studerte. Det har blitt antatt at de heteroblastiske endringene skyldes endringer i plantens eksponering for sol fordi mange arter tilbringer ungdomsårene sine i underhistorien og deretter vokser til modenhet der de er en del av den øverste baldakinen og har full eksponering for solen. Dette har ikke blitt godt studert fordi de vanlige heteroblastiske plantene er treaktige og tar så lang tid å vokse som Eucalyptus grandis . De unge plantene har en tendens til å møte mer konkurranse og må gjøre spesielle tilpasninger for å lykkes som da er unødvendige som en moden plante. For eksempel må en prøvetaking i en tett skog vokse raskt for å lykkes med det første, men når den først har etablert seg, konkurrerer de fleste treaktige plantene ikke lenger hardt med naboen, og derfor er tilpasningene som trengs som ung plante ikke lenger nødvendig. Dette kan føre til en endring i vekst i modenhet ettersom treet står overfor nye miljøfaktorer. Slik som et behov for å motstå nye patogener eller parasitter.
Mekanisme
På mobilnivå er det forskjellige måter en plante styrer veksten og utviklingen på. Det er interne og eksterne signaler som resulterer i en endring i anleggets respons. Plantene har også genetiske forhåndsbestemte vekstmønstre.
Signalering
Hormoner er kjent for å regulere heteroblastiske endringer i planter. Et hormon som er identifisert er gibberellin . I en studie ble den brukt til spontant å tilbakestille den modne formen av Hedera helix (en vanlig engelsk eføy) til sin ungdomsform. Etter å ha blitt sprayet med gibberellinsyre begynte noen av ivies å produsere luftrøtter som er karakteristiske for ungdomsformen, samt tre flikede blader en annen egenskap. Det antas også at auxin og cytokinin når de jobber sammen kan forårsake den plutselige endringen i fylotaksen til heterogenetiske planter. Genet ABPH1 har blitt funnet å kode for cytokinin, og da det ble endret i en mutant påvirket plantens evne til å regulere stammens fylotaksi . Hypotesen er hovedsakelig basert på studier gjort på ikke-heteroblastiske planter, og det er derfor ikke sikkert at dette er årsaken til de plutselige endringene i en heteroblastisk plante. En dramatisk endring i bladstørrelse er et annet eksempel på en heteroblastisk endring i planter, og forskere har sett på studier gjort på ikke-heteroblastiske planter for å få svar om hvilke hormoner og gener som kan regulere disse endringene. Aintegumenta har vist seg å være et av disse regulatoriske genene som regulerte cellevekst. Det antas at mange gener er involvert i reguleringen av bladstørrelse, og disse genene påvirker ikke tett, noe som betyr at de ikke er forårsaket av en hovedregulator, men i stedet er en del av mange forskjellige veier.
Genetikk
De vanligste modellplantene er Arabidopsis thaliana (vanlig navn: mus-ørekress ), Antirrhinum majus (vanlig navn: snapdragon ) og Zea mays (vanlig navn: mais). Ingen av disse er nyttige i studiet av genuttrykk i heteroblastiske planter fordi ingen av dem uttrykker åpenbare heteroblastiske trekk. Forskere innen dette studieområdet kan bruke Arabidopsis til en viss grad for studier, da det undergår noen endringer fra ungdomsfasen til moden fase, men det er ikke klart heteroblastisk. Hvis vi antar at endringsprosessen er lik og bruker lignende forskrifter, kan vi bruke Arabidopsis til å analysere årsakene til endring i plantevekst som kan forekomme på samme måte, men mer dramatisk i heteroblastiske planter, og kan derfor bare brukes til å analysere heteroblastiske endringer . Dette innebærer imidlertid mange forutsetninger, og derfor søker forskere andre planter å bruke som modellemner. Problemet med dette er at de fleste plantene som viser heteroblastisk vekst er woody planter. Livslengden deres er generelt mye lengre, og i motsetning til Arabidopsis er svært lite av genomene deres kjent eller kartlagt. En art som viser løfte er Eucalyptus grandis . Dette treet vokser ofte på grunn av dets mange bruksområder for te, oljer og tre. Treet generelt vokser raskt og vokser mye på grunn av dets mange bruksområder, og det er en av de beste kandidatene for genom -sekvensering, noe som gjøres nå, slik at treet kan studeres bedre i fremtiden. Det er allerede et komplett kvantitativt lokalt kart for de unge egenskapene.
Eksempler
Disse plantene er noen av de vanlige eksemplene på heteroblastiske planter som ofte finnes i studier og er langt fra en altomfattende liste. Alle listede er planter fordi de er de eneste organismer som har blitt funnet å gjennomgå denne vekstendringen, den er fraværende hos dyr, sopp og mikrober så langt det er kjent til dette punktet.
- Lightwood ( Acacia implexa ) er et raskt tretre som finnes i Australia
- Spiral ingefær ( Costus pulverulentus C.Presl) er en urt som finnes i Sør -Amerika, hovedsakelig funnet i Nicaragua, og brukes som en tradisjonell medisin for te mot smerter og betennelser. Det brukes også til å behandle kreft.
- Lansetre ( Pseudopanax crassifolius ) er opprinnelig fra New Zealand
- Pōkākā ( Elaeocarpus hookerianus ) hjemmehørende i New Zealand
- Bøtte-av-vann-tre eller lønneblad ( Carpodetus serratus ) hjemmehørende i New Zealand
Geografisk fordeling
Dette er en liste over steder heteroblastiske planter har blitt funnet og dokumentert, men ikke en fullstendig liste over alle steder, da heteroblastiske planter kan være vanskelige å identifisere og ikke forekomme i familier forutsigbart.
- New Zealand har en veldig stor populasjon av heteroblastiske planter med rundt 200 treslag og 10% av de buskrike buskartene som har heteroblastiske tendenser.
- Australia har også heteroblastiske arter, selv om den eksakte mengden ikke er kjent.
- Sør -Amerika har også noen få heteroblastiske planter, spesielt kjent i Mexico og Nicaragua.
Lignende prosesser
Prosesser som ofte forveksles med heteroblasti inkluderer:
- Homoblastikk er det første eksempelet på dette. For å forstå Heteroblasty må du først forstå at homoblastikk er annerledes. Homoblastisk endring er den lille endringen en plante opplever over lang tid etter hvert som den vokser til modenhet. Eksempler på dette er blader av planter som vokser litt større over tid etter hvert som de modnes eller en trestamme vokser i omkrets.
- Heterophylly er et annet begrep som ofte brukes om hverandre med Heteroblasty. Prosessen med heterofyl refererer til spesifikke endringer i bladmorfologi som fører til variasjon i bladform eller størrelse på en enkelt plante. Denne typen endring sees når du studerer de enkelte bladene og sammenligner dem, dette er annerledes enn homoblasti der hele løvet endres dramatisk, men for det meste jevnt. En heteroblastisk plante kan ha heterofylliske endringer, men de er ikke det samme.
- Fenotypisk plastisitet endrer også strukturen til planter, men bør ikke forveksles med Heteroblasty. Fenotypisk plastisitet er når et individ kan bruke de samme genene til å lage en annen fenotype basert på miljøsignaler. Slik som når en plante tilpasser sitt immunsystem til et nytt patogen eller når et reptil skifter kjønn basert på miljøkøer. Forskjellen her er at Heteroblasty ikke er helt avhengig av miljøet, selv om det kan påvirkes av det, og skjer gjennom anleggets modenhet i stedet for på tilfeldige punkter på grunn av en miljøendring.
Se også
- Lammasvekst , en andre vekststorm sent i vekstsesongen som noen trær viser, ofte annerledes i utseende enn vårvekst