Plantehud - Plant cuticle
En plante hårstråene er en beskyttende film som dekker epidermis av bladene , unge skudd og andre antenneplanteorganer uten periderm . Den består av lipid- og hydrokarbonpolymerer impregnert med voks, og syntetiseres utelukkende av epidermale celler.
Beskrivelse
Plantekutikula er et lag av lipidpolymerer impregnert med voks som er tilstede på ytre overflater av primærorganene til alle vaskulære landplanter. Det er også til stede i sporofyttgenerering av hornurt , og i både sporofytt- og gametofyttgenerasjoner av moser . Plantehudbåndet danner en sammenhengende ytre dekning av planten som kan isoleres intakt ved å behandle plantevev med enzymer som pektinase og cellulase .
Sammensetning
Kutikula er sammensatt av en uoppløselig kutikulær membran impregnert av og dekket med løselig voks . Cutin , en polyesterpolymer som består av interforestrede omega hydroksysyrer som er tverrbundet ved ester og epoksydgrupper bindinger, er den best kjente strukturell komponent i cuticular membranen. Kutikula kan også inneholde en ikke-forsærbar hydrokarbonpolymer kjent som Cutan . Kutikulærmembranen er impregnert med kutikulær voks og dekket med epikutikulær voks , som er blandinger av hydrofobe alifatiske forbindelser , hydrokarboner med kjedelengder typisk i området C16 til C36.
Biosyntese av kutvoks
Cuticular voks er kjent for å være i stor grad sammensatt av forbindelser som stammer fra svært langkjedede fettsyrer (VLCFA) , slik som aldehyder , alkoholer , alkaner , ketoner og estere . Også andre forbindelser i kutikulær voks er til stede som ikke er VLCFA-derivater, slik som terpenoider , flavonoider og steroler , og har således andre syntetiske veier enn de VLCFAer.
Det første trinnet i biosynteseveien for dannelse av kutikulære VLCFA, skjer med de novo biosyntese av C16 acylkjeder (palmitat) av kloroplaster i mesofyllen, og avsluttes med utvidelsen av disse kjedene i endoplasmatisk retikulum av epidermale celler . En viktig katalysator man antar å være i denne prosessen er fettsyreelongase (FAE) -komplekset.
For å danne kutikulære vokskomponenter, modifiseres VLCFA gjennom enten to identifiserte veier, en acylreduksjonsvei eller en dekarbonyleringsvei . I acylreduksjonsveien omdanner en reduktase VLCFAer til primære alkoholer, som deretter kan omdannes til voksestere gjennom en vokssyntase . I dekarbonyleringsveien produseres og dekarbonyleres aldehyder for å danne alkaner, og kan deretter oksyderes for å danne sekundære alkoholer og ketoner. Voksbiosynteseveien slutter med transport av vokskomponentene fra endoplasmatisk retikulum til epidermal overflate.
Funksjoner
Den primære funksjonen til plantes skjellaget er som en vannpermeabilitetsbarriere som forhindrer fordampning av vann fra epidermal overflate, og forhindrer også ytre vann og oppløste stoffer i å komme inn i vevet. I tillegg til funksjonen som en permeabilitetsbarriere for vann og andre molekyler (forhindrer vanntap), har mikro- og nanostrukturen til skjellaget spesialiserte overflateegenskaper som forhindrer forurensning av plantevev med ytre vann, smuss og mikroorganismer. Luftorganer fra mange planter, som bladene til den hellige lotus ( Nelumbo nucifera ) har ultrahydrofobe og selvrensende egenskaper som er beskrevet av Barthlott og Neinhuis (1997). Den lotus effekt har programmer i biomimetic tekniske materialer.
Dehydrering beskyttet av en kutikula fra moren forbedrer avkommets kondisjon i mosen Funaria hygrometrica og i sporofyttene til alle karplanter . I angiospermer har neglebåndet en tendens til å være tykkere på toppen av bladet ( adaksial overflate ), men er ikke alltid tykkere. Bladene til xerofytiske planter tilpasset tørrere klima har mer like skjellagtykkelser sammenlignet med mesofytiske planter fra våtere klima som ikke har høy risiko for dehydrering fra undersiden av bladene.
"Det voksagtige skjellaget fungerer også i forsvaret og danner en fysisk barriere som motstår penetrasjon av viruspartikler, bakterieceller og sporer og voksende filamenter av sopp".
Utvikling
Plantekutikula er en av en rekke innovasjoner , sammen med stomata , xylem og floem og intercellulære mellomrom i stengel og senere blad mesofyllvev, at planter utviklet seg for mer enn 450 millioner år siden under overgangen mellom liv i vann og liv på land. Sammen gjorde disse funksjonene det mulig for stående planteskudd å utforske luftmiljøer for å spare vann ved å internalisere gassutvekslingsflatene, omslutte dem i en vanntett membran og gi en reguleringsmekanisme med variabel blenderåpning, de stomatale beskyttelsescellene, som regulerer transpirasjonshastighetene og CO 2 Utveksling.