TRACHEIDS: ตำแหน่งลักษณะและหน้าที่ - ชีววิทยา

tracheidsจะยาวและที่ปลายของพวกเขาเซลล์หลุมพืชหลอดเลือดหน้าที่เป็นท่อสำหรับการขนส่งทางน้ำและเกลือแร่ที่ละลายในน้ำ พื้นที่สัมผัสของหลุม - หลุมระหว่าง tracheids คู่ช่วยให้น้ำไหลผ่านได้ แถวของ tracheids สร้างระบบการนำไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องผ่านพืช

เมื่อหลอดลมเจริญเติบโตเต็มที่เซลล์เหล่านี้เป็นเซลล์ที่มีผนังเซลล์ที่เป็นลิกนิฟสูงซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์เหล่านี้มีโครงสร้างรองรับด้วย พืชที่มีหลอดเลือดมีความสามารถในการควบคุมปริมาณน้ำได้ดีเนื่องจากมีไซเลมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหลอดลม

ที่มา: ดร. phil.nat Thomas Geier, Fachgebiet Botanik der Forschungsanstalt Geisenheim

ที่ตั้งบนโรงงาน

พืชมีเนื้อเยื่อพื้นฐานสามประเภทคือเนื้อเยื่อที่มีเซลล์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงมีเยื่อหุ้มเซลล์บาง ๆ ที่ไม่เป็นลิกนิไฟ collenchyma ที่มีเซลล์พยุงยาวและมีผนังเซลล์หนาขึ้นอย่างผิดปกติ และ sclerenchyma โดยมีเซลล์รองรับผนังเซลล์ lignified ปราศจากส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตเมื่อครบกำหนด

sclerenchyma สามารถเป็นกลไกได้โดยมี sclereids (เซลล์หิน) และเส้นใยไม้หรือเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าโดยมี tracheids (ไม่มีการเจาะมีอยู่ในพืชที่มีหลอดเลือดทั้งหมด) และภาชนะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (มีการเจาะที่ปลายซึ่งส่วนใหญ่อยู่ใน angiosperms) Tracheids และองค์ประกอบของท่อนำไฟฟ้าคือเซลล์ที่ตายแล้ว

พืชมีเนื้อเยื่อนำไฟฟ้า 2 ชนิดคือไซเลมซึ่งอุ้มน้ำและเกลือแร่จากดิน และต้นฟลอกซึ่งทำหน้าที่กระจายน้ำตาลที่เกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสง

xylem และ phloem สร้างกลุ่มหลอดเลือดขนานกันในเยื่อหุ้มสมองของพืช ไซเลมประกอบด้วยพาเรนไคมาเส้นใยไม้และสเคลเลนจิมาที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ฟลอกประกอบด้วยเซลล์หลอดเลือดที่มีชีวิต

ในต้นไม้บางชนิดวงแหวนการเจริญเติบโตประจำปีมีความโดดเด่นเนื่องจาก tracheids ที่เกิดขึ้นในฤดูใบไม้ผลินั้นกว้างกว่าที่เกิดในฤดูร้อน

ลักษณะเฉพาะ

ภาพตัดขวางของต้น Elderberry (Sambucus sp.) เรือ Xylem และ trachedia ถ่ายและเรียบเรียงจาก: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

คำว่า "tracheid" ซึ่งบัญญัติโดย Carl Sanio ในปีพ. ศ. 2406 หมายถึงรูปร่างที่ชวนให้นึกถึงหลอดลม

ในเฟิร์นปรงและต้นสน tracheids มีขนาด 1–7 มม. ใน angiosperms มีขนาด 1-2 มม. หรือน้อยกว่า ในทางตรงกันข้ามภาชนะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (ประกอบด้วยองค์ประกอบของเรือที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจำนวนมาก) ซึ่งเป็นเอกลักษณ์ของแองจิโอสเปิร์มสามารถมีความยาวได้ถึง 1,000 มม.

เซลล์ Tracheid มีผนังเซลล์หลักและรอง ผนังรองจะถูกหลั่งออกมาหลังจากที่ผนังหลักก่อตัวขึ้น ดังนั้นอันดับแรกคือภายในเทียบกับวินาที

เส้นใยเซลลูโลสในผนังเซลล์หลักจะถูกวางแบบสุ่มในขณะที่เส้นใยที่อยู่ในผนังเซลล์รองจะมีลักษณะเป็นเกลียว ดังนั้นอดีตสามารถยืดตัวได้ง่ายขึ้นเมื่อเซลล์เติบโตขึ้น นั่นคือประการที่สองมีความเข้มงวดมากขึ้น

ผนังเซลล์ lignified ของ tracheids มีส่วนที่ยื่นออกมาเป็นสเกลาริฟอร์มรูปวงแหวนเกลียว (หรือเกลียว) ร่างแหหรือ libriform ลักษณะนี้ช่วยให้สามารถระบุชนิดได้โดยการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์

ผนังลิกนินซึ่งเป็นวัสดุที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ช่วยป้องกันไม่ให้ tracheids และภาชนะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูญเสียน้ำหรือได้รับความทุกข์ทรมานจากเส้นเลือดอุดตันที่เกิดจากการเข้าสู่อากาศ

ฟังก์ชันการขนส่ง

สิ่งที่เรียกว่า "ทฤษฎีการทำงานร่วมกัน" เป็นคำอธิบายที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดสำหรับการเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนของน้ำและเกลือในสารละลายในไซเลม ตามทฤษฎีนี้การสูญเสียน้ำเนื่องจากการคายน้ำทางใบจะทำให้เกิดความตึงเครียดในคอลัมน์ของเหลวที่ไหลจากรากไปยังกิ่งไม้ผ่านหลอดลมและท่อนำไฟฟ้า

การสูญเสียน้ำจากการคายน้ำจะมีแนวโน้มที่จะลดความดันในส่วนบนของพืชทำให้น้ำที่รากมาจากดินไหลผ่านช่องไซเลม ด้วยวิธีนี้น้ำที่ระบายออกมาจะถูกแทนที่อย่างต่อเนื่อง

ทั้งหมดนี้ต้องใช้ความตึงเครียดเพียงพอที่จะทำให้น้ำเพิ่มขึ้นและสำหรับแรงยึดเกาะในคอลัมน์ของเหลวเพื่อรองรับความตึงเครียดดังกล่าว สำหรับต้นไม้ที่มีความสูง 100 เมตรจำเป็นต้องมีการไล่ระดับความดัน 0.2 บาร์ / เมตรสำหรับแรงยึดเกาะทั้งหมด 20 บาร์ หลักฐานการทดลองบ่งชี้ว่าเงื่อนไขเหล่านี้เป็นไปตามธรรมชาติ

Tracheids มีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรภายในมากกว่าองค์ประกอบของภาชนะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงทำหน้าที่อนุรักษ์โดยการยึดเกาะกับน้ำในพืชเพื่อต่อต้านแรงโน้มถ่วงไม่ว่าจะมีเหงื่อหรือไม่ก็ตาม

ฟังก์ชันทางกล

lignification ของ tracheids ช่วยป้องกันการระเบิดเนื่องจากแรงดันที่เป็นลบของ xylem

lignification นี้ยังทำให้ tracheids ให้การรองรับโครงสร้างส่วนใหญ่ของไม้ ขนาดของพืชที่ใหญ่ขึ้นความจำเป็นในการรองรับโครงสร้างก็ยิ่งมากขึ้น ด้วยเหตุนี้เส้นผ่านศูนย์กลางของ tracheids จึงมีแนวโน้มที่จะใหญ่กว่าในพืชขนาดใหญ่

ความแข็งของ tracheids ทำให้พืชได้รับนิสัยบนบก สิ่งนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของต้นไม้และป่าไม้

ในพืชขนาดใหญ่ tracheids มีหน้าที่สองอย่าง อย่างแรกคือการนำน้ำไปที่ใบไม้ (เช่นในต้นไม้ขนาดเล็ก) ประการที่สองคือการเสริมโครงสร้างของใบไม้เพื่อต้านทานการกระทำของแรงโน้มถ่วงแม้ว่าการเสริมแรงจะลดประสิทธิภาพไฮดรอลิกของไซเลม

สภาพแวดล้อมที่ต้องเผชิญกับลมแรงหรือหิมะตกตลอดจนสถาปัตยกรรมของพืชบางชนิดทำให้กิ่งก้านต้องการความต้านทานต่อการแตกหักมากขึ้น การเพิ่มความแตกต่างของไม้เนื่องจาก tracheids สามารถส่งเสริมให้ส่วนที่เป็นไม้ของพืชเหล่านี้มีอายุยืนยาวขึ้น

วิวัฒนาการ

กระบวนการวิวัฒนาการของ tracheids ซึ่งมีระยะเวลามากกว่า 400 ล้านปีได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดีเนื่องจากความแข็งของเซลล์หลอดเลือดเหล่านี้ซึ่งเกิดจากการทำให้เป็นลิกนิฟิเคชันช่วยให้การเก็บรักษาเป็นฟอสซิล

ในขณะที่พืชบกวิวัฒนาการไปตามกาลเวลาทางธรณีวิทยา Tracheids พบกับแนวโน้มการปรับตัวสองแบบ ประการแรกพวกเขาก่อให้เกิดภาชนะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการขนส่งน้ำและสารอาหาร ประการที่สองพวกมันถูกเปลี่ยนเป็นเส้นใยเพื่อให้โครงสร้างรองรับกับพืชขนาดใหญ่และขนาดใหญ่

องค์ประกอบของภาชนะที่นำไฟฟ้าได้รับการเจาะลักษณะเฉพาะในช่วงปลายของการก่อกำเนิด ในช่วงแรกของการพัฒนาพวกมันมีลักษณะคล้ายกับ tracheids ซึ่งวิวัฒนาการมาจาก

ในไจโมโนสเปิร์มที่มีชีวิตและฟอสซิลและในไดใบเลี้ยงเดี่ยว (แมกโนเลียส์) Tracheids มีหลุมที่มีขอบสเกลาริฟอร์ม ในระหว่างการวิวัฒนาการไปสู่กลุ่มพืชขั้นสูง Tracheids ที่มีขอบสเกลาริฟอร์มก่อให้เกิดสิ่งที่มีขอบวงกลม ในทางกลับกันสิ่งหลังนี้ก่อให้เกิดเส้นใยลิบริฟอร์ม

Xylem

xylem ร่วมกับ phloem เป็นเนื้อเยื่อที่ประกอบเป็นระบบเนื้อเยื่อหลอดเลือดของพืชในหลอดเลือด ระบบนี้ค่อนข้างซับซ้อนและมีหน้าที่ในการนำน้ำแร่ธาตุและอาหาร

ในขณะที่ไซเลมนำพาน้ำและแร่ธาตุจากรากไปยังส่วนที่เหลือของพืช แต่ต้นฟลอกจะนำสารอาหารที่ทำระหว่างการสังเคราะห์แสงจากใบไปยังส่วนที่เหลือของพืช

ไซเลมประกอบด้วยเซลล์สองประเภทในหลาย ๆ กรณี ได้แก่ tracheids ซึ่งถือว่าเป็นสิ่งดั้งเดิมที่สุดและองค์ประกอบของเรือ อย่างไรก็ตามพืชที่มีหลอดเลือดแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่มีเฉพาะ tracheids ใน xylem เท่านั้น

การไหลของน้ำผ่าน tracheids

วิธีการวาง tracheids ภายในโรงงานนั้นจะทำให้หลุมของพวกมันอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์แบบระหว่าง tracheids ที่อยู่ใกล้เคียงทำให้สามารถไหลระหว่างกันได้ในทุกทิศทาง

บางชนิดมีความหนาของผนังเซลล์ที่ขอบของหลุมซึ่งทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของช่องเปิดลดลงซึ่งจะช่วยเสริมการรวมกันของหลอดลมและยังช่วยลดปริมาณน้ำและแร่ธาตุที่สามารถผ่านเข้าไปได้ หลุมประเภทนี้เรียกว่าหลุมไอโซเลต

แองจิโอสเปิร์มบางชนิดเช่นเดียวกับพระเยซูเจ้ามีกลไกเพิ่มเติมที่ช่วยให้ควบคุมการไหลของน้ำผ่านหลุมที่อยู่ห่างไกลเช่นการมีโครงสร้างที่เรียกว่าทอรัส

พรูไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่าความหนาของเมมเบรนของหลุมที่ระดับของโซนกลางของเดียวกันและทำหน้าที่เป็นวาล์วควบคุมการไหลของน้ำและแร่ธาตุระหว่างเซลล์

เมื่อวัวอยู่ตรงกลางหลุมการไหลระหว่าง tracheids เป็นเรื่องปกติ แต่ถ้าเมมเบรนเคลื่อนไปทางด้านใดด้านหนึ่งทอรัสจะปิดกั้นการเปิดของหลุมลดการไหลหรือกีดขวางอย่างสมบูรณ์

ประเภทของหลุม

เรียบง่าย

พวกเขาไม่นำเสนอความหนาที่ขอบ

Areolated

พวกเขานำเสนอความหนาที่ขอบของหลุมทั้งหลอดลมและหลอดลมที่อยู่ติดกัน

Semiareoladas

ขอบของหลุมของเซลล์หนึ่งหนาขึ้น แต่ของเซลล์ที่อยู่ติดกันไม่ได้

Areoladas กับวัว

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วพระเยซูเจ้าและพืชแองจิออสเปิร์มบางชนิดมีพรูกลางอยู่ในหลุมที่มีน้ำขังซึ่งช่วยควบคุมการไหลของน้ำและแร่ธาตุ

ตาบอด

ในที่สุดหลุมของ tracheid จะไม่ตรงกับเซลล์ที่อยู่ติดกันซึ่งการไหลของน้ำและแร่ธาตุจะถูกขัดจังหวะในบริเวณนี้ ในกรณีเหล่านี้เราพูดถึงหลุมที่ตาบอดหรือไม่สามารถใช้งานได้

ส่วนสัมผัสของไม้เนื้ออ่อนจากต้นสน (Pinus sp.) Trachedia และโครงสร้างอื่น ๆ ถ่ายและเรียบเรียงจาก: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

ในยิมโนสเปิร์ม

ยิมโนสเปิร์มของไฟลัม Gnetophyta มีลักษณะเฉพาะในด้านอื่น ๆ โดยการนำเสนอไซเลมที่ประกอบด้วยหลอดลมและหลอดเลือดหรือหลอดลม แต่ส่วนที่เหลือของยิมโนสเปิร์มมีเพียง tracheids เป็นองค์ประกอบการนำ

Gymnosperms มีแนวโน้มที่จะมี tracheids ที่ยาวกว่า angiosperms และยังมีแนวโน้มที่จะอยู่ในประเภท areolate ที่มีพรู มากกว่า 90% ของน้ำหนักและปริมาตรของ xylem รองของพระเยซูเจ้าประกอบด้วย tracheids

การก่อตัวของ tracheids ในไซเลมรองของพระเยซูเจ้าเกิดขึ้นจากหลอดเลือดแคมเบียม กระบวนการนี้สามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน

การแบ่งเซลล์

มันคือการแบ่งแบบไมโทติกซึ่งหลังจากการแบ่งนิวเคลียร์ออกเป็นนิวเคลียสของลูกสาวสองคนโครงสร้างแรกที่ก่อตัวขึ้นคือผนังหลัก

การยืดตัวของเซลล์

หลังจากแบ่งเซลล์เสร็จแล้วเซลล์จะเริ่มยาวขึ้น ก่อนที่กระบวนการนี้จะได้ข้อสรุปการก่อตัวของผนังทุติยภูมิจะเริ่มขึ้นซึ่งเริ่มจากตรงกลางของเซลล์และเพิ่มขึ้นไปที่ปลายยอด

การสะสมของเซลลูโลสเมทริกซ์

เมทริกซ์เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสของเซลล์ถูกฝากไว้ในชั้นต่างๆ

Lignification

เมทริกซ์เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสถูกชุบโดยลิกนินและวัสดุอื่น ๆ ที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันซึ่งถือเป็นขั้นตอนสุดท้ายของระยะการเจริญเติบโตของหลอดลม

ใน angiosperms

Tracheids มีอยู่ใน xylem ของพืชที่มีหลอดเลือดทั้งหมดอย่างไรก็ตามใน angiosperms จะมีความสำคัญน้อยกว่าใน gymnosperms เนื่องจากมีการทำงานร่วมกับโครงสร้างอื่น ๆ ซึ่งเรียกว่าองค์ประกอบของหลอดเลือดหรือหลอดลม

Angiosperm tracheids นั้นสั้นและบางกว่า gymnosperm tracheids และยังไม่เคยมีบ่อวัว

Angiosperm tracheae เช่น tracheids มีรูในผนังตายเมื่อครบกำหนดและสูญเสียโปรโตพลาสต์ อย่างไรก็ตามเซลล์เหล่านี้สั้นและกว้างกว่า tracheids ถึง 10 เท่า

หลอดลมสูญเสียผนังเซลล์ส่วนใหญ่ไปที่ apices ทิ้งแผ่นเจาะระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันจึงสร้างท่อต่อเนื่องกัน

Tracheae สามารถลำเลียงน้ำและแร่ธาตุได้เร็วกว่า tracheids มาก อย่างไรก็ตามโครงสร้างเหล่านี้มีความอ่อนไหวต่อการถูกปิดกั้นโดยฟองอากาศ นอกจากนี้ยังมีความอ่อนไหวต่ออาการบวมเป็นน้ำเหลืองในฤดูหนาว

อ้างอิง

Beck, CB 2010 บทนำเกี่ยวกับโครงสร้างและการพัฒนาของพืช - กายวิภาคของพืชสำหรับศตวรรษที่ยี่สิบเอ็ด สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เคมบริดจ์
Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. ชีววิทยาของพืช. WH ฟรีแมนนิวยอร์ก
Gifford, EM, Foster, AS 1989 สัณฐานวิทยาและวิวัฒนาการของพืชในหลอดเลือด. WH ฟรีแมนนิวยอร์ก
Mauseth, JD 2016. พฤกษศาสตร์: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับชีววิทยาของพืช. Jones & Bartlett Learning, Burlington
Pittermann, J. , Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006 การเสริมแรงทางกลของ tracheids ทำให้ประสิทธิภาพไฮดรอลิกของ conifer xylem ลดลง พืชเซลล์และสิ่งแวดล้อม, 29, 1618–1628
Rudall, PJ กายวิภาคของพืชดอก - ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างและการพัฒนา สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เคมบริดจ์
Schooley, J. 1997. พฤกษศาสตร์เบื้องต้น. สำนักพิมพ์เดลมาร์ออลบานี
Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. ขนาดและหน้าที่ใน conifer tracheids และ angiosperm American Journal of Botany, 93, 1490–1500
Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. ชีววิทยาพืชเบื้องต้น. McGraw-Hill นิวยอร์ก
Willis, KJ, McElwain, JC 2001. วิวัฒนาการของพืช สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดอ๊อกซฟอร์ด

TRACHEIDS: ตำแหน่งลักษณะและหน้าที่ - ชีววิทยา - 2025