Өсімдіктердің өрмелеу мүшелері: Тартақылар және олардың түрлері
Tendril
Өсімдіктердің өрлеуіне арналған жіп тәрізді мүшелері – томпақтар туралы біліңіз. Құрамы, түрлері, тіршілік әрекеті, мысалдары мен ұзындығы туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өсімдіктердің жоғары көтерілу немесе байлау үшін маманданған бөліктері
Specialisation of plant parts used to climb or bind
Ботаникада, тендриль – тігіс тәрізді пішінді арнайы сабақ, жапырақ немесе жапырақ тігісі, оны көтерілетін өсімдіктер тіреу және бекіну үшін, сондай-ақ Cuscuta сияқты паразиттік өсімдіктердің жасушалық енуі үшін пайдаланады. Тендрилі бар көптеген өсімдіктер бар, олардың ішінде тәтті безгек, құмар гүлдері, жүзім және Чили даңқы гүлі бар. Тендрильдерге тигенде немесе химиялық факторларға жауап ретінде иіліп, оралып немесе қолайлы құрылымдарға немесе мезбендерге жабысады. Тендрильдердің мөлшері бірнеше сантиметрден бастап Nepenthes harryana үшін 69 сантиметрге (27 дюйм) дейін өзгереді. Каштан жүзімі (Tetrastigma voinierianum) 52 сантиметрге (20,5 дюйм) дейін жететін тендрильдерге ие болуы мүмкін. Әдетте әр түйінде бір қарапайым немесе тармақталған тендриль болады (өсімдік сабағын қараңыз), бірақ құмдық қияр (Cucumis humifructus) сегіздей тендрильге ие болуы мүмкін.
In botany, a tendril is a specialized stem, leaf or petiole with a threadlike shape used by climbing plants for support and attachment, as well as cellular invasion by parasitic plants such as Cuscuta. There are many plants that have tendrils; including sweet peas, passionflower, grapes and the Chilean glory flower. Tendrils respond to touch and to chemical factors by curling, twining, or adhering to suitable structures or hosts. Tendrils vary greatly in size from a few centimeters up to 27 inches (69 centimeters) for Nepenthes harryana The chestnut vine (Tetrastigma voinierianum) can have tendrils up to 20.5 inches (52 centimeters) in length. Normally there is only one simple or branched tendril at each node (see plant stem), but the aardvark cucumber (Cucumis humifructus) can have as many as eight.
Тарих
Тендерлік өсімдіктерді ең алғашқы және ең толық зерттеген Чарльз Дарвиннің 1865 жылы жарық көрген "Өрмелегіш өсімдіктердің қозғалысы мен мінез-құлқы туралы" монографиясы болды. Осы еңбекте өсіп келе жатқан сабақтар мен тендерліктердің тірек іздеу қозғалысын сипаттау үшін «циркумнутация» термині енгізілді. Дарвин сондай-ақ қазір «тендерлік бұрылысы» деп аталатын құбылысты байқады, онда тендерліктер ортасында өтетін екі бөліктен тұратын, қарама-қарсы бұрылған спираль тәрізді пішінге ие болады.
The earliest and most comprehensive study of tendrils was Charles Darwin's monograph On the Movements and Habits of Climbing Plants, which was originally published in 1865. This work also coined the term circumnutation to describe the motion of growing stems and tendrils seeking supports. Darwin also observed the phenomenon now known as tendril perversion, in which tendrils adopt the shape of two sections of counter twisted helices with a transition in the middle.
Тендерлердің биологиясы
Бақша бұршағында тек қана соңғы жапырақшалары ғана жіпшеге айналады. Басқа өсімдіктерде, мысалы, сары веч (Lathyrus aphaca) сияқты, бүкіл жапырақ жіпшеге айналады, ал жапырақ сағақтары үлкейіп, фотосинтез процесін жүзеге асырады. Тағы да басқаларында күрделі жапырақтың тірегі жіпше ретінде қолданылады, мысалы, Clematis туысына жататын өсімдіктерде. Nepenthes өсімдіктерінің ерекше құмыра тәрізді тұзақтары жіпшелердің ұштарында қалыптасады. Әуедегі құмыралардың жіпшелері көбінесе ортасында оралады. Егер жіпше біраз уақыт бойы бір затқа тисе, ол әдетте оның айналасына оралып, құмыра үшін берік тіреу нүктесін құрайды. Осылайша, жіпшелер өсімдіктің өсу сабағын қолдауға көмектеседі. Паразиттік өсімдік – Cuscuta-ның жіпшелері ауадағы химиялық заттармен бағытталады және тек қолайлы мезбендердің айналасына ғана оралады.
In the garden pea, it is only the terminal leaflets that are modified to become tendrils. In other plants such as the yellow vetch (Lathyrus aphaca), the whole leaf is modified to become tendrils while the stipules become enlarged and carry out photosynthesis. Still others use the rachis of a compound leaf as a tendril, such as members of the genus Clematis. The specialised pitcher traps of Nepenthes plants form on the end of tendrils. The tendrils of aerial pitchers are usually coiled in the middle. If the tendril comes into contact with an object for long enough it will usually curl around it, forming a strong anchor point for the pitcher. In this way, the tendrils help to support the growing stem of the plant. Tendrils of Cuscuta, a parasitic plant, are guided by airborne chemicals, and only twine around suitable hosts.
Эволюция және түрлер
Өсімдіктердегі көтерілу қабілеті, олардың күн сәулесінің көбірек мөлшерін алуына және гүлді өсімдіктердің түрлілігін арттыруына мүмкіндік бере отырып, жапырақ қабаттарына жетіп, өздерін-өздері тіреуге көмектеседі. Тендриль – сабақ, жапырақ және гүлшоғыры сияқты әртүрлі морфологиялық құрылымдардан пайда болатын өсімдік мүшесі. Көтерілу қабілеті ангиоспермдерде, гимноспермдерде және папоротниктерде кездеседі, бірақ тендрильдер көбінесе ангиоспермдерде, ал папоротниктерде сирек таралған. Тендрильдің дамуының молекулалық негіздерін зерттеулер көрсеткендей, тендрильдің спиральді өсуі оның онтогенетикалық тегімен байланысты емес, керісінше, бірнеше онтогенетикалық тегі бар. Тендрильдердің 17 түрі олардың онтогенетикалық тегі мен өсу үлгісіне сәйкес анықталды, және әрбір тендриль түрі ангиоспермдер ішінде бірнеше рет кездесуі мүмкін. Көбінесе тендрильдері бар жемістер мен көкөністерге өңделген сабақтан алынған қарбыз (Citrullus lanatus), өңделген жапырақшаларынан алынған бұршақ (Pisum sativum) және толық гүлшоғырынан өңделген жүзім (Vitis vinifera) жатады.
Climbing habits in plants support themselves to reach the canopy in order to receive more sunlight resources and increase the diversification in flowering plants. Tendril is a plant organ that is derived from various morphological structures such as stems, leaves and inflorescences. Even though climbing habits are involved in the angiosperms, gymnosperms, and fern, tendrils are often shown in angiosperms and little in fern. Based on their molecular basis of tendril development, studies showed that tendrils helical growth performance is not correlated with ontogenetic origin, instead, there are multiple ontogenetic origins. 17 types tendrils have been identified by their ontogenetic origins and growth pattern, and each type of tendrils can be involved more than once within angiosperms. Common fruits and vegetables that have of tendrils includes watermelon (Citrullus lanatus)'s derived from modified stem, pea (Pisum sativum)'s derived from modified terminal leaflets and common grape vine (Vitis vinifera)'s is modified from whole inflorescence.
Айналалық
Тендрильдің оралу механизмі тендрильдің айналуынан басталады, онда ол өсінің айналасында дөңгелек тербелісті үлгіде қозғалады және өседі. Айналу жиі тендрильдің алғашқы негізгі қозғалысы ретінде анықталады және өсімдіктің тірек жүйесімен (тендрильдің айналуы үшін физикалық құрылым) байланысқа түсу мүмкіндігін арттыру мақсатында қызмет етеді. 2019 жылы Гуерра және авторлар жасаған зерттеуде тірекке қатысты ынталандырудың болмауы, яғни топырақтағы қазық болмауы жағдайында, тендрильдер жарыққа қарай айналатыны көрсетілді. Тірек құрылымына көптеген әрекеттерден кейін, тендриль әдетте жерге түседі. Дегенмен, тірек ынталандыруы болғанда, тендрильдің айналу тербелісі тірек ынталандыруының бағытында жүзеге асады. Осылайша, тендрильдер тіректік ынталандырудың болуына байланысты айналу бағытын өзгерте алады деген қорытындыға келді. Бастапқы тию сигналы басқа фитогормондардың, ең бастысы гамма-аминобүтир қышқылының (GABA) және жасмонаттың (JA) сигналдық каскадын тудырады. Жүзімнің тендрильдерінде ГАМК тендрильдің оралуын тәуелсіз түрде ынталандыра алатыны жақында көрсетілді. Сондай-ақ, жасмонат фитогормондары тендрильдің оралуын бастау үшін гормоналды сигнал ретінде қызмет етеді. Бұл каскад плазмалық мембрананың H+ АТФазасын белсендіре алады, ол протондық сорғы ретінде контактілік оралу механизміне де қатысады. Бұл сорғының жұмысы жасуша ішінен апопластқа H+ иондарының электрохимиялық градиентін құрады, бұл өз кезегінде осмостық градиентті жасайды. Бұл тургорлық қысымның төмендеуіне әкеледі; кейбір жасушаларда тургорлық қысымның төмендеуіне байланысты жасуша көлемінің өзгеруі оралу реакциясын тудырады. Бұл жиырылғыш қозғалысқа тигмотроптық сигналдық каскадқа жауап ретінде жиырылатын және лигнификацияланатын желатинді талшықтар да әсер етеді.
The mechanism of tendril coiling begins with circumnutation of the tendril in which it is moving and growing in a circular oscillatory pattern around its axis. Circumnutation is often defined as the first main movement of the tendril, and it serves the purpose of increasing the chance that the plant will come in contact with a support system (physical structure for the tendril to coil around). In a 2019 study done by Guerra et al., it was shown that without a support stimulus, in this case a stake in the ground, the tendrils will circumnutate towards a light stimulus. After many attempts to reach a support structure, the tendril will eventually fall to the ground. However, it was found that when a support stimulus is present, the tendril’s circumnutation oscillation occurs in the direction of the support stimulus. Therefore, it was concluded that tendrils are able to change the direction of their circumnutation based on the presence of a support stimulus. The primary touch signal induces a signaling cascade of other phytohormones, most notably gamma Aminobutyric acid (GABA) and Jasmonate (JA). In grapevine tendrils, it recently has been shown that GABA can independently promote tendril coiling. It has also been shown that jasmonate phytohormones serve as a hormonal signal to initiate tendril coiling. This cascade can activate plasma membrane H+ ATPase, which also plays a role in the contact coiling mechanism as a proton pump. This pump activity establishes an electrochemical of H+ ions from inside the cell to the apoplast, which in turn creates an osmotic gradient. This leads to loss of turgor pressure; the differences in cell size due to the loss of turgor pressure in some cells creates the coiling response. This contractile movement is also influenced by gelatinous fibers, which contract and lignify in response to the thigmotropic signal cascade.
Өзін-өзі кемсіту
Тендерлер қоян-қолтық сезімге негізделген қоян-қолтықтардың айналасында тігіс құрып тұрса да, өсімдіктер өзін-өзі тану қабілетіне ие және өздерінің немесе сол түрдің көршілес өсімдіктерінің айналасында тігіс құрып қалмау үшін химиялық рецепцияға негізделген химиотропизмді көрсетеді. Бір талшық көршілес бір түрдегі өсімдікпен (бір түрге жататын) байланысқа келгенде, қоныс беруші өсімдік бөліп шығаратын сигнал молекулалары, өрмелегіш өсімдіктің талшықтарындағы химиорецепторларға байланады. Бұл тигмотропиялық жолды тоқтататын сигналды тудырады, соның салдарынан талшық сол қоныс берушінің айналасына оралуына жол бермейді. Бұл жолды растайтын зерттеулер Cayratia japonica өсімдігінде жүргізілді. Зерттеулер көрсеткендей, екі C. japonica өсімдігін физикалық жақындыққа келтіргенде, олардың талшықтары сол түрдегі өсімдіктің айналасына оралмайды. Зерттеушілер осы өзара әрекеттесуді C. japonica өсімдігінің жапырақтарынан оксалат кристалдарын бөліп алып, оларды таяқшаға жағу арқылы тексерді. Оксалатпен жабылған таяқшаға физикалық жақындыққа келген C. japonica өсімдігінің талшықтары оралмайды, бұл өрмелегіш өсімдіктердің өзін-өзі тану үшін химиялық қабылдауды қолданатынын растайды. Өзін-өзі тану, өрмелегіш өсімдіктерге сол түрге жататын өсімдіктердің айналасында оралудан аулақ болу арқылы эволюциялық артықшылықты беруі мүмкін. Себебі, жақын маңдағы берік өсімдіктермен салыстырғанда, көршілес өрмелегіш өсімдіктер оралу үшін тұрақты құрылымдарды қамтамасыз етпейді. Сонымен қатар, өсімдіктер сол түрге жататын өсімдіктерді тани білу және олардың айналасына оралудан аулақ болу арқылы бәсекелестікке жақын болуын азайтады, бұл оларға көбірек ресурстарға қол жеткізуге және осылайша жақсы өсуге мүмкіндік береді.
Although tendrils twine around hosts based on touch perception, plants have a form of self discrimination and avoid twining around themselves or neighboring plants of the same speciesdemonstrating chemotropism based on chemoreception. Once a tendril comes in contact with a neighboring conspecific plant (of the same species) signaling molecules released by the host plant bind to chemoreceptors on the climbing plant’s tendrils. This generates a signal that prevents the thigmotropic pathway and therefore prevents the tendril from coiling around that host. Studies confirming this pathway have been performed on the climbing plant Cayratia japonica. Research demonstrated that when two C. japonica plants were placed in physical contact, the tendrils would not coil around the conspecific plant. Researchers tested this interaction by isolating oxalate crystals from the leaves of a C. japonica plant and coating a stick with the oxalate crystals. The tendrils of C. japonica plants that came in physical contact with the oxalate coated stick would not coil, confirming that climbing plants use chemoreception for self discrimination. Self discrimination may confer an evolutionary advantage for climbing plants to avoid coiling around conspecific plants. This is because neighboring climbing plants do not provide as stable of structures to coil around when compared to more rigid nearby plants. Furthermore, by being able to recognize and avoid coiling around conspecific plants, the plants reduce their proximity to competition, allowing them to have access to more resources and therefore better growth.