Em formação

16.1.1: Tecidos vegetais - Biologia


Meristemático

A principal função do tecido meristemático é a mitose. As células são pequenas, de paredes finas, sem vacúolo central e sem características especializadas.

O tecido meristemático está localizado em

  • a meristemas apicais nos pontos de crescimento das raízes e caules.
  • a meristemas secundários (botões laterais) no nós de caules (onde ocorre a ramificação), e em algumas plantas,
  • tecido meristemático, chamado de câmbio, que é encontrado em caules e raízes maduros.

As células produzidas nos meristemas logo se diferenciam em um ou outro de vários tipos.

Protetora

O tecido protetor cobre a superfície das folhas e as células vivas das raízes e caules. Suas células são achatadas com as superfícies superior e inferior paralelas. O superior e o inferior epiderme da folha são exemplos de tecido protetor.

Parênquima

As células do parênquima são grandes, de paredes finas e geralmente têm um grande vacúolo central. Muitas vezes são parcialmente separados um do outro e geralmente são preenchidos com plastídios. Em áreas não expostas à luz, os plastídios incolores predominam e o armazenamento de alimentos é a principal função. As células da batata branca são células do parênquima. Onde a luz está presente, por exemplo, nas folhas, os cloroplastos predominam e a fotossíntese é a função principal.

Esclerênquima

As paredes dessas células são muito espessas e formam uma camada uniforme ao redor de toda a margem da célula. Freqüentemente, a célula morre depois que sua parede celular está totalmente formada. As células do esclerênquima geralmente são encontradas associadas a outros tipos de células e fornecem suporte mecânico a elas.

O esclerênquima é encontrado nos caules e também nas nervuras das folhas. O esclerênquima também constitui a cobertura externa dura de sementes e nozes.

Colênquima

As células do colênquima têm paredes espessas especialmente espessas em seus cantos. Essas células fornecem suporte mecânico para a planta. Eles são encontrados com mais frequência em áreas que estão crescendo rapidamente e precisam ser fortalecidas. o pecíolo ("caule") das folhas geralmente é reforçado com colênquima.

Xylem

A Xylem conduz água e minerais dissolvidos das raízes para todas as outras partes da planta.

Nas angiospermas, a maior parte da água viaja no vasos de xilema. São tubos de paredes espessas que podem se estender verticalmente por vários metros de tecido do xilema. Seu diâmetro pode ser tão grande quanto 0,7 mm. Suas paredes são espessadas com depósitos secundários de celulose e geralmente são reforçadas por impregnação com lignina. As paredes secundárias dos vasos do xilema são depositadas em espirais e anéis e geralmente são perfuradas por fossetas. Os vasos do xilema surgem de células cilíndricas individuais orientadas de ponta a ponta. Na maturidade, as paredes finais dessas células se dissolvem e o conteúdo citoplasmático morre. O resultado é o vaso do xilema, um duto contínuo sem vida.

Xylem também contém traqueídeos. Estas são células individuais afiladas em cada extremidade de forma que a extremidade afilada de uma célula se sobreponha à da célula adjacente. Como os vasos do xilema, eles têm paredes espessas e lignificadas e, na maturidade, sem citoplasma. Suas paredes são perfuradas para que a água possa fluir de um traqueídeo para o outro. O xilema das samambaias e coníferas contém apenas traqueídeos.

Nas plantas lenhosas, o xilema mais antigo deixa de participar do transporte aquático e simplesmente serve para dar força ao tronco. Madeira é xilema. Ao contar os anéis anuais de uma árvore, está-se contando os anéis do xilema.

Floema

Os principais componentes do floema são elementos de peneira e células companheiras.

Elementos de peneira são assim chamados porque suas paredes finais são perfuradas. Isso permite conexões citoplasmáticas entre células empilhadas verticalmente. O resultado é um tubo de peneira que conduz os produtos da fotossíntese - açúcares e aminoácidos - do local onde são fabricados (uma "fonte"), por exemplo, folhas, até os locais ("sumidouros") onde são consumidos ou armazenados; tal como

  • raízes
  • pontas crescentes de caules e folhas
  • flores
  • frutas, tubérculos, rebentos, etc.

Os elementos da peneira não têm núcleo e apenas uma coleção esparsa de outras organelas. Eles dependem das células companheiras adjacentes para muitas funções. Células companheiras mover açúcares, aminoácidos e uma variedade de macromoléculas para dentro e para fora dos elementos da peneira. No tecido "fonte", como uma folha, as células companheiras usam proteínas transmembrana para absorver - por transporte ativo - açúcares e outras moléculas orgânicas das células que os fabricam. A água segue por osmose. Esses materiais então se movem para elementos de peneira adjacentes por meio de plasmodesmos. A pressão criada pela osmose direciona o fluxo de materiais pelos tubos da peneira.

No tecido "sumidouro", os açúcares e outras moléculas orgânicas deixam os elementos da peneira por meio de plasmodos que conectam os elementos da peneira às células companheiras e depois passam para as células de destino. Novamente, a água segue por osmose, onde pode deixar a planta por transpiração ou aumentar o volume das células ou mover-se para o xilema para reciclagem na planta.


16.1.1: Tecidos vegetais - Biologia

As plantas são eucariotos multicelulares com sistemas de tecidos compostos por vários tipos de células que realizam funções específicas. Os sistemas de tecido vegetal se enquadram em um de dois tipos gerais: tecido meristemático e tecido permanente (ou não meristemático). As células do tecido meristemático são encontradas em meristemas, que são regiões vegetais de crescimento e divisão celular contínua. Tecido meristemático as células são indiferenciadas ou incompletamente diferenciadas e continuam a se dividir e a contribuir para o crescimento da planta. Em contraste, tecido permanente consiste em células vegetais que não estão mais se dividindo ativamente.

Os tecidos meristemáticos consistem em três tipos, com base em sua localização na planta. Meristemas apicais contêm tecido meristemático localizado nas pontas dos caules e raízes, que permitem que uma planta se estenda em comprimento. Meristemas laterais facilitar o crescimento em espessura ou perímetro em uma planta em maturação. Meristemas intercalares ocorrem apenas em monocotiledôneas, na base das lâminas das folhas e nos nós (as áreas onde as folhas se prendem a um caule). Este tecido permite que a lâmina da folha monocotiledônea aumente em comprimento a partir da base da folha, por exemplo, permite que as folhas da grama do gramado se alongem mesmo após o corte repetido.

Os meristemas produzem células que rapidamente se diferenciam ou se especializam e se tornam tecidos permanentes. Essas células assumem funções específicas e perdem a capacidade de se dividir ainda mais. Eles se diferenciam em três tipos principais: tecido dérmico, vascular e básico. Tecido dérmico cobre e protege a planta, e tecido vascular transporta água, minerais e açúcares para diferentes partes da planta. Tecido moído serve como um local para a fotossíntese, fornece uma matriz de suporte para o tecido vascular e ajuda a armazenar água e açúcares.

Figura 1. Esta fotomicrografia mostra uma seção transversal de uma abóbora (Curcurbita maxima) tronco. Cada feixe vascular em forma de lágrima consiste em grandes vasos do xilema voltados para o interior e células menores do floema voltados para o exterior. As células do xilema, que transportam água e nutrientes das raízes para o resto da planta, estão mortas na maturidade funcional. As células do floema, que transportam açúcares e outros compostos orgânicos do tecido fotossintético para o resto da planta, estão vivas. Os feixes vasculares são envoltos em tecido básico e rodeados por tecido dérmico. (crédito: modificação do trabalho de & # 8220 (biofotos) & # 8221 / Flickr dados de barra de escala de Matt Russell)

Os tecidos secundários são simples (compostos de tipos de células semelhantes) ou complexos (compostos de diferentes tipos de células). O tecido dérmico, por exemplo, é um tecido simples que cobre a superfície externa da planta e controla as trocas gasosas. O tecido vascular é um exemplo de tecido complexo e é feito de dois tecidos condutores especializados: xilema e floema. O tecido do xilema transporta água e nutrientes das raízes para diferentes partes da planta e inclui três tipos de células diferentes: elementos de vasos e traqueídeos (os quais conduzem água) e parênquima do xilema. O tecido do floema, que transporta compostos orgânicos do local da fotossíntese para outras partes da planta, consiste em quatro tipos diferentes de células: células de peneira (que conduzem os fotossintatos), células companheiras, parênquima do floema e fibras do floema. Ao contrário das células condutoras do xilema, as células condutoras do floema estão vivas na maturidade. O xilema e o floema estão sempre adjacentes um ao outro (Figura 1). Nos caules, o xilema e o floema formam uma estrutura chamada de feixe vascular nas raízes, isso é denominado estela vascular ou cilindro vascular.

Como o resto da planta, o caule tem três sistemas de tecido: dérmico, vascular e básico. Cada um é distinguido por tipos de células característicos que realizam tarefas específicas necessárias para o crescimento e sobrevivência da planta.

Tecido Dérmico

O tecido dérmico do caule consiste principalmente na epiderme, uma única camada de células que cobre e protege o tecido subjacente. As plantas lenhosas têm uma camada externa resistente e impermeável de células de cortiça, comumente conhecida como casca, que protege ainda mais a planta contra danos. As células epidérmicas são as mais numerosas e menos diferenciadas das células da epiderme. A epiderme de uma folha também contém aberturas conhecidas como estômatos, por onde ocorre a troca de gases (Figura 2). Duas células, conhecidas como células-guarda, circundam cada estoma foliar, controlando sua abertura e fechamento e, assim, regulando a captação de dióxido de carbono e a liberação de oxigênio e vapor d'água. Os tricomas são estruturas semelhantes a cabelos na superfície epidérmica. Eles ajudam a reduzir a transpiração (a perda de água por partes da planta acima do solo), aumentam a refletância solar e armazenam compostos que defendem as folhas contra a predação por herbívoros.

Figura 2. Aberturas chamadas estômatos (singular: estoma) permitem que uma planta absorva dióxido de carbono e libere oxigênio e vapor d'água. A (a) micrografia eletrônica de varredura colorida mostra um estoma fechado de uma dicotiledônea. Cada estoma é flanqueado por duas células-guarda que regulam sua (b) abertura e fechamento. As (c) células de guarda ficam dentro da camada de células epidérmicas (crédito a: modificação do trabalho de Louisa Howard, Rippel Electron Microscope Facility, Dartmouth College, crédito b: modificação do trabalho por June Kwak, Universidade de Maryland - dados da barra de escala de Matt Russell)

Tecido vascular

O xilema e o floema que constituem o tecido vascular do caule são arranjados em filamentos distintos chamados feixes vasculares, que se estendem para cima e para baixo ao longo do caule. Quando a haste é vista em corte transversal, os feixes vasculares das hastes de dicotiledôneas são arranjados em um anel. Em plantas com caules que vivem por mais de um ano, os feixes individuais crescem juntos e produzem os anéis de crescimento característicos. Em hastes monocotiledôneas, os feixes vasculares são espalhados aleatoriamente por todo o tecido básico (Figura 3).

Figura 3. Em (a) caules de dicotiledôneas, feixes vasculares são dispostos ao redor da periferia do tecido básico. O tecido do xilema está localizado em direção ao interior do feixe vascular e o floema está localizado em direção ao exterior. As fibras do esclerênquima cobrem os feixes vasculares. Em (b) caules de monocotiledôneas, feixes vasculares compostos de tecidos de xilema e floema estão espalhados por todo o tecido básico.

O tecido do xilema tem três tipos de células: parênquima do xilema, traqueídeos e elementos de vasos. Os dois últimos tipos conduzem água e morrem na maturidade. Traqueídeos são células do xilema com paredes celulares secundárias espessas que são lignificadas. A água se move de um traqueídeo para outro através de regiões nas paredes laterais conhecidas como fossas, onde as paredes secundárias estão ausentes. Elementos do navio são células do xilema com paredes mais finas, elas são mais curtas do que traqueídeos. Cada elemento de vaso é conectado ao próximo por meio de uma placa de perfuração nas paredes das extremidades do elemento. A água se move através das placas de perfuração para subir na planta.

O tecido do floema é composto de células do tubo de peneira, células companheiras, parênquima do floema e fibras do floema. Uma série de células de tubo de peneira (também chamados de elementos de tubo de peneira) são dispostos ponta a ponta para formar um longo tubo de peneira, que transporta substâncias orgânicas como açúcares e aminoácidos. Os açúcares fluem de uma célula de tubo de peneira para a próxima através de placas de peneira perfuradas, que se encontram nas junções finais entre duas células. Embora ainda vivos na maturidade, o núcleo e outros componentes celulares das células do tubo da peneira se desintegraram. Células companheiras são encontrados ao lado das células do tubo de peneira, fornecendo-lhes suporte metabólico. As células companheiras contêm mais ribossomos e mitocôndrias do que as células do tubo da peneira, que carecem de algumas organelas celulares.

Tecido Fundido

O tecido básico é composto principalmente de células de parênquima, mas também pode conter células de colênquima e esclerênquima que ajudam a sustentar o tronco. O tecido retificado em direção ao interior do tecido vascular em um caule ou raiz é conhecido como medula, enquanto a camada de tecido entre o tecido vascular e a epiderme é conhecida como córtex.


Perguntas

1. São apresentados dois slides de seção transversal de caules e raízes de angiospermas. Como você diferenciaria o seguinte?
a) os caules de plantas monocotiledôneas e dicotiledôneas
b) as raízes da planta monocotiledônea e dicotiledônea

2. Descrever as estruturas e funções das células do parênquima, colênquima e esclenquima

3. Compare a estrutura e as funções dos tecidos epidérmicos vegetais e epiteliais animais


10 principais aplicações da cultura de células vegetais e tecidos | Biotecnologia

Os pontos a seguir destacam as dez principais aplicações da cultura de células vegetais e tecidos. As aplicações são: 1. Propagação clonal e micropropagação 2. Energia de biomassa 3. Metabólitos secundários 4. Variabilidade genética 5. Embriogênese somática e semente sintética 6. Quebra de dormência 7. Plantas haplóides 8. Híbridos somáticos 9. Plantas transgênicas 10. Germoplasma Conservação.

Aplicativo nº 1. Propagação Clonal e Micropropagação:

A população de plantas derivada de uma única planta doadora é chamada de clone e a multiplicação múltipla de cópias geneticamente idênticas desse cultivar é chamada de propagação clonal, que pode ser uma ferramenta útil para obter uma grande população de espécies de plantas com características desejáveis. A micropropagação é obtida através da multiplicação de pontas de caules ou gemas axilares cultivadas in vitro.

Esta técnica é muito usada na horticultura e silvicultura - nas plantas que apresentam longa dormência das sementes, espécies de árvores, orquídeas e muitas plantas frutíferas. Esta técnica de micropropagação também é útil para fornecer o material vegetal ao longo do ano, envolvendo multiplicação em grande escala, ou seja, o cultivador e o criador obtêm um grande número de estoques de plantas, independentemente da variação sazonal.

Na cultura de tecidos de uma massa de calo, um grande número de meristemas caulinares pode ser regenerado em um tempo e espaço muito curtos. Como resultado, um grande número de plântulas pode ser produzido a partir desse tecido de calo. A vantagem mais óbvia desta técnica é a produção em larga escala de plantas do mesmo gene e estoque tímido.

Aplicativo # 2. Energia de biomassa:

Nos últimos anos, tem surgido o interesse na comercialização da propagação in vitro de árvores florestais. A micropropagação foi realizada com sucesso em muitas árvores de importância econômica como Acacia nilotica, Albizia lebbeck, Azadirachta indica, Butea monospermous, Dendrocalamus strictus, Shorea robusta, Tectona grandis e Cedrus deodara, Cryptomeria japonia, Picea smithiana, Pinus sylvestris.

Todas essas espécies de plantas são úteis na silvicultura para a produção de energia de biomassa. Desenvolvimento de procedimento automatizado, sistemas de entrega de plantas usando embriões somáticos e sementes artificiais também estão em andamento.

Aplicativo # 3. Metabólitos secundários:

A produção de muitos compostos úteis, como alcalóides (codeína, vincristina, quinino, etc.), esteróides (diosgenina), compostos glicosídicos (digoxina) e muitos outros óleos essenciais (jasmim), aromatizantes e corantes (açafrão), pode ser feita pela célula vegetal cultura. Este objetivo pode ser alcançado pela seleção de células específicas que produzem grande quantidade de compostos desejados e desenvolvimento de um meio adequado.

Em geral, os metabólitos secundários produzidos por culturas de células vegetais são bastante pequenos em quantidade, mas por seleção clonal o clone de células de alto rendimento particular pode ser isolado. Às vezes, a cultura de células vegetais pode fornecer uma maneira útil para mais produção de metabólitos secundários, alimentando a cultura com precursores de produtos baratos (biotransformação) ou manipulando seus mecanismos de controle biossintético.

Aplicativo # 4. Variabilidade genética:

A variabilidade gerada pelo uso de um ciclo de cultura de tecidos foi denominada como variação somaclonal por Larkin e Scowcroft. Esta variabilidade genética é devida a células de vários níveis de ploidia e constituição genética do explante inicial ou também pode ser desenvolvida devido a diferentes condições culturais.

A instabilidade cromossômica nas células cultivadas desempenha um papel importante na poliploidização de células e plantas geneticamente variáveis ​​podem ser aumentadas.

Esses tipos de variações podem mostrar alguns caracteres úteis, como resistência a uma doença específica, resistência a herbicidas, tolerância ao estresse, etc. e também algumas características agronômicas e tímicas como número de perfilhos, tamanho da panícula, tempo de floração, altura da planta, resistência de alojamento, rendimento, teor de nutrientes e diferentes tipos de variações morfológicas na folha.

Aplicativo # 5. Embriogênese somática e semente sintética:

A embriogênese somática direta ou indireta pode ser alcançada a partir de células pró-embrionárias do explante direto ou dos embriões desenvolvidos dentro do tecido caloso a partir de células embriogênicas induzidas. A aplicação potencial desta técnica é a produção em massa de embriões adventícios que, por fim, se desenvolvem em plântulas completas em meios de maturação.

Esses embriões somáticos podem ser encapsulados com meio de alginato contendo nutrientes adequados, que são chamados de sementes artificiais ou sementes sintéticas. Como os embriões somáticos são derivados de uma única célula, este método é muito útil para a produção de propágulos livres de doenças. Esta produção de sementes artificiais também é desejável no caso de plantas assexuadamente propagadas.

Pedido # 6. Quebrando a dormência:

Usando a técnica de cultura de embriões (zigóticos), o período de dormência da semente pode ser reduzido ou eliminado e o ciclo reprodutivo pode ser reduzido em muitas das plantas, como Malus sp, Ilex sp. e Telia americana etc. O ciclo de vida da íris foi reduzido de 2-3 anos para menos de um ano. Foi possível obter duas gerações de floração em Rosa sp.

O aborto embrionário em cruzamentos malsucedidos pode ser recuperado pela cultura de embriões imaturos de diferentes híbridos.

Aplicativo # 7. Plantas haplóides:

Plantas haplóides podem ser obtidas através da cultura de anteras ou pólen (androgênese) ou através da cultura de ovários ou óvulos (ginogênese). A cultura de anteras e produção de plantas haplóides tem sido tentada em muitas das plantas de cultivo, onde esses haplóides são de imensa importância para a produção de linhagens diplóides ou poliploides homozigotas por tratamento com colchicina em um período muito curto, especialmente no caso de árvores frutíferas.

Esses haplóides androgênicos também podem ser usados ​​para a produção de diferentes tipos de aneuploides como monossômicos, nulisômicos, trissômicos, etc. e também para a indução de mutagênese e duplicação dessas linhagens mutadas. Muitas das características recessivas podem ser expressas em haplóides duplos, como baixo teor de glucosinolato em Brassica, tolerância ao sal e resistência a doenças em arroz, etc.

A geração de plantas contendo cromossomos Y exclusivamente é possível também por meio da produção haplóide, como no caso dos espargos. O triploide ou poli & shiploide também pode ser produzido usando a técnica de fusão de protoplastos deste tipo de haplóides androgênicos que podem ser usados ​​para diferentes programas de melhoramento.

Aplicativo # 8. Híbridos somáticos:

O isolamento e regeneração de plantas a partir de protoplastos in vitro abriu um novo caminho em vários campos do melhoramento de plantas e na biotecnologia vegetal.

Hibri e timidização somática, ou seja, a hibridização assexuada usando protoplastos somáticos isolados é uma nova ferramenta para tornar a hibridização ampla bem-sucedida. Produtos de fusão entre dois protoplastos (heterocariontes) podem ser cultivados para regenerar uma nova planta híbrida somática do genótipo desejado.

Esta técnica tem sido usada principalmente para a introgressão de muitos critérios úteis, desde o genótipo selvagem até a variedade de culturas cultivadas. O sucesso foi alcançado com a obtenção de plantas híbridas somáticas entre plantas sexualmente compatíveis e incompatíveis.

A produção de cíbrido, ou seja, a fusão entre dois protoplastos - um parceiro com núcleo e outro parceiro com citoplasma, também é de imensa importância no programa de melhoramento genético, principalmente para produção de linhagem masculina estéril com a ajuda de genoma extra-nuclear.

Aplicativo # 9. Plantas transgênicas:

As plantas geneticamente modificadas (GM), nas quais um gene estranho funcional foi incorporado por método biotecnológico, são chamadas de plantas transgênicas. Uma série de plantas transgênicas foram produzidas carregando genes para diferentes características, como resistência a insetos, tolerância a herbicidas, amadurecimento retardado, aumento do conteúdo de aminoácidos e vitaminas, melhoria da qualidade do óleo, etc.

Os diferentes métodos de introdução de genes estranhos, diretos (eletroporação, microinjeção ou bombardeio de partículas) ou indiretos (mediados por Agrobocterium), têm sido aplicados em métodos de cultura de tecidos vegetais, como o desenvolvimento de plantas embriogênicas ou organogênicas a partir de diferentes partes da planta ou em sistemas e tímidos de cultura de protoplastos .

A captação direta de DNA por protoplasto é o método ideal para a produção de plantas transgênicas. Qualquer gene de interesse que possa ser de origem eucariótica ou procariótica pode ser usado para este propósito, mas deve ser expresso.

Aplicativo # 10. Conservação de Germoplasma:

Muitas das espécies de culturas importantes produzem sementes recalcitrantes com degeneração embrionária precoce. Além disso, muitas das plantas são vulneráveis ​​a insetos, patógenos e vários perigos climáticos. A manutenção dessas plantas é muito difícil. Principalmente as espécies de plantas que estão em perigo, raras e ameaçadas de extinção precisam ser conservadas pelo método ex situ de conservação de germoplasma.

A cultura de tecidos vegetais pode ser aplicada para este fim. A coleta de armazenamento de germoplasma in vitro oferece uma alternativa econômica ao cultivo de plantas em condições de campo, viveiros ou estufas.

Além disso, a criopreservação de células e tecidos, a revitalização desses tecidos e a regeneração de plantas a partir de tecidos por meio de técnicas de cultura de tecidos realmente eficazes em biotecnologia de conservação. A criopreservação envolve o armazenamento de células, tecidos, etc. a uma temperatura muito baixa usando nitrogênio líquido.


Compreendendo a regulação gênica específica de tecido

Embora todos os tecidos humanos realizem processos comuns, os tecidos são diferenciados por padrões de expressão gênica, o que implica que programas regulatórios distintos controlam a especificidade do tecido. Neste estudo, investigamos a expressão e regulação gênica em 38 tecidos perfilados no projeto Genotype-Tissue Expression. Descobrimos que as bordas da rede (fator de transcrição para conexões do gene alvo) têm maior especificidade do tecido do que os nós da rede (genes) e que os nós reguladores (fatores de transcrição) são menos prováveis ​​de serem expressos de uma maneira específica do tecido em comparação com seus alvos (genes ) A análise de enriquecimento de conjunto de genes de direcionamento de rede também indica que a regulação da função específica do tecido é amplamente independente da expressão do fator de transcrição. Além disso, genes específicos de tecido não são altamente direcionados em sua rede de tecidos correspondente. No entanto, eles assumem posições de gargalo devido à variabilidade no direcionamento do fator de transcrição e à influência de interações regulatórias não canônicas. Esses resultados sugerem que a especificidade do tecido é conduzida por caminhos regulatórios dependentes do contexto, fornecendo controle transcricional de processos específicos do tecido.

Palavras-chave: GTEx expressão gênica rede de regulação gênica rede de biologia rede de medicina redes regulatórias especificidade de tecido fatores de transcrição transcriptoma regulação da transcrição.

Copyright © 2017 Os autores. Publicado pela Elsevier Inc. Todos os direitos reservados.

Figuras

Figura 1. Visão geral esquemática de nossa abordagem

Figura 1. Visão geral esquemática de nossa abordagem

Nós caracterizamos a regulação gênica específica de tecido começando com GTEx ...

Figura 2. Especificidade do tecido dos elementos da rede

Figura 2. Especificidade do tecido dos elementos da rede

(A – C) Gráficos de barra ilustrando o número de arestas ...

Figura 3. Enriquecimento de Bordas Específicas de Tecido

Figura 3. Enriquecimento de Bordas Específicas de Tecido

(A – C) O log2 do número de arestas observadas / esperadas ...

Figura 4. Direcionamento específico de tecido no cérebro

Figura 4. Direcionamento específico de tecido no cérebro

(A) Um agrupamento hierárquico (distância euclidiana, ligação completa) e ...


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Métodos

Cultivo de arroz e cultura de cepa de brusone

MoSDT1-linha transgênica # 10, variedade WT (O. sativa ssp. Japonica cv. Ilmibyeo), e Ilmibyeo é um cultivar de arroz doméstico coreano, que representa o arroz branco no mercado coreano, foi desenvolvido a partir do cruzamento de três vias de Milyang `96 // Milyang` 95 / Seomjinbyeo [50], e cepa de brusone de arroz 95234I-1b foram mantidos em laboratório conforme descrito anteriormente [18]. O método de cultivo de mudas de arroz também foi baseado no relato de Wang et al. [18]. A cepa de crosta do arroz 95234I-1b foi isolada anteriormente em meu laboratório. Em resumo, a cepa 95234I-1b exibiu forte virulência e pode infectar a variedade ilimi de arroz, resultando em sintomas graves de doença de brusone do arroz. No entanto, a superexpressão de MoSDT1 in ilimi aumentou significativamente a resistência do arroz a esta cepa [18]. A fim de estudar mais o mecanismo metabólico de interações entre o arroz transgênico MoSDT1 e o 95234I-1b, prosseguimos usando 95234I-1b para infectar o arroz transgênico MoSDT1 como materiais de pesquisa.

Sementes de arroz de # 10 e WT foram esterilizadas em álcool 75% por 1 min, lavadas três vezes em água estéril, seguido de esterilização em solução de hipoclorito a 1,5% por 5 min, e finalmente lavadas três vezes em água estéril. As sementes foram então germinadas em solução aquosa de higromicina a 5% e água estéril, respectivamente a 28 ° C. As sementes foram semeadas em baldes e pratos plásticos e cada tratamento foi repetido três vezes. As mudas em baldes plásticos foram cultivadas por 14 dias de acordo com o manejo convencional em casa de vegetação.

A cepa de brusone do arroz de 95.234 I – 1b foi cultivada em meio PSA (200 g de batata, 10 g de açúcar, 15 g de pó de ágar, 1 L de água estéril) a 28 ° C. Depois que o micélio cresce em toda a placa de Petri, o micélio da superfície foi raspado e os esporos foram lavados com água esterilizada para preparar a suspensão de esporos. A concentração da suspensão de esporos foi ajustada para 1 × 10 5 / mL para inoculação por spray. A suspensão de esporos foi inoculada em folhas de arroz com 14 dias de idade e as folhas inoculadas foram incubadas a 28 ° C por 24 he transferidas para uma estufa para crescimento. As amostras foram coletadas 0 h, 72 h e 120 h após a inoculação, e seis réplicas biológicas foram usadas para análise UHPLC-Q-TOF MS. As folhas de seis plantas individuais foram amostradas para cada repetição. Três réplicas biológicas foram usadas para análise de qRT-PCR e folhas de três plantas individuais foram amostradas para cada réplica.

Análise UHPLC-Q-TOF MS

O espectrômetro de massa AB Triple TOF 5600/6600 (AB Sciex, EUA) e Q-TOF MS / MS foram combinados para análise. Amostras de arroz foram moídas em nitrogênio líquido e adicionadas com 1 mL de metanol: acetonitrila: solução aquosa (2: 2: 1, v: v: v), submetidas a vórtice por 60 se submetidas a ultrassom em baixa temperatura por duas vezes (30 min para cada Tempo). Foi então colocado a -20 ° C por 1 h, centrifugado a 14000 rcf a 4 ° C por 20 min, seco por congelamento e preservado a -80 ° C. As amostras foram separadas pela coluna Agilent 1290 Infinity LC UHPLC (Agilent, EUA). A coluna foi fixada em 25 ° C e a taxa de fluxo foi fixada em 0,3 mL / min. A composição da fase móvel era A: água + acetato de amônio 25 mM + água de amônia 25 mM, B: etoxina. O procedimento de eluição de gradiente foi o seguinte: 0–5 min, 95% B 0,5–7 min, B mudou linearmente de 95 a 65% 7–8 min, B mudou linearmente de 65 a 40%, B mantido em 40% durante 8– 9 min. A mudança linear de B de 40 a 95% foi de 9 a 9,1 min. B permaneceu em 95% por 9-12 minutos. As amostras foram colocadas em amostrador automático a 4 ° C durante todo o processo. A detecção de MS foi realizada usando os modos de íons positivos e negativos por electrospray (ESI). As amostras foram separadas por UHPLC e analisadas por espectrômetro de massa Agilent6550. As condições da fonte ESI foram as seguintes: Temperatura do gás: 250 ° C, Gás de secagem: 16 L / min, Nebulizador: 20 psig, Temp. Do gás do invólucro: 400 ° C, Fluxo do gás do invólucro: 12 l / min, Vcap: 3000 v, Tensão do bico: 0 v, fragmentos: 175 v, Faixa de massa: 50–1200, a taxa de aquisição: 4 Hz, tempo de ciclo: 250 ms. Depois que as amostras foram testadas, o espectrômetro de massa AB Triple TOF 6600 identificou os metabólitos e coletou os espectros de primeiro e segundo níveis. As condições da fonte ESI foram as seguintes: Fonte de íons Gás1 (Gás1): 40, Fonte de íons Gás2 (Gás2): 80, Gás de cortina (CUR) 30, Temperatura da fonte: 650 ° C, IonSapary Voltage Floating (ISVF) ± 5000 V ( plus or minus two modes), and secondary mass spectrometry obtained through information-dependent acquisition (IDA) and high sensitivity mode, Declustering potential (DP): ±60 V (plus or minus two modes), Collision Energy: 35 ±eV, IDA : Exclude isotopes within 4 Da, candidate ions to monitor per cycle: 10. Data collection was segmented according to the mass range, 50–300, 290–600, 590–900, and 890–1200, so as to expand the collection rate of the second-level atlas. The data generated from each method were collected four times in each section. The original data were been transformed into. MzXML format by Proteo Wizard, and then XCMS procedure was used for peak alignment, retention time correction, and extraction of peak area. The accurate mass number matching (< 25 ppm) and secondary map matching were used to search the database for metabolite structure identification. After the data were pretreated with pareto-scaling, multidimensional statistical analysis was performed, including unsupervised principal component (PCA) analysis, supervised partial least squares discriminant analysis (PLS-DA), and orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA). Unidimensional statistical analysis included Student’s t-test and variable-multiple analysis.

Expression analysis of defense-related genes in rice

RT-qPCR was performed with MoSDT1-transgenic line and WT inoculated with rice blast strain at 0 h, 72 h, and 120 h as previously described by Wang et al. [18]. cDNA reverse transcription was performed by Bio-Rad CFX96 TM Real-Time System (Bio-Rad, USA). The operation was carried out in accordance with the GoScript TM Reverse Transcription System A5001 kit (TransGen Biotechnology Co., Ltd., Beijing). qRT-PCR fluorescent dye, SYBR Premix Ex Taq II, was prepared for the reaction system according to the mentioned instructions with a total volume of 20 μL. Primer 5 was used to design primers for defense-related genes (sequences of primers are shown in Supplementary Table 6). Bio-Rad CFX96 TM real-time System (Bio-Rad, USA) was used for product amplification and fluorescence signal detection.

Determination of plant endogenous hormone assay

Plant endogenous hormone assays were performed in accordance with the method of Benton et al. [51]. Rice leaves (1 g) were ground using liquid nitrogen, 80 mg was taken in a 2 mL centrifuge tube and added with 50 μL of the internal standard solution along with 1 mL acetonitrile aqueous solution (1% FA). It was shaken and mixed well for 2 min, kept at 4 °C for 12 h in the dark, centrifuged at 14000 ×g for 10 min, 800 μL of the supernatant was taken and dried with liquid nitrogen. It was reconstituted with 100 μL of acetonitrile-water (1:1, v/v), centrifuged at 14000 ×g for 10 min, and the supernatant was used for analysis. The samples were separated by Agilent 1290 Infinity LC Ultra-high Performance Liquid Chromatography platform (Mobile phase: Liquid A was 0.05% aqueous FA solution, and liquid B was 0.05% FA acetonitrile). The sample was placed in a 4 °C auto-sampler set at 45 °C, at a flow rate of 400 μL/min, and the loading volume was 2 μL. Correspondingly liquid phase gradient was as follows: 0–10 min, B liquid changes from 2 to 98% linearly 10–11.1 min, B liquid changes from 98 to 2% linearly 11.1–13 min, B liquid is maintained at 2%. A QC sample was placed for a certain number of experimental samples in a sample order to detect and evaluate the stability and repeatability of the system. Mass spectrometry analysis was performed in positive/negative ion mode by using a 5500 QTRAP mass spectrometer (AB SCIEX). The 5500 QTRAP ESI conditions were as follows: source temperature 500 °C, ion Source Gas1 (Gas1): 45, Ion Source Gas2 (Gas2): 45, Curtain gas (CUR): 30, ionSapary Voltage Floating (ISVF)–4500 V MRM mode was used to detect the pair of ions. The peak area and retention time were calculated using Multiquant software. The amount of phytohormone measured in the sample was calculated based on the standard curve.

Evaluation of exogenous compound treatment on rice resistance

Firstly, rice leaves were inoculated with spores of M. oryzae strain 95234I–1b, and then sprayed with exogenous compounds after 72 h at three concentrations (Supplementary Table 7), and the concentrations of six compounds were prepared [21, 24, 26]. Disease index =∑ (number of leaves at each grade × representative values ​​at all grades)/(review total leaf number × highest grade representative value)× 100 [18]. All experiments were carried out in the lab/under greenhouse. Conditions were controlled at 28 °C/26 °C (day/night) with 16 h of light and 8 h of dark and a relative humidity of 50%. The experiments were performed with biological repeats and technical repeats three times each.


Ground Tissue

The ground tissue system synthesizes organic compounds, supports the plant, and provides storage for the plant. It is mostly made up of plant cells called parenchyma cells but can also include some collenchyma and sclerenchyma cells as well. Parênquima cells synthesize and store organic products in a plant. Most of the plant's metabolism takes place in these cells. Parenchyma cells in leaves control photosynthesis. Colênquima cells have a support function in plants, particularly in young plants. These cells help to support plants while not restraining growth due to their lack of secondary cell walls and the absence of a hardening agent in their primary cell walls. Esclerênquima cells also have a support function in plants, but unlike collenchyma cells, they have a hardening agent and are much more rigid.


Review All Plant Tissues with 30 Q&As

Embryonic tissues: primary meristems secondary meristems. Supporting tissues: collenchyma sclerenchyma. Filling and photosynthetic tissues: photosynthetic parenchyma storage parenchyma. Conducting tissues: xylem phloem. Covering tissues: epidermis periderm.

Meristems

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2. What are the growth tissues of plants? How are they classified and where can they be found?

The growth tissues of the plants are meristems. Meristems are the tissues that produce plant growth, and are the origin of all other tissues. They are formed of undifferentiated cells with an intense cell division rate. Meristems are classified as primary meristems and secondary meristems.

Primary meristems are found at the apex of the stem, in the lateral buds of the stem, at the base and the tips of shoots and within the root cap. Primary meristems are responsible for the primary growth (lengthening) of the plant.

Secondary meristems make the plant grow in thickness (secondary growth) and are formed by tissues that thicken the stem: cambium and phellogen (cork cambium).

3. What is the difference between lateral and apical buds in plants?

Lateral buds are portions of meristematic tissue located at the base of the shoots. Apical buds are portions of meristematic tissue situated at the tip of the stem and shoots.

4. What are apical meristems? Which type of plant growth do this meristems promote?

Apical meristems are primary meristems found at the apex of the stem and in the tips of shoots and roots.

Apical meristems are responsible for the primary growth of plants. 

5. What are lateral meristems? Where can they be found and which type of plant growth do they promote?

Lateral, or secondary, meristems, consist of the cambium and the phellogen (also known as cork cambium). These are tissues in the stem, branches and roots that generate other tissues via mitosis. These tissues participate in the secondary growth of plant, that is, in the thickening of the stem, branches and roots. 

6. What are the main features of meristematic cells? Why do these cells need to have a high mitotic rate?

Meristematic cells have very thin cell walls, small vacuoles, a well-centralized nucleus and they are constantly undergoing mitosis. Meristematic cells need a high mitotic rate because they are responsible for plant growth.

7. When seen under a microscope, what type of plant tissue is most likely to present a large amount of cells undergoing cell division?

This type of tissue is most likely meristematic tissue. Meristematic tissues, when seen under a microscope, contain a large number of cells undergoing mitosis.

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Collenchyma and Sclerenchyma

8. What plant tissues are responsible for supporting of plant?

The supportive tissues of plants are collenchyma and sclerenchyma.

Collenchyma is made of elongated, living cells that accumulate cellulose and pectin in some regions of the cell wall,giving them an unequal thickness and thus providing flexibility.

Sclerenchyma mostly consists of dead cells killed by lignin deposits (lignin is an impermeable biopolymer), which form elongated, rigid and impermeable fibers. Sclerenchyma is a plant tissue widely used in the textile industry.

Parênquima

10. Where in leaves is photosynthetic tissue often located?

The main photosynthetic tissue is photosynthetic parenchyma (also known as chlorenchyma, do not to be confused with collenchyma), which is often located between the superior and the inferior epidermis of the leaves.

Xylem and Phloem

11. How are water, mineral salts and food (sugar) transported throughout the plant?

Water, mineral salts and sugar are transported throughout the plant through conducting vessels formed by specialized tissues.

12. What are the specialized conducting tissues of plants?

Xylem and Phloem ਊre the vascular tissues of plants. Xylem is the plant tissue that form the vessels that transport water and mineral salts absorbed from the soil to plant cells. Phloem is the plant tissue that forms the vessels that transport dissolved sugar from the leaves (where it is produced via photosynthesis) to other plant cells.

13. What types of cell form xylem? What are the main features of those cells?

The main cells of xylem are tracheids and vessel elements (these are only in found in angiosperms). Tracheids and vessel elements are dead cells that have lost their cytoplasm. Only their cell wall impregnated with lignin (an impermeable biopolymer) remains. Tracheids form tubes that connect to neighboring tubes through pores. Vessel elements do not contain pores but instead they connect to the following vessel element through perforations at their extremities.

14. What types of cell form phloem? What are the main features of those cells?

The main cells that form phloem are sieve elements and companion cells. Sieve elements form the vessel walls. They are living enucleated cells positioned in series to form sieve tubes. Between successive vessel elements are communicating pores. Companion cells are located outside and alongside the sieve tubes and they help in the absorption of the material to be transported.

15. What is the vascular cambium? What is its function?

The vascular cambium is the secondary meristematic tissue that forms the vascular tissues (xylem and phloem) of the plant in roots and in the stem. Usually, the outer side of the vascular cambium produces a layer of phloem and the inner (more central) side of the tissue produces a layer of xylem. 

16. What are vascular bundles? How does the configuration of the vascular bundles within the stem differentiate monocots from dicots?

Vascular bundles are segments of xylem attached to phloem that run longitudinally within the stem. In dicots, vascular bundles are organized side-by-side forming concentric rings. In monocots, vascular bundles are scattered and do not form rings.

17. What are the main plant tissues that form the rings observed on the trunk of some trees?

The rings observed on a trunk cross section of dicot trees are made of conducting tissues: xylem and phloem. 

18. How can the age of a tree be estimated from the analysis of the rings present on a cross section of its trunk?

For tree to grow, it is necessary new vessels within the stem to be formed, a task performed by the vascular cambium. The vascular cambium is more active during hot seasons (summer and spring), generating a lighter band made of large-diameter vessels. During winter and fall, the vascular cambium produces the opposite. As a result, small-diameter vessels and a darker band appears around the previous lighter band. Therefore two rings are made per year, one of which is lighter and the other of which is darker. By counting these pairs directly, the age of the tree can be estimated.

19. What plant tissues compose the functional structures of leaf veins?

Leaf veins are made of vascular tissues. They are composed of xylem and phloem, which respectively conduct water and mineral nutrients (xylem) and sugar (phloem).

Epidermis and Periderm

20. What plant tissues are specialized in covering?

Covering tissues, or dermal tissues, in plants are the epidermis (which covers the leaves, the young stems and shoots) and the periderm (a tissue that replaces the epidermis in stems, shoots and roots). The periderm is made of phelloderm, phellogen and suber (cork). 

21. What plant tissues cover the stem and leaves?

The stem may be covered by epidermis (which contains stomata, cuticle and photosynthetic cells) as is the case in monocots or, alternatively, epidermis may be replaced by periderm (phelloderm, phellogen and cork) as is the case in dicots and gymnosperms.

Leaves are covered by epidermis.

22. What is phellogen? What is its function?

Phellogen, also known as cork cambium, is the meristematic plant tissue responsible for the formation of periderm (the covering of the stem, shoots and roots). The inner side of the layer of phellogen forms the phelloderm and its outer side forms the cork (suber). The suber secretes suberin, an impermeable substance that enters the tissue. 

23. What type of plant tissue is cork?

Cork, the same material used as the cork of wine bottles, is extracted from the suber of a special oak tree called cork oak.

24. What are plant root hairs? Where can they be found and what is their function?

Root hairs are external elongated projections of the root epidermis. Their role is to increase the absorption of water by the root.

25. Why does bark often die and break off naturally?

Bark is the mature periderm of the stem, branches and roots. It dies and breaks off when these structures grow, thus rupturing the peridermal suber formed of already dead cells.

26. What is the leaf cuticle?

The leaf cuticle is a thin waxy layer made of cutin and waxes, which is located on the outer surface of the leaf epidermis. Its function is to control cellular transpiration. 

Plant Roots

27. What plant tissues form plant roots?

Roots have a central portion filled with a substance called medulla, which is made of vascular tissue (inner xylem and outer phloem). The medulla is surrounded by the medullary parenchyma and is enclosed by pericycle, a meristem that produces the secondary roots (ramifications). On the outside of the medulla lies the cortical portion, which is formed of endodermis (which surrounds the pericycle) and cortical parenchyma. The covering of the roots is epidermis (with root hairs), which is later replaced with suberized (corky) periderm. 

28. What is the root cap?

The root cap is a protective structure located at the tip of a growing root. It protects the meristematic tissue of the root, forming a cap that surrounds its tip. This cover is necessary because during the growth of the root, the meristem would be injured by friction with the soil. 

29. What are secondary roots? How are  secondary roots different from shoots in terms of their origin?

Secondary roots are branches of the primary (main) root. Secondary roots emerge from the pericycle, the inner tissue of the root. Shoots originate from the lateral buds of the stem. Therefore, the origin of secondary roots is endogenous and the origin of shoots is exogenous.

30. Why do the roots of many swamp plants have a special shape?

Swamp and marsh plants generally contain supporting roots that branch off from portions of the stem above the ground, thus helping the plant to establish itself in muddy and sandy soil. They may also contain respiratory roots (pneumatophores), structures that emerge from buried roots to absorb oxygen.

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GeneMANIA is an online tool from Quaid Morris' lab at the CCBR in Toronto for fast gene function prediction using large-scale data sets from Arabidopsis, including coexpression, protein-protein interactions, localization, and others. Input a gene or list of genes and GeneMANIA will try to extend that list based on these data sets. Also linked to in the output of our eFP Browser. AraNet from Sue Rhee's lab has been loaded into GeneMANIA for easy exploration.


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