植物の組織
植物は多細胞の真核生物であり、様々な種類の細胞からなる組織系を持ち、特定の機能を果たしている。 植物の組織系は、大きく分けて、分裂組織と永久組織(または非分裂組織)の2つのタイプがあります。 分裂組織の細胞は、植物の細胞分裂と成長が継続する領域である分裂組織に存在する。 分裂組織の細胞は、未分化または不完全に分化しており、分裂を続けて植物の成長に貢献する。
分裂組織は、植物の中での位置に応じて3つのタイプに分かれます。
分裂組織は、植物の中での位置によって3種類あり、茎や根の先端にある分裂組織を含む頂端分裂組織は、植物が長さを伸ばすことを可能にする。 側方分裂組織は、成熟した植物の厚さや胴回りの成長を促進する。 間歇的分裂組織は単子葉でのみ見られ、葉身の基部や節(葉が茎につく部分)に存在する。
分裂組織は、すぐに分化して恒久的な組織になる細胞を作り出す。 このような細胞は、特定の役割を担い、それ以上分裂する能力を失います。 これらの細胞は大きく分けて、真皮組織、血管組織、地上組織の3種類に分化します。 真皮組織は植物を覆って保護し、維管束組織は水、ミネラル、糖分を植物の各部位に運ぶ。
第二の組織には、単純組織(同じ種類の細胞で構成されている)と複雑組織(異なる種類の細胞で構成されている)があります。 例えば、真皮組織は単純な組織で、植物の外面を覆い、ガス交換をコントロールしています。 脈管組織は複雑な組織の一例であり、木部と葉茎という2つの特殊な伝導組織で構成されている。 木部組織は、水と栄養を根から植物のさまざまな部分に運ぶ組織で、血管要素と気管(どちらも水を運ぶ)、木部柔細胞の3つの異なる細胞タイプがある。 光合成を行った場所から植物の他の部分に有機化合物を輸送する葉茎組織は、光合成物を伝導するふるい細胞、コンパニオン細胞、葉茎実質、葉茎繊維の4種類の細胞で構成されている。 木部の導電性細胞とは異なり、葉茎の導電性細胞は成熟時には生きている。 木部と葉茎は常に隣り合っている(図1)。
図1. カボチャの茎の断面を示す顕微鏡写真。 涙型の維管束は、内側に大きな木部細胞、外側に小さな葉茎細胞からなる。 木部細胞は、根から植物全体に水分や栄養分を運ぶ役割を果たしているが、機能的に成熟すると死んでしまう。 茎葉細胞は、光合成組織から植物の残りの部分に糖やその他の有機化合物を輸送するが、これは生きている。 維管束は地中組織に包まれ、真皮組織に囲まれている。
すべての動物は、表皮組織、筋肉組織、神経組織、結合組織の4種類の組織でできています。 植物も同じように組織でできていますが、当然のことながら、異なる種類の組織から、それぞれの異なる生活様式が生まれます。 ほとんどの植物組織には、3種類の植物細胞のすべてが存在する。
真皮組織
茎の真皮組織は主に表皮で構成されており、下の組織を覆って保護している1枚の細胞の層です。 木本植物には、一般的に樹皮として知られるコルク細胞の強靭で防水性のある外層があり、植物を損傷からさらに保護しています。 表皮細胞は、表皮の細胞の中で最も数が多く、最も分化していない細胞である。 葉の表皮には、気孔と呼ばれる開口部があり、そこからガスの交換が行われている(図2)。 ガード細胞と呼ばれる2つの細胞が各葉の気孔を取り囲み、その開閉を制御することで、二酸化炭素の取り込み、酸素と水蒸気の放出を調整している。 トリコームは、表皮の表面にある毛のような構造物である。
図2. 気孔(単数形:ストマ)と呼ばれる開口部により、植物は二酸化炭素を取り込み、酸素と水蒸気を放出することができる。 (a)は双子葉植物の閉じた気孔をカラー化した走査電子顕微鏡写真である。 各ストマの両側には2つのガードセルがあり、(b)その開閉を制御している。 c)ガードセルは、表皮細胞の層の中にある(クレジットa:Modification of work by Louisa Howard, Rippel Electron Microscope Facility, Dartmouth College; クレジットb:
血管組織
茎の血管組織を構成する木部と葉茎は、茎の長さ方向に走る「維管束」と呼ばれる明確な線状に配置されています。 茎の断面図を見ると、双子葉植物の茎の維管束は環状に並んでいる。 茎の寿命が1年以上の植物では、個々の維管束が一緒に成長して、特徴的な成長環ができる。
図3. (a)双子葉植物の茎では、維管束は地上組織の周辺に配置されている。 木部組織は維管束の内部に、葉茎は外部に向かって配置されている。 維管束を覆っているのは、硬膜繊維である。
木部組織には、木部実質、気管、血管の3種類の細胞があります。
木部組織には、木部実質、気管、血管の3種類の細胞があります。 気管は木部の細胞で、木質化した厚い二次細胞壁を持つ。 気管から別の気管への水の移動は、二次細胞壁がない側壁のピットと呼ばれる部分を通る。 ベッセルエレメントは、木部細胞の中でも特に壁が薄く、気管よりも短い。 各ベッセルエレメントは、その端壁にあるパンチングプレートによって次のベッセルエレメントと接続されている。
葉茎組織は、篩管細胞、コンパニオン細胞、葉茎柔細胞、葉茎繊維から構成されています。 篩管細胞(篩管要素ともいう)は、端から端まで並んで長い篩管を構成しており、糖やアミノ酸などの有機物を輸送する。 糖は、2つの細胞の端の接合部にある穴の開いたふるい板を通って、ふるい管細胞から次の細胞へと流れていく。 成熟期にはまだ生きているが、ふるい管細胞の核やその他の細胞構成要素は崩壊している。 コンパニオン細胞は、ふるい管細胞と一緒に存在し、代謝をサポートしている。
地上組織
地上組織は、主に実質細胞で構成されていますが、幹を支えるための膠質細胞や硬膜細胞が含まれることもあります。
植物の器官
植物は動物と同じように細胞内に小器官があり、その中で特定の代謝活動を行っている。 しかし、動物とは異なり、植物は太陽光のエネルギーを利用して光合成を行い、糖を生成する。 また、植物の細胞には、動物の細胞にはない細胞壁やプラスチド、中心にある大きな液胞などの構造があります。
植物も動物と同じように、同じ種類の細胞が集まって組織を形成しています。 異なる種類の組織が一緒になって独自の機能を発揮すると器官になり、器官が一緒になると器官系になります。 維管束植物には、シュート系と根系の2つの器官があります。 茎系は、葉や茎などの植物体と、花や果実などの生殖体の2つの部分からなる。 茎は一般的に地上で成長し、光合成に必要な光を吸収します。 植物を支え、水やミネラルを吸収する根系は、通常、地下にある。
図4. 植物の新梢系は、葉、茎、花、果実からなる。 根系は植物を固定し、土壌から水やミネラルを吸収します。