Plant growth, development and differentiation ( 6 hr)

1. Plant growth, development and differentiation (6 hr) • - Plant growth and development • - Plant cell differentiation • - Plant hormones and their controls in plant development • - Control of flowering

2. Growth การเติบโต Development การเจริญ www.gutenberg.org

3. Plant growth and development depends on environmental signals

4. Plant growth regulators: plant hormones

5. Three stages of plant development • Embryogenesis • Vegetative development • - Reproductive development

6. Embryogenesis การเจริญของเอมบริโอเริ่มจากการสร้างแนวแกนราก-ยอด (root-shoot axis) และพักตัวอยู่ในเมล็ด Web Figure 16.1.A   A summary of the events involved in the establishment of polarity in zygotes of the brown alga Fucus. (A) The zygote is polarized by an asymmetric stimulus from the environment, such as unilateral light. (B) A current flows (charged calcium ions move) through the polarized but still spherical zygote at the site at which the rhizoid will emerge, driven by Ca2+ uptake in the shaded half of the cell, from which the rhizoid will emerge. The current (Ca2+) flows out on the opposite side. (C) Cell polarity becomes fixed when actin microfilaments assemble at the site of rhizoid emergence and a cell wall is assembled around the zygote. The cell wall completely surrounds the zygote, but its composition differs in the rhizoid and thallus halves. Vesicles containing sulfated polysaccharides are transported by actin filaments to the plasma membrane and deposited in the cell wall only at the site of rhizoid emergence. (D) Finally, the zygote divides, and the rhizoid cell grows at its tip.

7. Web Figure 16.1.CCytoplasmic vesicles that contain specific cell wall components become asymmetrically distributed early in the development of Fucus zygote polarity. (A) A toluidine blue stained Fucus zygote before fixation of the polar axis. The toluidine blue dye stains a wall component in vesicles or in walls. (B) The embryo after establishment of rhizoid–thallus polarity, with toluidine blue staining confined to the cell wall in the rhizoid portion of the embryo. (From Quatrano and Shaw 1997, courtesy of R. S. Quatrano.)

9. Embryogenesis

10. apical-basal polarity • Vegetative • development • Reproductive • development Taiz and Zeiger 2006

11. Vegetative development • การเจริญเติบโตในระยะก่อนเจริญพันธุ์ (vegetative stage) เนื้อเยื่อเจริญส่วนปลาย (apical meristem) แบ่งตัว เกิดกลุ่มเซลล์ที่จะเจริญต่อไปเป็นใบ (leaf primodium) ข้อ (node) และปล้อง (internode) • การเจริญเติบโตเกิดในลักษณะซ้ำเดิมเช่นนี้อย่างต่อเนื่อง เกิดเป็นต้นพืชที่ประกอบด้วยส่วนที่เป็นปล้อง และข้อที่มีตาข้าง (bud) และใบเจริญอยู่

12. Reproductive development • การเข้าสู่ระยะเจริญพันธุ์ (reproductive stage) ควบคุมโดยปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและจำนวนชั่วโมงแสง • เนื้อเยื่อเกิดการเจริญเป็น floral meristem

13. ส่วนต่างๆ ของพืชเกิดมาจาก meristem

15. Vegetative development

16. Cell division, growth, and differentiation

17. การเจริญเติบโตของราก การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเซลล์ใน differentiation zone การยืดตัวของเซลล์ใน Elongation zone การสร้างเซลล์ใหม่ โดย apical root meristem ใน division zone http://www.soilandhealth.org/index.html

18. การเกิดรากแขนง • เนื้อเยื่อที่ไม่ใช่ meristemสามารถเปลี่ยนเป็น meristemได้ เช่น • เนื้อเยื่อชั้น pericycle แบ่งเซลล์เพื่อเจริญต่อไปเป็นรากแขนง Root X-section http://www.nsci.plu.edu/ Longisection of a root, showing the origin of a lateral. The formative regions are labeled according to mature regions into which they develop. http://www.soilandhealth.org/index.html

19. Cell division, growth, and differentiation>> tissue systems

23. การเติบโต (growth) “การเพิ่มปริมาตรหรือขนาดอย่างถาวร” การแบ่งเซลล์โดยที่ปริมาตรรวมเท่าเดิมไม่ถือว่ามีการเติบโต www.gutenberg.org

24. Cell Growth • Diffuse growth • Tip growth

25. Tip-growth: pollen tube Figure 1   Growing pollen tubes exhibit a pronounced "tip-focused" calcium gradient (top, left and right). The gradient oscillates between high (left) and low (right) levels. The pollen tube was injected with the calcium sensitive dye, fura-2-dextran, and photographed using ratio-metric ion imaging. Growing pollen tubes also exhibit a pH gradient in which the tip is slightly acidic (bottom, left and right). Back from the tip is a prominent alkaline band. This band oscillates between high (left) and low (right) pH. The pollen tube was injected with the pH sensitive dye, BCECF-dextran, and subjected to ratio-metric ion imaging. Bar = 10 μm. (From Hepler et al. 2006.) http://www.testtubelilies.com/

26. Figure 5   Lily pollen tube exhibits a prominent cortical actin fringe in the apical domain (a). The fringe can start 1–5 μm behind the apex and extend for an additional 5–10 μm. In the shank of the tube, the actin microfilaments are evenly dispersed throughout the thickness of the tube. This pollen tube was prepared by rapid-freeze fixation and freeze substitution. The pollen tube was then rehydrated and probed with anti-actin antibodies, and imaged by confocal laser scanning microscopy (b). Lily pollen tube prepared as above but stained with an antibody to lily ADF (actindepolymerizing factor). Note that ADF colocalizes with the cortical actin fringe. Bar = 10 μm. (From Lovy-Wheeler et al. 2005, 2006.)

27. Growing cells • cell expansion • cell elongation • Biochemical wall loosening • Deposition of new material • Water uptake to increase turgor

28. ผนังเซลล์ปฐมภูมิ (primary wall)

30. ทิศทางการขยายขนาดของเซลล์กำหนดโดยทิศทางการขยายขนาดของเซลล์กำหนดโดย รูปแบบการจัดเรียงตัวของ cellulose microfibrilที่ผนังเซลล์ transverse longitudinal

31. Cell growth rate = m (p – Y) Yield threshold turgor