دانلود رایگان ترجمه مقاله رشد پیچه ای در اندام های گیاهی (نشریه biologists 2016) (ترجمه رایگان – برنزی ⭐️)

رشد پیچه ای در ارگان های گیاهی: مکانیزم ها و اهمیت

Helical growth in plant organs: mechanisms and significance

چکیده

مقدمه
مبانی ژنتیکی و سلولی در رشد پیچه ای
دیدگاه های به دست آمده از رَشادی گوش‌موشی یا آرابیدوپسیس تالیانا
درک کردن نقش ریز لوله ها و توبولین
پروتئین های مرتبط با ریز لوله ها در رشد پیچه ای
درک کردن رابطه ی بین ریز لوله ها و ریز فیبر های سلولزی
مکانیزم های سلولی دخیل در رشد پیچه ای
نقش های تطبیقی و اهمیت رشد پیچه ای
رشد دایره ای

چکیده

بسیاری از گیاهان بعضی از انواع رشد پیچه ای، مانند حرکات جست جوی دوار در ساقه های در حال رشد، و دیگر ارگان ها ( حرکت پیچه ای) ، پیچ خردن قسمت های پیچه ای، واژگون شدن برگ ها و جوانه ها ( معکوس شدن) ترتیب گلبرگ ها ( شکنج) و پیچش تیغه های برگ را بروز میدهند. یافته های ژنتیکی اخیر نشان داده است که این رشد های پیچه ای ممکن است مرتبط با آرایه های پیچه ای در ریز لوله های قشری و ریز فیبر های سلولزی روی آن ها باشد. یک مکانیزم جایگزین این ساختار پیچه ای، که مبتنی بر انقباض های تفاضلی در لایه های دوگانه است، اخیرا شناسایی شده است و مشخص شده که این روند، عامل بعضی از این رشد ها میباشد. در این قسمت، من یک مرور در مورد روند های ژن ها و سلول ها ارائه میکنم که در مورد این الگو های رشد پیچه ای میباشد. همچنین من، انواع رشد های پیچه ای در گیاهان را بررسی کرده و اهمیت تطبیق پتانسیل آن ها را نشان داده و آن ها را با الگو های رشد پیچه ای در حیوانات مقایسه خواهم کرد.
مقدمه
رشد گیاهان معمولا به صورت خطی و یا محیطی شکل میگرد، اما در بعضی از موارد رشد گیاهان به صورتی است که منجر به دور زدن، پیچ خوردن و یا مارپیچ شدن گیاه میشود ؛ این الگو ها معمولا به عنوان رشد های پیچه ای تعریف میشوند ( لغت نامه در جعبه ی شماره 1 را مشاهده کنید ). نمونه های مشخص از ارگان های گیاهی که رشد پیچه ای در آن ها دیده میشود، بیشتر شامل پیچک هایی است که حالت بالارونده دارند ، اما بسیاری از نمونه های دیگر نیز در مورد این رشد پیچه ای توصیف شده است ( شکل 1). به عنوان مثال، لبه های ساقه های در حال رشد و دیگر ارگان ها نیز میتوانند این رشد پیچه ای ( لغت نامه جعبه ی 1) را داشته باشند، زیرا آن ها گسترش پیدا میکنند و با عوامل محیطی ، تعامل ایجاد میکنند تا بتوانند در معرض نور بوده و یا از مواد مغذی و یا خاک استفاده کنند. دیگر عواملی که کم تر مورد بررسی قرار گرفته است، پیچیدگی های خاص در برگ ها و ساقه های گل ها است که معمولا برای معکوس کردن گرایش های پشتی – شکمی گیاه ( معکوس شدن ، لغت نامه جعبه ی 1) رخ میدهد، قرار گیری مارپیچی گلبرگ ها ( شکنج، ، لغت نامه جعبه ی 1) در نمونه های گل، دور پیچ شدن (، لغت نامه جعبه ی 1) در غلاف و ریشک ها در طول پراکنش دانه و تاب خوردن برگ ها برای تضمین مقاومت آن ها ، میباشد. باید به این نکته اشاره کرد که یکی از انواع رایج آرایش های پیچه ای ، که با نام جایگزینی برگ ها و گل ها بر روی ساقه شناخته میشود ( فیلوتاکسی) ، نشان دهنده ی دسته ای متفاوت از الگو های پیچه ای میباشد که شامل ایجاد شدن اعضای جدید در گیاه میباشد، نه رشد توسعه ای در یک عضو. ویژگی ها و مکانیزم های این نوع رشد فیلوتاکسی، تقریبا شناخته شده است و در این قسمت مورد بررسی قرار نمیگیرد.
در این مرور من نخست دانش فعلی خودمان در مورد زن ها و روند های سلولی که موجب الگو های پیچه ای در گیاهان میشود را بررسی میکنم و به نقش ریز لوله های قشری و ریز فیبر های سلولزی در این زمینه میپردازم. بیشتر این درک ، از مطالعه های انجام شده بر روی جهش های رَشادی گوش‌موشی یا آرابیدوپسیس تالیانا به دست آمده است که الگو های رشد پیچه ای غیر طبیعی را ایجاد کرده است. با وجود این که این یافته ها الزاما نشان دهنده ی الگو های رشد مرتبط با شرایط عادی نیستند، اما به نظر محتمل میرسد که روند هایی که در این جهش ها دچار تغییر شده اند، احتمالا همان روند هایی هستند که در دیگر رشد های پیچه ای مورد استفاده قرار میگیرد که در شرایط جهش خودشان را تطبیق داده و ازین رو، اکنون حالت نرمال دارند. سپس من به بررسی انواع الگو های رشد پیچه ای مشاهده شده در گیاهان پرداخته و اهمیت تطبیقی احتمالی آن ها را بررسی میکنم. مشاهده های جالبی در مورد حضور فیبر های ژلاتینی مشابه با فیبر های مشاهده شده در چوب درختان دیده شده است و گسترش تفاضلی احتمالی آن ها در بافت های دو لایه، احتمالا موجب ایجاد تاب و پیچ خوردگی هایی میشود که در این جا مورد بحث قرار گرفته است. متمایل شده به یک طرف ( لغت نامه ی جعبه ی 1) در رشد پیچه ای در یک نمونه را میتوان در دو گروه تقسیم بندی کرد – ثابت یا متغیر ( جعبه ی 2) – و اهمیت این دسته بندی نیز مورد بررسی قرار گرفته است . در نهایت ، ما رشد پیچه ای در گیاهان را با رشد های پیچه ای در حیوانات بررسی کرده و موارد مجهول مهم را بیان میکنم، که این موارد شامل ذات عوامل تعیین کننده ی اصلی در جهت تمایل رشد پیچه ای گیاهان میباشد.

Abstract

Many plants show some form of helical growth, such as the circular searching movements of growing stems and other organs (circumnutation), tendril coiling, leaf and bud reversal (resupination), petal arrangement (contortion) and leaf blade twisting. Recent genetic findings have revealed that such helical growth may be associated with helical arrays of cortical microtubules and of overlying cellulose microfibrils. An alternative mechanism of coiling that is based on differential contraction within a bilayer has also recently been identified and underlies at least some of these growth patterns. Here, I provide an overview of the genes and cellular processes that underlie helical patterning. I also discuss the diversity of helical growth patterns in plants, highlighting their potential adaptive significance and comparing them with helical growth patterns in animals.

Introduction

Plant growth is usually linear or circumferential (Steeves and Sussex, 1989) but in some cases it results in twists, spirals or coils; these patterns are generally categorised as helical (see Glossary, Box 1) growth. Well-known examples of plant organs that exhibit helical growth are the tendrils of climbing plants (Jaffe and Galston, 1968), but many other forms have been described (Fig. 1). For example, the tips of growing stems and other organs exhibit circumnutation (see Glossary, Box 1) as they extend and interact with components of the environment, be it light, other vegetation, or soil (Darwin, 1880; Baillaud, 1962a,b). Less well known are the specialised twists of leaf and flower stems that occur to invert their dorsal-ventral orientation (resupination; see Glossary, Box 1) (Hill, 1939), the spiral insertion of petals (contortion; see Glossary, Box 1) in the flower template (Endress, 1999), the coiling (see Glossary, Box 1) of pods and awns during seed dispersal, and the twisting (see Glossary, Box 1) of flat leaves that ensures their rigidity. It should be noted that one common form of helical arrangement, namely the placement of leaves and flowers on stems ( phyllotaxy), represents a different category of helical patterning involving organ initiation rather than subsequent organ growth. The properties and mechanisms of phyllotaxy are relatively well known (Reinhardt et al., 2003; reviewed by Traas, 2013) and will not be discussed here.

In this Review, I first summarise our current knowledge of the genes and cellular processes that underlie helical patterning in plant organs, highlighting the roles of cortical microtubules and cellulose microfibrils. Most of this understanding has come from studies of mutants of Arabidopsis thaliana that exhibit abnormal helical growth (Hashimoto, 2002, 2013). Although these do not necessarily reflect the patterns associated with normal growth, it seems likely that the processes disrupted in such mutants may sometimes be the same as those recruited to impose helical growth where it has become adaptive and thus now represents the norm. I then discuss the diversity of helical growth patterns observed in plants and consider their possible adaptive significance. Interesting new observations on the presence of gelatinous fibres similar to those in tension wood of trees, and their likely differential extension within a bilayer to generate twists and coils are discussed. The handedness (see Glossary, Box 1) of helical growth in a species can be categorised in two classes – fixed or variable (see Box 2) – and the significance of this is also discussed. Finally, I compare helical growth in plants with that observed in animals and highlight what is still unknown, including the nature of fundamental determinants of the direction of handedness.

رشد پیچه ای در ارگان های گیاهی: مکانیزم ها و اهمیت

Helical growth in plant organs: mechanisms and significance