Plant growth, development and differentiation (6 hr)

งานนำเสนอเรื่อง: "Plant growth, development and differentiation (6 hr)"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

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 Stress relaxation of cell wall
Cosgrove D.J Plant Cell 9: เซลล์เติบโตโดยเกิดกระบวนการที่ทำให้ผนังเซลล์คลายตัว (cell wall loosening, stress relaxation) โดยเอนไซม์ต่าง ๆ ยกตัวอย่างดังในภาพ เช่น expansin และ glucanase ที่เร่งปฏิกิริยาการตัดสาย hemicellulose บางพันธะ ทำให้ผนังเซลล์คลายตัว หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งว่า ความเครียด (stress) ของผนังเซลล์ลดลง

3 Acid growth theory Growth hormone auxin induces elongation growth of plant cells. -IAA +IAA Growing cell wall extend much faster at acidic pH than at neutral pH. Auxin-induced growth is associated with wall acidification. Acid growth theory มีการค้นพบว่า 1. ปลอกหุ้มยอด (coleoptile) ที่แช่ในสารละลาย auxin ยืดยาวเมื่อเวลาผ่านไป 2. ผนังเซลล์ของเซลล์ที่กำลังเติบโตยืดยาวขึ้นเมื่อแช่ coleoptile ในบัฟเฟอร์ pH ที่เป็นกรด ความสอดคล้องนี้นำไปสู่ข้อสันนิษฐานที่ว่าการเติบโตที่ชักนำด้วย auxin นั้นเกี่ยวข้องกับภาวะเป็นกรดของผนังเซลล์

4 Acid growth theory Hager A. et al Planta 185: จากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ ที่สอดคล้องกัน นำไปสู่การเสนอทฤษฎี acid growth โดยมีรายละเอียดคือ auxin กระตุ้นการยืดยาว (การเติบโต) ของเซลล์โดยการสร้างสภาวะเป็นกรดที่ผนังเซลล์ ทั้งนี้ผ่านการกระตุ้นการเพิ่มปริมาณ H+-ATPase ทั้งโดยการเพิ่มการสร้างและเพิ่มกิจกรรมการขนส่ง vesicle ไปยังเยื่อหุ้มเซลล์

5 ตัวอย่างผลการทดลองที่ประกอบการเสนอทฤษีดังกล่าว

6 ตัวอย่างผลการทดลองที่ประกอบการเสนอทฤษฎีดังกล่าว

7 ตัวอย่างผลการทดลองที่ประกอบการเสนอทฤษฎีดังกล่าว

8 Evidences supporting the Acid Growth Theory
(a) stem and coleoptile sections excrete protons in response to auxin, lowering the pH of the apoplast. (b) treatment of auxin-sensitive tissues with acidic buffers of pH 5.0 can cause cells to elongate at rates comparable to that induced by auxin. (c) neutral buffers infiltrated into the apoplast can inhibit auxin-induced growth. (d) the fungal toxin fusicoccin, whose main action is to promote extensive acidification of the apoplast, also causes rapid cell elongation. ตัวอย่างผลการทดลองที่ประกอบการเสนอทฤษฎีดังกล่าว

9 Growth curve “unicellular organism”
กราฟการเติบโต (growth curve) เป็นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่าวัดการเติบโตและเวลา โดยทั่วไปมักพบแบบ sigmoid แต่อาจพบรูปแบบเส้นกราฟลักษณะอื่น ๆ ก็ได้ Figure 1   Growth of the unicellular green alga Chlamydomonas. Growth is assessed by a count of the number of cells per milliliter at increasing times after the cells are placed in fresh growth medium. Temperature, light, and nutrients provided are optimal for growth. An initial lag period during which cells may synthesize enzymes required for rapid growth is followed by a period in which cell number increases exponentially. This period of rapid growth is followed by a period of slowing growth in which the cell number increases linearly. Then comes the stationary phase, in which the cell number remains constant or even declines as nutrients are exhausted from the medium.

10 Growth curve “multicellular organism” วัดการเติบโตจาก - น้ำหนักสด
Shoot dry weight (kg) วัดการเติบโตจาก - น้ำหนักสด - น้ำหนักแห้ง - ปริมาตร - ความสูง - ฯลฯ ที่ระยะเวลาต่าง ๆ ค่าวัดการเติบโตมีหลายค่า แต่ละค่ามีข้อดีข้อด้อย ต้องเลือกใช้ค่าวัดการเติบโตให้เหมาะกับชนิดสิ่งมีชีวิต ข้อจำกัดต่าง ๆ และลักษณะงานวิจัย

11 Reproductive development
inflorescence Reproductive development การเข้าสู่ระยะเจริญพันธุ์ (reproductive stage) ควบคุมโดยปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและ จำนวนชั่วโมงแสง เนื้อเยื่อเกิดการเจริญเป็น floral meristem การเจริญระยะเจริญพันธุ์

12 ทำอย่างไร พืชจะออกดอก

13 “ทำอย่างไร พืชจะออกดอก”
tropical/ temperate sun /shade plant annual/ perennial ๑. รู้จักธรรมชาติของพืชต้นนั้น etc. ๒. เข้าใจกลไกควบคุมการออกดอก signal/ receptor/ gene expression

14 ทบทวนโครงสร้างดอก

15 เนื้อเยื่อเจริญ: floral meristem
โครงสร้างของดอก ชั้นของดอก (whorl) 4 ชั้น

16 Flowering genes

17 ABC model: three floral organ identity genes
Homeotic mutation

18

19 Flowering signals and receptors

20 Photoperiod: day length controls of flowering
Short-day plants Long-day plants

21 Phytochrome control of flowering

22 Vernalization: cold promotes flowering

23 Four developmental pathway for flowering
Taiz and Zeiger (2002)

24 เข้าใจกลไกควบคุมการออกดอก
signal ภายใน: hormone (gibberellins), circadian rhythm (physiological clock) ภายนอก: light, temperature, humidity, nutrient receptor phytochrome (light); ? (temperature) gene expression meristem identity genes / floral organ identity genes/ cadastral genes