TRACHEIDS: LOKASI, CIRI DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The tracheids memanjang dan pada hujung lubang sel mereka, tumbuhan vaskular, fungsi sebagai saluran untuk air mengangkut dan garam mineral dibubarkan. Kawasan hubungan pit-pit antara pasang tracheid membenarkan laluan air. Baris tracheid membentuk sistem pengaliran berterusan melalui tanaman.

Sebagai trakeid matang, mereka adalah sel dengan dinding sel yang sangat ligna, itulah sebabnya mereka juga memberikan sokongan struktur. Tumbuhan vaskular mempunyai keupayaan yang besar untuk mengawal kandungan airnya berkat pemilikan xilem, yang mana bahagiannya adalah trakeid.

Sumber: Dr. phil.nat Thomas Geier, Fachgebiet Botanik der Forschungsanstalt Geisenheim.

Lokasi di kilang

Tumbuhan mempunyai tiga jenis tisu asas: parenchyma, dengan sel yang tidak dikhususkan, dengan membran sel yang nipis dan tidak dilignasi; collenchyma, dengan sel sokongan memanjang, dengan dinding sel yang menebal secara tidak teratur; dan sclerenchyma, dengan sel sokongan dinding sel lignifikasi, tanpa komponen hidup pada masa matang.

Sklerenchyma boleh menjadi mekanikal, dengan sclereid (sel batu) dan serat kayu, atau konduktif, dengan tracheid (tanpa perforasi, terdapat di semua tumbuhan vaskular) dan saluran konduktif (dengan perforasi di hujungnya, terutama terdapat pada angiosperma). Trakeid dan unsur-unsur kapal pengalir adalah sel mati.

Tumbuhan mempunyai dua jenis tisu konduktif: xilem, yang membawa air dan garam mineral dari tanah; dan floem, yang mengedarkan gula yang dihasilkan oleh fotosintesis.

Xilem dan floem membentuk kumpulan vaskular selari di korteks tumbuhan. Xilem terdiri daripada parenchyma, serat kayu, dan sclerenchyma konduktif. Floem terdiri dari sel-sel vaskular yang hidup.

Di sebilangan pokok, cincin pertumbuhan tahunan dibezakan kerana trakeid yang terbentuk pada musim bunga lebih lebar daripada yang dibentuk pada musim panas.

ciri-ciri

Keratan rentas tanaman Elderberry (Sambucus sp.). Kapal dan trakea Xilem. Diambil dan diedit dari: Perpustakaan Imej Biosains Kolej Komuniti Berkshire.

Istilah "tracheid", diciptakan oleh Carl Sanio pada tahun 1863, merujuk pada bentuk yang mengingatkan pada trakea.

Pada pakis, sikad, dan konifer, trakeid adalah 1,7 mm. Dalam angiosperma mereka 1-2 mm atau kurang. Sebaliknya, kapal konduktif (terdiri daripada banyak elemen kapal konduktif), unik untuk angiosperma, panjangnya hampir 1,000 mm.

Sel tracheid mempunyai dinding sel primer dan sekunder. Dinding sekunder dirembeskan setelah dinding primer terbentuk. Oleh itu, yang pertama adalah dalaman sehubungan dengan yang kedua.

Serat selulosa di dinding sel primer berorientasikan secara rawak, sementara serat sel dinding sekunder berorientasikan spiral. Oleh itu, yang pertama dapat dengan mudah meregangkan ketika sel tumbuh. Iaitu, yang kedua lebih tegar.

Dinding sel trakeid yang lignis mempunyai bentuk skalari, annular, heliks (atau spiral), retikulasi, atau penonjolan libriform. Ciri ini membolehkan spesies dikenal pasti melalui pemerhatian mikroskopik.

Dinding lignin, bahan yang tidak kedap, mencegah trakeid dan saluran konduktif kehilangan air atau menderita emboli yang disebabkan oleh masuknya udara.

Fungsi pengangkutan

Apa yang disebut "teori kohesi" adalah penjelasan yang paling diterima untuk pergerakan air dan garam dalam larutan dalam xilem. Menurut teori ini, kehilangan air akibat transpirasi foliar akan menghasilkan ketegangan pada lajur cecair yang bergerak dari akar ke dahan, melalui trakeid dan saluran konduktif.

Kehilangan air melalui transpirasi cenderung untuk mengurangkan tekanan di bahagian atas tanaman, menyebabkan air yang diambil dari tanah oleh akar naik melalui saluran xilem. Dengan cara ini, air yang berpeluh akan terus diganti.

Semua ini memerlukan ketegangan yang cukup untuk membuat air naik, dan kekuatan kohesif di lajur cecair untuk menyokong ketegangan tersebut. Untuk pokok setinggi 100 m, diperlukan kecerunan tekanan 0.2 bar / m, dengan kekuatan kohesif total 20 bar. Bukti eksperimen menunjukkan bahawa syarat-syarat ini dipenuhi secara semula jadi.

Tracheid mempunyai nisbah permukaan-ke-dalaman dalaman yang jauh lebih besar daripada unsur-unsur kapal konduktif. Atas sebab ini, mereka berfungsi untuk menjimatkan, dengan lekatan, air di dalam tanaman terhadap graviti, tanpa mengira ada peluh atau tidak.

Fungsi mekanikal

Lignifikasi trakeid mencegah letupannya kerana tekanan hidrostatik xilem negatif.

Lignifikasi ini juga menyebabkan trakeid memberikan sebahagian besar struktur struktur kayu. Semakin besar ukuran tanaman, semakin besar keperluan untuk sokongan struktur. Atas sebab ini, diameter trakeid cenderung lebih besar pada tanaman besar.

Kekakuan trakeid memungkinkan tanaman memperoleh kebiasaan daratan yang tegak. Ini menyebabkan munculnya pokok dan hutan.

Pada tanaman besar, trakeid mempunyai fungsi ganda. Yang pertama adalah membawa air ke dedaunan (seperti pada tanaman kecil). Yang kedua adalah memperkuat dedaunan secara struktural untuk menolak tindakan graviti, walaupun tetulang tersebut menurunkan kecekapan hidraulik xilem.

Persekitaran yang mengalami angin kencang atau salji salji, serta seni bina tanaman tertentu, menjadikan cawangan memerlukan ketahanan yang lebih besar terhadap patah tulang. Peningkatan lignifikasi kayu kerana trakeid dapat meningkatkan umur panjang bahagian kayu tanaman ini.

Evolusi

Proses evolusi trakeid, yang mencakup lebih dari 400 juta tahun, didokumentasikan dengan baik kerana kekerasan sel-sel vaskular ini, yang disebabkan oleh lignifikasi, menyokong pemeliharaannya sebagai fosil.

Ketika flora terestrial berkembang dalam waktu geologi, tracheid mengalami dua tren adaptif. Pertama, mereka menghasilkan kapal konduktif untuk meningkatkan kecekapan pengangkutan air dan nutrien. Kedua, mereka diubah menjadi serat untuk memberi sokongan struktur pada tanaman yang lebih besar dan besar.

Unsur-unsur kapal pengalir memperoleh perforasi ciri mereka pada akhir ontogeni. Pada peringkat awal perkembangan mereka menyerupai trakeid, dari mana mereka berkembang.

Dalam fosil dan gymonosperma hidup, dan di dicotyledon primitif (Magnoliales), tracheid mempunyai lubang dengan tepi skalariform. Semasa evolusi ke kumpulan tanaman yang lebih maju, trakeid dengan pinggir skalari menimbulkan mereka yang mempunyai tepi bulat. Pada gilirannya, yang terakhir menimbulkan serat libriform.

Xylem

Xilem bersama dengan floem membentuk tisu yang membentuk sistem tisu vaskular tumbuhan. Sistem ini cukup kompleks dan bertanggungjawab untuk pengaliran air, mineral dan makanan.

Walaupun xilem membawa air dan mineral dari akar ke sisa tanaman, floem membawa nutrien yang dibuat semasa fotosintesis, dari daun ke sisa tanaman.

Xilem terbentuk dalam banyak kes oleh dua jenis sel: trakeid, yang dianggap paling primitif, dan unsur-unsur kapal. Walau bagaimanapun, tumbuhan vaskular yang paling primitif hanya terdapat trakeid pada xilem.

Aliran air melalui trakeid

Cara tracheid ditempatkan di dalam tanaman sedemikian rupa sehingga lubang mereka sejajar dengan sempurna antara trakeid yang berdekatan, memungkinkan aliran di antara mereka ke arah mana pun.

Beberapa spesies menunjukkan penebalan dinding sel di tepi lubang yang mengurangkan diameter bukaannya, sehingga menguatkan penyatuan trakeid dan juga mengurangkan jumlah air dan mineral yang dapat melaluinya. Jenis lubang ini dipanggil lubang areolat.

Beberapa spesies angiosperma, dan juga konifer, menyediakan mekanisme tambahan yang memungkinkan mengatur aliran air melalui lubang isolat, seperti adanya struktur yang disebut torus.

Torsi tidak lebih daripada penebalan membran lubang pada tahap zon tengah yang sama dan berfungsi sebagai injap kawalan untuk laluan air dan mineral antara sel.

Apabila lembu berada di tengah lubang, aliran antara trakeid adalah normal; tetapi jika membran bergerak ke salah satu sisinya, torus menyekat bukaan lubang, mengurangkan aliran atau menghalangnya sepenuhnya.

Jenis lubang

Ringkas

Mereka tidak menunjukkan penebalan di pinggirnya

Terpencil

Mereka menunjukkan penebalan di tepi lubang trakeid dan trakeid yang berdekatan.

Semiareolada

Tepi lubang satu sel menebal, tetapi sel sel yang berdekatan tidak.

Areolada dengan lembu

Seperti yang telah disebutkan, konifer dan beberapa angiosperma mempunyai torus pusat di lubang isolat yang membantu mengatur aliran air dan mineral.

Buta

Akhirnya lubang trakeid tidak bertepatan dengan sel yang berdekatan, yang mana aliran air dan mineral terganggu di kawasan ini. Dalam kes ini, kita bercakap mengenai lubang buta atau tidak berfungsi.

Bahagian ketara kayu lembut dari konifer (Pinus sp.). Trachedia dan struktur lain. Diambil dan diedit dari: Perpustakaan Imej Biosains Kolej Komuniti Berkshire.

Di gymnosperma

Gymnosperma filum Gnetophyta dicirikan, antara aspek lain, dengan menghadirkan xilem yang terdiri daripada trakeid dan pembuluh atau trakea, tetapi gimnosperma yang lain hanya memiliki trakeid sebagai elemen konduksi.

Gymnosperma cenderung mempunyai trakeid yang lebih lama daripada angiosperma, dan mereka juga cenderung jenis isolat dengan torus. Lebih daripada 90% berat dan isipadu xilem konifer terdiri daripada trakeid.

Pembentukan trakeid pada xilem konifer sekunder berlaku dari kambium vaskular. Proses ini dapat dibahagikan kepada empat fasa.

Pembahagian selular

Ini adalah bahagian mitosis di mana setelah pembelahan nuklear menjadi inti dua anak perempuan, struktur pertama yang terbentuk adalah dinding utama.

Pemanjangan sel

Setelah pembelahan sel lengkap, sel mula tumbuh panjang. Sebelum proses ini selesai, pembentukan dinding sekunder bermula, yang bermula dari pusat sel dan meningkat ke arah puncak.

Pemendapan matriks selulosa

Matriks selulosa dan hemiselulosa sel disimpan dalam lapisan yang berbeza.

Lignifikasi

Matriks selulosa dan hemiselulosa diresapi oleh lignin dan bahan lain yang serupa dengan apa yang merupakan peringkat akhir fasa pematangan trakeid.

Dalam angiosperma

Tracheid terdapat di xilem dari semua tumbuhan vaskular, namun pada angiosperma ia kurang penting daripada di gymnosperma kerana mereka berkongsi fungsi dengan struktur lain, yang dikenali sebagai unsur saluran atau trakea.

Trakeid angiosperma lebih pendek dan lebih kurus daripada trakeid gymnosperma dan juga tidak pernah mempunyai lubang banteng.

Angiosperma trakea, seperti trakeid, mempunyai lubang di dindingnya, mati setelah mencapai usia matang, dan kehilangan protoplas mereka. Sel-sel ini, bagaimanapun, lebih pendek dan 10 kali lebih lebar daripada trakeid.

Trakea kehilangan sebahagian besar dinding sel mereka di puncaknya, meninggalkan plat perforasi di antara sel bersebelahan, sehingga membentuk saluran berterusan.

Trakea dapat mengangkut air dan mineral lebih cepat daripada trakeid. Walau bagaimanapun, struktur ini lebih mudah disekat oleh gelembung udara. Mereka juga lebih mudah terkena radang dingin pada musim sejuk.

Rujukan

1. Beck, CB 2010. Pengenalan struktur dan pengembangan tanaman - anatomi tumbuhan untuk abad Kedua Puluh Satu. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biologi tumbuhan. WH Freeman, New York.
3. Gifford, EM, Foster, AS 1989. Morfologi dan evolusi tumbuhan vaskular. WH Freeman, New York.
4. Mauseth, JD 2016. Botani: pengantar biologi tumbuhan. Pembelajaran Jones & Bartlett, Burlington.
5. Pittermann, J., Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006. Pengukuhan mekanikal tracheid menjejaskan kecekapan hidraulik xilem konifer. Tumbuhan, Sel dan Alam Sekitar, 29, 1618–1628.
6. Rudall, PJ Anatomi tumbuhan berbunga - pengenalan struktur dan perkembangan. Cambridge University Press, Cambridge.
7. Schooley, J. 1997. Pengantar botani. Penerbit Delmar, Albany.
8. Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. Saiz dan fungsi dalam kapal konifer trakeid dan angiosperma. Jurnal Botani Amerika, 93, 1490–1500.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Biologi tanaman pengenalan. McGraw-Hill, New York.
10. Willis, KJ, McElwain, JC 2001. Evolusi tumbuh-tumbuhan. Akhbar Universiti Oxford, Oxford.