BÖLÜM 12 BÜYÜME VE GELİŞME

Transkript

1 BÖLÜM 12 BÜYÜME VE GELİŞME

2 Gelişme: Bitkinin yaşamı süresince oluşan değişimlerin tamamı Büyüme= Morfogenez + Farklılaşma Gelişme= Büyüme + Morfogenez + Farklılaşma Hayvanlarda - Farklılaşma Büyüme Bitkilerde - Apikal büyüme Morfogenez Farklılaşma - Gövde kalınlaşması Farklılaşma Kalınlaşma

3 BÜYÜME Büyüme-geri dönüşümsüz Sentez > Parçalanma Büyüme Hücre sayısı ve hacmi Kambiyum

4 BÜYÜMENİN ÖLÇÜLMESİ Boy artışı Süspansiyon kültürlerinde-taze ağırlık Taze ağırlık??????? KURU AĞIRLIK Chlamydomonas-hücre sayısı Embriyo

5 Embriyo hücresi ZİGOT Bazal hücre

6 Ağırlık (g) Büyümenin Evreleri Durgunluk fazı Log fazı Lag fazı Zaman (gün)

7 HÜCRE BÜYÜMESİ VE FARKLILAŞMA Zigot Embriyo Bitki Bölünme-genişleme-farklılaşma Programlanmış hücre ölümleri Bölünmenin zamanı, sayısı ve yönü

8 HÜCRE BÜYÜMESİNİN KONTROLÜ Hücrenin büyüme yönü Hücrenin bölünme düzleminin yönü Hücreler arası iletişim Hücre çeperi ile apoplastik Plasmodesmalarla simplastik HÜCRENİN BÜYÜME DÜZLEMİ Hidrostatik basınç Selüloz mikrofibrillerinin yerleşimi Mikrotübüller

9

10 HÜCRENİN BÖLÜNME DÜZLEMİ Mikrotübüller Preprofaz bantları Fragmoplast 2-3 μm, mikrotübül Işık, yerçekimi, basınç, hormon (oksin)

11 Bitkilerdeki Hücre Büyüme Şekilleri Tepe büyümesi (kök tüyleri, rizoidler, polen tüpü, mantar hifleri) - Uçtaki en son hücre Diffüze büyüme (Çeper yüzeyinin artması) - Yüzey alanının artması Çeperin sertliği Çeper sentezi ve yumuşaması

12 HÜCRE ÇEPERİ VE HÜCRE BÜYÜMESİ Çeper Dayanıklılık ve hücre şekli Selüloz mikrofibrilleri + sıvı matriks Matriks = Hemiselüloz + Pektin Glukoz Glukan Ksiloz Ksilan Galaktoz Galaktan Çeper = % 25 selüloz hemiselüloz + % 35 pektin + % 1-8 protein % su Selüloz-sellulaz sentaz

13 Hemiselüloz Ksiloglukan + glukomannan + glukuronoarabinoksilan Pektin Galaktronik asit + ramnoz + Galaktoz + arabinoz Ca-pektat Proteinler Ekstensin Glukoproteinler Arabinogalaktan sinyal iletimi, hücre adhezyonu Sekonder çeper-lignin Lignin-fenolik bileşik-mekanik destek ve patojen saldırıları

14 HÜCRE ÇEPERİ-HÜCRE BÜYÜMESİ Su alınımı-hacim artışı Turgor basıncı Su alınımı yoksa hacim artışı olmaz Çeper üzerindeki stres Stresin azalması Suyun hücreye girmesi Hücre hacmini artması Asit büyüme olayı Düşük ph Ekspansinler

15 HÜCRE BÖLÜNMESİNİN KONTROLÜ Siklinler ve Sikline bağlı kinazlar G1-S ve G2-M E2F (transkripsiyon faktörü)-aktif Oksin, sitokinin, giberellin ve sakkaroz

16 Farklılaşma Genetik ve çevresel faktörler-yapısal ve biyokimyasal değişimler Bitki ve hayvanlarda farklı Meristematik aktivite Totipotensi Genetik bilginin etkinliği

17 Trake Farklılaşması Apoptosis (programlanmış hücre ölümü) Çeper kalınlaşması-lignin

18 Stoma Farklılaşması 3 asimetrik ve 1 simetrik bölünme

19 BİTKİ DOKU KÜLTÜRÜ Gövde, genç çiçek kısımları, lateral tomurcuklar, vasküler kambiyum, kök ve gövde uçları Eksplant % 10 luk NaOCl-sterilizasyon Sakkaroz, amino asitler, vitaminler, oksin, agar Yarı katı besi yeri Kallus Oksin > Sitokinin = KÖK OLUŞUMU Sitokinin > Oksin = GÖVDE OLUŞUMU

20

21

22

23 HÜCRE VE DOKU KÜLTÜRLERİNİN KULLANIM ALANLARI Strese dayanıklı bitki Hastalıksız bitki Genetik stokların muhafaza edilmesi Hibrit ve klonların üretimi Neslin korunması Hızlı büyütme Kaliteli besin üretimi

24 HÜCRE VE ORGANLARDA POLARİTE Eksensel yapı Gövde-ana eksen Dallar ve yan kökler-yardımcı eksen Polarite Organ seviyesinde polarite Hücre seviyesinde polarite Organizma seviyesinde polarite

25 BİTKİLERDE VEJETATİF GELİŞME Meristemler Kök ve gövde apikal meristemleri Lateral meristemler Vasküler kambiyum-sekonder ksilem ve floem Mantar kambiyumu-periderm CLAVATA ve MERISTEMLESS mutantları Meristemler oluşmaz veya farklılaşmaz

26

27 VASKÜLER KAMBİYUM-MANTAR KAMBİYUMU periderma korteks genişlemiş öz ışını sekonder floem kambiyum sekonder ksilem sene halkası ilkbahar odunu sonbahar odunu

28 Bitkilerde Primer ve Sekonder Büyüme Primer büyüme Boyuna büyüme Kök ve gövde uçları, yaprak, tomurcuk Sekonder büyüme - Kalınlaşma

29 Köklerde Büyüme - Radikula-kök - Kök şapkası-özel meristemler - Yerçekimi uyartısı - Mukus

30 Gövdede Büyüme - Apikal meristemler-yaprak primordiyumları - Tunika-antiklinal Tunika - Gövde, yaprak, epiderma - Korpus-antiklinal+periklinal - Tunika + Korpus = Histogenik doku - İnisiyal hücreler yaprak ve çiçek primordiyumları-lateral meristemler Korpus

31 Fillotaksi YAPRAK PRİMORDİYUMLARI Nod-internod İnterkalar meristem Yüzey ve hacim artışı Petiol, lamina, orta damar, yaprak kını

32 TOHUM ÇİMLENMESİ-FİDE GELİŞİMİ İmbibisyon Radikula-plumula (epikotil) Epigeik çimlenme Hipogeik çimlenme

33 FİDE BÜYÜMESİ-ÇENGEL OLUŞUMU Dirsek veya kanca Apikal meristemin ve hipokotilin korunması Çengel açılması-fitokrom Etilen-asimetrik büyüme Karanlık-etilen artışı-çengel oluşumu Işık-etilen azalması-çengel açılması Kırmızı ışık-co 2 üretimi- etilen inhibisyonu Kırmızı ötesi ışık-co 2 azalır-çengel

34 BİTKİLERDE BÜYÜME HIZI FARKI Rozet gövdeli bitkiler

35 Cüce bitkiler

36 Agave de gövde uzaması=çiçeklenme

37 Bambu metre Yüzen çeltikler-10 m

38 Hububatlar-gövdelenme Gün uzunluğu ve giberellinler Uzun ve kısa gün bitkileri Vernalizayon Biennial (iki yıllık) bitkiler

39 Odunlu bitkiler Kısa günler-dormansi Dormansinin kırılması Oksin ve giberellinler Tropikal odunlu bitkiler Dormansi-Kuraklık Genler (kök ve iletim demeti oluşumu, polaritenin ortaya çıkması, farklılaşmanın meydana gelmesi

40 YAPRAK OLUŞUMU VE GELİŞİMİ İçsel faktörler (genetik yapı, hormonlar, su, mineral maddeler) Dışsal faktörler (ışık, sıcaklık, su) Koleoptil-oksinler Kotiledon-sitokininler

41 Işık-karanlık Etiole bitkiler Kırmızı ışık-hormonlar-büyüme

42 Güneş ve gölge bitkileri Yaprak boyutları Klorofil miktarı Genetik faktörler Marsilea ve Proserpinaca-hava ve su altı yaprakları

43 Şekil. Ranunculus da heterofili

44 Büyüme ve Gelişmeyi Etkileyen Faktörler Genetik faktörler Fizyolojik faktörler Çevresel faktörler

45 ABSİSYON Vejetatif ve reprodüktif yapıların ana eksenden ayrılması Yaprak, çiçek ve meyve

46 Herdem yeşil geniş ve iğne yapraklılar Fotoperiyodun kısalması Etilen Klorofil parçalanması Hidrolitik enzimler

47 Tropikal bitkiler-kuraklık-absisyon Suyun bitki yapısında tutulması Toprağın organik ve inorganik madde miktarı Çiçek absisyonu-döllenme yok Meyve absisyonu-haziran dökümü

48 SENESENS (??YAŞLANMA??) Simpodiyal dallanma Monstera deliciosa

49 Fotosentez hızı Pigmentler Protein Nükleik asit Hidrolazlar Krebs enzimleri Oksidoredüktazlar Fotoperiyot Sıcaklık Stres faktörleri EtilenAktif oksijen türleri Progranlanmış hücre ölümü=apoptosis

50 1- ORGANLARDA SENESENS Yaprak ve meyvelerde 1- Kademeli senesens 2- Eş zamanlı senesens 3- Meyve senesensi

51 BİTKİNİN TÜMÜNDE SENESENS Monokarpik türler - Tek ve iki yıllık bitkiler - Bazı çok yıllık bitkiler

52 Şekil. Çok yıllık monokotillerden Bambusa sp. ve Agave sp. (yüzyıl bitkisi)

53 Şekil. Çok yıllık monokotillerden Corypha umbraculifera. Bitkinin genel görünümü ve çiçekleri

54 Polikarpik türler - Çok yıllık otsu ve odunsu bitkiler

55 APİKAL DOMİNANSİ Apikal tomurcuğun baskınlığı Ayçiçeği ve domates

56 Şekil. Genç ve yaşlı Acer pseudoplatanus da apikal dominansi

57 1- Trofik teori 2- Oksin teorisi - Kuvvetli ışık ve yüksek N konsantrasyonu - Çiçeklenme, herbivor saldırısı - Patojen enfeksiyonu-büyücü süpürgesi - Budama

58

59 DORMANSİ Uyku hali Fizyolojik etkinlikler Dormansinin kırılması Koşullar uygun-çimlenme yok-primer dormansi Koşullar uygun değil-çimlenme yoksekonder dormansi

60 Tohum Dormansisi Dormansi Tipi Sert tohum kabuğunun embriyo uzamasını önlemesi Tohum kabuğundaki kimyasal inhibitörler Tohum kabuğunun oksijene geçirgen olmaması Farklılaşmamış embriyo Çimlenme için ışığa ihtiyaç duyma Çimlenme için düşük kısmi oksijene ihtiyaç duyma Çimlenme için karanlığa ihtiyaç duyma Örnekler Baklagiller, ceviz, Nelumbo nucifera Koniferlerin çoğunluğu, bir yıllık çöl bitkileri, dış budak, kiraz, elma, armut, şeftali, alıç Pıtrak (Xanthium) Orkidler, çoban püskülü, ginkgo, kartopu, çuhaçiçeği Marul, biber (özel), huş Yabani ve kültür pirinci, büyük su kamışı, birçok sucul bitki Geranium Dormansi Kırma Metodları Asitle aşındırma (20-30dak. HCl ve H2SO4 ), tohum kabuğunu mekanik olarak çatlatma ya da aşındırma. 0-5 oc de 4-8 hafta nemli kumda ya da turbalık yosunlarda aşındırma; kinetin ya da giberellinle muamele; toprak içerisinde kış boyu bırakma Tohum kabuğunu uzaklaştırma; tohumları kinetinle muamele Uygun bir steril kültürde büyütme Islatılmış tohumları dak. kırmızı ışıkta bırakma, giberellik asitle muamele, uzun gün uygulama Su altındaki toprağa tohumların ekilmesi. Karanlıkta çimlendirme

61 Yumru Dormansisi Korm Rizom Soğan

62 TOHUM VE ÇİMLENME Tohum=olgunlaşmış tohum taslağı Ovaryum Meyve Tohum taslağı Tohum Neslin devamı Tohum = Testa + Endosperm + Embriyo Embriyo = Radikula + Plumula + Kotiledon(lar)

63

64 Çimlenme Nişasta Şekerler Proteinler Aminoasitler Lipidler Yağ asitleri Embriyo boyutları Embriyo olgunlaşma derecesi Tohumların yayılması Skutellum Koleoptil Koleorhiza Tohumların canlılık süresi

65 TOHUM CANLILIK TESTİ Tohum çimlenmesi yoksa 1- Dormansi 2- Ölüm - Sıcaklık, ışık, su, hormon (giberellin), skarifikasyon, stratifikasyon - 2,3,5-terifenil tetrazolyum (TTC) testi - Formazon oluşumu - Solunum - Dehidrogenaz

66 ÇİMLENME FİZYOLOJİSİ İmbibisyom Tetanın çatlaması Depo maddelerinin hidrolizi Lipazlar, proteazlar, amilazlar DNA ve RNA sentezi Solunum Arpa alevron sistemi

67 endosperm alevron tabakası skutellum embriyo kavuz Nişasta a-amilaz Şeker GA 3 protein sentezi

68 ÇİMLENME-IŞIK-SICAKLIK Fotoblastik tohumlar Lactuca sativa Kırmızı-kırmızı ötesi ışık Fitokrom Düşük sıcaklık-inhibitörlerin parçalanması Absisik asit (ABA) Giberellinler (GA)

69 BİTKİLERDE SİNYAL İLETİMİ Çimlenme, çiçeklenme, yaprak oluşumu, senesens Sıcaklık, ışık Sinyal iletimi Nukleus Gen ekspresyonu 1- Sinyalin alınması - Çevresel ve fizyolojik faktörler-reseptörler 2- Sinyal iletimi ve cevap - Kinazlar (ATP ADP + PO 4-2 Subtrat + PO 4-2 ) - Repressör (baskılayıcı) proteinin etkisi biter - Transkripsiyon faktörleri - DNA ya bağlanır - Arabidopsis de 26,000 gen - 1,500 ü transkripsiyon faktörü - Protein fosfatazlar (Protein Protein+ PO 4-2 ) - Repressör proteinlerin inaktivasyonu - Ca +2, fosfolipaz A, ph değişimleri