Plant Anatomy and Nutrient Transport

Hoofdstuk 422010/2011

ANATOMIEDeel 1

6

Basis anatomie

• Wortel– worteltop– wortelharen

7

Wortels

• Verankeren plant in de bodem, absorberen mineralen & water en slaan voedsel op– bijwortels (1)

• een fijn vertakt oppervlakkig wortelstelsel• eenzaadlobbig (monocotyl)

– penwortel (2)• 1 sterke hoofdwortel • veel kleine zijwortels • tweezaadlobbig (dicotyl)

– wortelharen (3)• verhogen oppervlak voor

absorptie

2

1

38

Basis anatomie

• Wortel– worteltop– wortelharen

• Stengel– knoop

• lid

– knop• eindknop• okselknop• bloemknop

9

Aangepaste stengels

10

Basis anatomie

• Wortel– worteltop– wortelharen

• Stengel– knoop

• lid

– knop• eindknop• okselknop• bloemknop

• Blad– mesofyl weefsel 11

Bladeren

• Functie:– fotosynthese

• energie productie• CHO productie

– gaswisseling– transpiratie

12

Aangepaste bladeren

13

14

Wortels, stengels, bladeren

• Wortels, stengels en bladeren zijn van elkaar afhankelijk– wortels hebben

suikers nodig die gevormd zijn in de bladeren

– stengels hebben water & mineralen nodig die geabsorbeerd zijn door de wortels water &

mineralen

suiker

15

Weefsels

• Dermaal weefsel– epidermis (“huid” van de

plant)– enkele laag cellen die de

plant bedekken en beschermen

• Grondweefsel– meest voorkomend

weefsel – fotosynthese, opslag

• Vaatweefsel– transportsysteem in

stengel en wortel– houtvaten & bastvaten 16

Celtypen in grondweefsel

• Parenchym– “typische” plantencel = weinig gespecialiseerd– dunne celwand– fotosynthese, opslag – bladeren, stengel, fruit, wortels (opslag)

• Collenchym– verdikte celwand– steun

• Sklerenchym – zeer dikke celwanden– steun– dood in volwassen toestand

17

Parenchym

• Parenchymcellen zijn niet gespecialiseerd, dun, flexibel en voeren de meeste stofwisselingsprocessen uit– alle celtypen ontstaan uit parenchym

18

Collenchym

• Dikkere primaire celwand • geven steun zonder de groei te beperken• blijven levend in volwassen toestand

19

Sklerenchym

• Dikke, stijve celwand– lignine (hout)– kan niet meer verlengen– dood in volwassen toestand

• Cellen voor ondersteuning– vezels

• jute, sisal, hennep– steencellen

• notendop• zaadomhulsel • zanderige structuur peren

20

Vaatweefsel - houtvaten

• Vervoeren water & mineralen vanuit de wortel – Dode cellen in

volwassen toestand• alleen celwanden

blijven over• lege buizen kunnen H2O

efficient vervoeren

21

Vaatweefsel - bastvaten

• Vervoeren suiker en voedingsstoffen

22

Bastvaten

• Levende cellen in volwassen toestand– celmembraan, cytoplasma

• reguleren van diffusie

– verliezen kern, ribosomen & vacuole• meer ruimte voor transport van vloeibaar voedsel

(sacharose)

• Cellen – zeefvaten

• zeefplaat – wand - hebben poriën die ervoor zorgen dat vloeistof tussen de cellen kan stromen

– zustercellen• cellen met kern, verbonden met de zeefvaten • ondersteunen zeefvaten 23

Vaatweefsel in stengels

24

Vaatweefsel in wortels: dicotyl

houtvatenbastvaten

25

Vaatweefsel in wortels: monocotyl

26

houtvaten

bastvaten

GROEIDeel 2

27

Groei in de plant • Specifieke groeiregio: meristeem– stamcellen: embryonaal weefsel– genereren nieuwe cellen

• apicaal meristeem (stengel)– lengtegroei– primaire groei

• apicaal meristeem (wortel)– lengtegroei– primaire groei

• lateraal meristeem– breedtegroei– secundaire groei

28

Apicaal meristeem

stengel wortel 29

Structuur wortel & groei

bescherming van het meristeem

30

• Lengtegroei vanuit de top– primaire groei– apicaal meristeem

• Breedtegroei vanuit de zijden van de stengel– secundaire groei– lateraal meristeem

• vasculair cambium– maakt 2° bastvasten &

2° houtvaten

• kurkcambium– maakt schors

Groei in houtachtigen

Primaryphloem Primary

xylemSecondaryphloem

Secondaryxylem

Annualgrowthlayers

Lateralmeristems

Primaryxylem

Primaryphloem

Bark

Epidermis

31

Secundaire groei

• Secondaire groei– groei in diameter

• verdikt & versterkt oudere delen van de boom

– kurkcambium maakt schors• groeiende ring rondom de boom

– vasculair cambium maakt hout- en bastvaten

32

Vasculair cambium

houtvaten, 1 jaar oud

vroeg

laat

bastvaten

schors

• Bastvaten aan de buitenkant• Houtvaten aan de binnenkant

kurkcambium

vasculaircambiu

m

houtvaten

33

Boomstam kurkcambium

vasculair cambium

houtvaten

vroeg

laat

bastvaten schors

Hoe oud isdeze

boom?

1

2

3

34

Anatomie boomstam

“tree girdling”

Wat is het resultaat? 35

Over 50 jaar?

36

TRANSPORTDeel 3

37

Transport in planten

• H2O & mineralen– transport in houtvaten– transpiratie

• verdamping, adhesie & cohesie• negatieve druk

• Suikers– transport in bastvaten– “bulk flow”

• positieve druk

• Gaswisseling– fotosynthese

• CO2 in; O2 uit• huidmondjes

– respiratie• O2 in; CO2 uit

38

Watertransport

• Zuigkracht van de bladeren

39

Watertransport

• Zuigkracht bepaald door openen en sluiten van huidmondjes– sluitcellen

• Huidmondjes sluiten door:– blauw licht– dalende CO2-concentratie

– biologische klok– evt. droogte, lage, wateropname, hoge

temperaturen

40

Opname water & mineralen• Wateropname uit de bodem– osmose – aquaporinen

• Opname mineralen– actief transport

H2O

wortelhaar

aquaporine

41

Absorptie mineralen• Protonenpomp– actief transport van H+ ionen de cel uit

• chemiosmose• H+ gradiënt

– creëert membraan-potentiaal• verschil in lading

– creëert gradiënt• cotransport van andere

opgeloste stoffen tegeneen gradiënt in

42

Transport water door wortel• Poreuze celwand– water kan door de celwanden stromen zonder

een cel te hoeven binnengaan – de plant moet water daarom in de cel dwingen

43

Transport water door wortel

• Endodermis– cellaag rond de centrale cillinder (vaten) in de

wortel– omringt met de niet-permeabele Bandjes van

Caspari– dwingt vloeistof door een selectief

celmembraan

44

Anatomie wortel

45

dicotyl monocotyl

Mycorrhizae verhogen absorptie

• Symbiose tussen schimmel en plant– symbiotische algen verhogen het oppervlak

voor absorptie van water en mineralen

46

Mycorrhizae

47

Suikertransport

• Sacharose wordt in de bastvaten gebracht– stroomt door cellen via plasmodesmata–protonenpomp• cotransport van sacharose

48

Suikertransport

• Drukstroommodel– “bron naar opslag” stroom

• de richting van het transport in debastvaten hangt af van de behoefte van de plant

– het vullen van de bastvaten• actief transport van sacharose

naarde bastvaten

• toenemende suikerconcentratie leidt tot een dalende H2O concentratie– osmose!

– water stroomt vanuit houtvaten in bastvaten• toenemende druk in bastvaten

49

Einde