Поступление воды как фактор растяжения клеток

Abstract

Розтягування клітин є невід'ємною складовою росту рослин, оскільки забезпечує швидке збільшення довжини і розміру всіх клітин, тобто швидке досягнення джерел води, мінеральних елементів і світла, що веде до зміни морфології рослин. У статті наведені численні приклади ролі розтягування клітин у рості та функціонуванні окремих органів. Компетентність клітин до розтягування закладається у період перебування клітини в меристемі, сам перехід клітини до розтягування відбувається швидко. Вода є пусковим механізмом розтягування: її надходження визначає підтримання активного метаболізму, формування вакуолі (осмотичного компонента) і створення тургорного тиску на розм'яклі клітинні оболонки, що сукупно і визначає хід розтягування клітин. Надходження води у клітину відбувається за рахунок осмотичних сил і лімітується її надходженням через плазмалему, осмотична проникність якої для води значно слабша, ніж у тонопласта. В цьому процесі беруть участь аквамарини — білки, які формують водні канали, вміст яких у клітинах, що розтягуються, збільшується. У результаті розтягування велика центральна вакуоля витісняє протоплазму до периферії клітини, що, в свою чергу, спричинює високий показник співвідношення поверхні протоплазми до її об'єму, сприяючи інтенсивному обміну клітини з навколишнім середовищем і рецепції сигналів, які надходять зовні. Розглянута пускова роль води в ініціації розтягування у процесі проростання насіння.

Cell elongation is an unseparable component of plant growth because it provides rapid extension of all organs in length and size leading to successful plant contacts with the sources of light, water and mineral elements; in parallel, it modifies plant morphogenesis. The development of cell competence to elongation occurs during the cell life span in the meristem, and cell transition to elongation starts rapidly. In competent cells, water is a trigger of cell elongation. Water inflow maintains an active metabolism in elongating cells, results in vacuole, an osmotic compartment, enlargement and produces turgor pressure on loosened cell walls, that in concert provides cell elongation. Water entrance is driven by the osmotic forces and is limited by the osmotic permeability of the plasmalemma, but not of the tonoplast, in which the osmotic permeability for water is much higher. In elongating cells, water inflow through both membranes occurs not only by diffusion through the lipid bilayer, but through water channels made by aquaporins too. The content of aquaporins in elongating cells increases. As a result of cell elongation, the enlarged vacuole moves protoplasm aside to cell periphery that results in a much higher ratio of cell surface to protoplasm volume, and favors an active exchange of various compounds with external medium and reception of numerous signals. The trigger role of water in initiation of cell elongation in germinating seeds is considered.