سامانه بافتی چیست؟ — ساختار، اجزا و عملکرد

سلول‌های گیاهی مانند سلول‌های دیگر موجودات زنده، در بافت‌های مختلف گروه‌بندی شده‌اند. این بافت‌ها ساده یا پیچیده هستند و از یک یا چند نوع سلول تشکیل می‌شوند. گیاهان علاوه بر بافت‌ها، سطح ساختاری بالاتری به نام «سامانه بافتی» (Tissue System) دارند که مجموعه‌ای از بافت‌های مختلف است. در این مطلب انواع سامانه‌های بافتی گیاه و عملکرد و اجزای آن‌ها را شرح می‌دهیم. همچنین، این مطلب برای دانش‌آموزان پایه دهم نیز بسیار کاربردی است.

سامانه بافتی چیست ؟

مجموعه‌ای از سلول‌ها که عملکرد خاصی انجام می‌دهند، بافت نام دارند. بافت گیاهی را می‌توان در گروه‌هایی به نام «سامانه بافتی» (Tissue System) تقسیم‌بندی کرد. در واقع سامانه بافتی، واحدی عملکردی است که تمام اندام‌های گیاه را به‌هم مرتبط می‌کند. هر کدام از این سیستم‌ها از بافت‌های مختلفی تشکیل شده است. سامانه بافتی شامل موارد زیر می‌شود.

• سامانه بافت پوششی شامل
  • سلول‌های اپیدرمی
  • سلول‌های نگهبان
  • «تریکوم» (کرک | Trichomes)
• سامانه بافت آوندی شامل
  • تراکوئید
  • عناصر آوندی
  • سلول‌های لوله آبکش
  • سلول‌های همراه
• سامانه بافت زمینه‌ای شامل
  • پارانشیم
  • کلانشیم
  • اسکلرانشیم

سامانه بافت پوششی

این سامانه همتای پوست در حیوانات است و بخش‌های مختلف گیاه را پوشش می‌دهد. این سامانه، بسته به اندامی که در آن قرار دارد، تمایز می‌یابد. سامانه بافت پوششی، شامل دو نوع بافت می‌شود.

«سلول‌های چوب‌پنبه» (Cork Cells) سلول‌های مرده‌ای هستند که بخش خارجی ساقه و ریشه‌های گیاهان چوبی را می‌پوشانند. این سلول‌ها نقش عایق محافظتی دارند.

تریکوم‌ها زائده‌های حاصل از تقسیم سلول‌های اپیدرمی هستند که به صورت چندسلولی یا تک‌سلولی، «گره‌دار» (Glandular) یا بدون «گره» (Nonglandular) در گیاه وجود دارند. تریکوم ساقه و برگ‌ها با افزایش انعکاس اشعه خورشید، دمای داخلی و از دست دادن آب را کاهش می‌دهند.

پوستک یا «کوتیکول» (Cuticle) لایه‌ای از جنس موم یا پلی‌استر است که خارجی‌ترین سطح گیاه را می‌پوشاند. این پوشش در برگ، میوه، گل و ساقه غیرچوبی گیاهان عالی دیده می‌شود. این لایه از گیاه در برابر خشکی، دماهای بسیار بالا، اشعه UV، حملات شیمیایی، آسیب‌های مکانیکی و آفت‌ها محافظت می‌کند.

«استوماتا» (Stomata) سوراخ‌های کوچکی در بافت‌های گیاهی هستند که تبادل گازها را بر عهده دارند. این منافذ با باز و بسته شدن به‌کمک سلول‌های نگهبان در حفظ یا از دست دادن آب در شرایط محیطی مختلف نقش مهمی ایفا می‌کنند.

پاتوژن‌های گیاهان، به هر موجود زنده‌ای گفته می‌شود که گیاه را بیمار می‌کند. این پاتوژن‌ها شامل انواع ویروس، باکتری، انگل و نماتد می‌شوند.

فیلم آموزش زیست شناسی – پایه دوازدهم رشته تجربی – بخش یکم در فرادرس

کلیک کنید

سامانه بافت آوندی

سامانه بافت آوندی، بافتی شبیه به رگ‌های خونی در حیوانات است که وظیفه انتقال مواد معدنی، آب و موادغذایی از اندام‌های مختلف گیاه را بر عهده دارد. این سامانه از دو نوع بافت «آوند چوبی» (Xylem) و «آوند آبکشی» (Phloem) تشکیل شده است که با آرایش‌های مختلف در دسته‌جات آوندی قرار دارند.

آوند چوبی

آوند چوبی آب و مواد معدنی را از ریشه به برگ‌ها می‌برد. این بافت شامل سلول‌های «تراکئید» (Tracheid) و عناصر آوندی می‌شود که با کنارهم قرار گرفتن، ساختارهای لوله‌ای تشکیل می‌دهند. ویژگی‌های این سلول‌ها در جدول آمده است.

لان چیست ؟

لان‌ها مناطق باریک‌شده‌ای از دیواره پسین گیاهی هستند که در پارانشیم آبکشی، اسکرانشیم، آوندهای چوبی و تراکئیدها قرار دارند. این منافذ، در دو سلول همسایه، در یک منطقه و مکمل هم هستند و انتقال آب و مواد معدنی بین دو سلول را تسهیل می‌کنند. لان شامل بخش‌های زیر می‌شود.

• محفظه
• دیافراگم
• غشا

دو نوع اصلی لان وجود دارد.

• ساده: ضخیم‌شدگی دیواره پسین را ندارد.
• حاشیه‌دار: دیواره پسین در دهانه لان ضخیم شده است.

آوند آبکشی

آوند آبکشی مسئول انتقال غذا از برگ به بخش‌های مختلف گیاه است و از سه بخش تشکیل می‌شود.

• • «عناصر آبکش» (Sieve Elements)
  • «پارانشیم آوند آبکشی» (Phloem Parenchyma)
  • «فیبرهای آوند آبکشی» (Phloem Fibers)

عناصر آبکش

این عناصر بستر انتقال مواد در این بخش هستند و برخلاف سلول‌های تراکوئیدی و عناصر آوندی، فقط دیواره نخستین دارند. عناصر آبکش، سلول‌های زنده و فاقد هسته هستند. «لوله‌های آبکش» (Sieve Tubes) عناصر آبکش موجود در نهان‌دانگان و «سلول‌های آبکش» (Sieve Cells) عناصر آبکش موجود در بازدانگان هستند. به دلیل اینکه عناصر آبکش بعضی اندامک‌ها را ندارند، سلول‌های پارانشیمی از آن‌ها پشتیبانی می‌کنند. در لوله‌های آبکش، سلول‌های همراه و در سلول‌های آبکش،‌ سلول‌های آلبومینوس نقش پشتیبانی را ایفا می‌کنند.

سلول‌های آبکشی

این سلول‌ها نوعی از عناصر آبکشی۷ در آوند آبکش گیاهان گلدار، نهاندانگان و سرخس‌ها هستند. قطر این سلول‌ها کم است اما منافذ بین سلولی بزرگی دارند که به انتقال شیره پرورده در آوند آبکشی کمک می‌کنند.

لوله‌های آبکشی

این سلول‌ها پیشرفته‌ترین نوع عناصر آبکشی هستند که فقط در نهاندانگان وجود دارند. این سلول‌ها کوتاه، منافذ بزرگی دارند که کربوهیدرات‌ها را به بخش‌های مختلف گیاه منتقل می‌کنند. لوله‌های آبکشی به‌صورت عمودی روی هم قرار می‌گیرند و ساختار لوله‌ای می‌سازند.

تفاوت سلول‌های آبکشی و لوله‌های آبکشی

سلول‌های آبکشی طویل هستند و منافذ باریکی دارند اما لوله‌های آبکشی کوتاه هستند و منافذ بزرگی دارند.

آرایش دسته‌جات آوندی

دسته‌جات آوندی با سه آرایش در اندام‌های گیاه قرار می‌گیرد.

• شعاعی: آوند چوبی و آوند آبکشی به‌صورت یکی در میان و در شعاع هم قرار می‌گیرند.
• دوتایی: آوند چوبی و آوند آبکشی در یک دسته ترکیب می‌شوند. آوند چوبی در مرکز و آوند آبکشی در محیط قرار می‌گیرد. این آٰرایش به دو شکل هم‌پهلو (جنبی) یا هم‌پهلو دوگانه تشکیل می‌شود.
• هم‌مرکز: در این آرایش یک بافت توسط بافت دیگر، کاملا محصور می‌شود.

تفاوت آوند چوبی و آبکشی

در جدول زیر تفاوت‌های آوند چوبی و آبکش خلاصه شده است.

سامانه بافت زمینه‌ای

این سامانه بافتی توسط مریستم زمینه‌ای تولید می‌شود. بافت‌های این سامانه وظیفه تولید ترکیبات آلی و محافظت از گیاه را بر عهده دارند. در بعضی مواقع این بافت غذا را به شکل نشاسته ذخیره می‌کند. سامانه بافت زمینه‌ای از سه نوع بافت تشکیل می‌شود.

• «پارانشیم» (Parenchyma):  پارانشیم رایج‌ترین بافت سامانه زمینه‌ای است و  ویژگی‌های مختلفی دارد که شامل موارد زیر می‌شود:
  • سلول‌ها توانایی تقسیم را به‌طور کامل از دست نداده‌اند.
  • بیشتر متابولیسم گیاه در این سلول‌ها انجام می‌شود و ساخت و ذخیره ترکیبات آلی بر عهده این سلول‌ها است.
  • این سلول‌ها واکوئل بزرگ مرکزی دارند و سیتوپلاسم، دیواره نازکی کنار دیواره سلولی تشکیل می‌دهد.
  • دیواره سلولی این سلول‌ها از سلولز تشکیل شده است و ترکیب ذخیره‌ای دیگری ندارد.
  • دیواره سلولی ثانویه (دیواره پسین) معمولا حفره‌دار است که ارتباط پلاسمودسمی بین سلول‌ها را تسهیل می‌کند.
  • در برگ فتوسنتز را کنترل می‌کنند.
• «کلانشیم» (Collenchyma): کلانشیم، بافت زنده استحکامی گیاه است که به‌کمک سلول‌های اسکلرانشیم از گیاه محافظت می‌کند. این بافت بدون جلوگیری از رشد بافت جوان، از آن‌ها محافظت می‌کند.
• «اسکلرانشیم» (Sclerenchyma): این بافت مرده، در تمام بخش‌های گیاه حضور دارد و از ویژگی‌های آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
  •  سلول‌های این بافت طول زیاد و دیواره سلولی ضخیم دارند.
  • همه سلول‌ها دیواره پسین دارند.
  •  پلیمر فنولی لیگنین، در دیواره سلولی اسکلرانشیم‌ها ذخیره می‌شود. این پلیمر در مرگ سلول نقش دارد.
  • این بافت برخلاف کلانشیم، محافظت غیرمنعطف ایجاد می‌کنند.
  • فیبرهای اسکرانشیمی و «اسکلرئید» (Sclereid) دو نوع سلول اصلی این بافت هستند.
  • بافت پوششی اندام‌های مسن است.

سامانه بافت زمینه‌ای به پنج قسمت تقسیم می‌شود.

• هیپودرم: زیر اپیدرم قرار دارد. چندلایه‌ای و از بافت‌های پارانشیمی و اسکلرانشیمی تشکیل می‌شود.
• قشر: از سلول‌های پارانشیمی فاقد یا دارای کلروپلاست تشکیل شده است.
• اندودرم: تک‌لایه‌ای که از سلول‌های پارانشیمی تشکیل شده است. دیواره‌های شعاعی و داخلی این سلول‌ها ضخیم هستند.
• دایره محیطی: بخشی تک‌لایه یا چندلایه است که بین دسته‌جات آوندی و اندودرم قرار دارد. از سلول‌های پارانشیمی و اسکلرانشیمی تشکیل شده است.
• ساقه مغز: بخش مرکزی ساقه و ریشه است که به آن «مدولا» (Medulla) یا پیت (Pith) نیز می‌گویند. از سلول‌های پارانشیمی تشکیل شده است، که فضاهای بین سلولی دارند. در گیاهان دولپه‌ای، این بخش بزرگ و تکامل‌یافته است. در ریشه تک‌لپه‌ای‌ها وجود ندارد یا بسیار کوچک است. در ساقه تک‌لپه‌ای، دسته‌جات آوندی در بافت زمینه‌ای پراکنده شده است و مرزبندی برای بخش‌های مختلف وجود ندارد.

فیبرهای اسکلرانشیمی

این فیبرها، سلول‌های بسیار طویلی هستند که از قفل شدن انتهای مخروطی آن‌ها استحکام حداکثری به‌وجود می‌آید. معمولا به‌صورت رشته‌ای یا دسته‌جات و در تمام بخش‌های گیاه ازجمله ساقه، ریشه‌ها و دسته‌جات آوندیِ برگ‌ها وجود دارند. بسیاری از این فیبرها ازجمله «موهای دانه» (Seed Hairs)، فیبرهای برگ و فیبرهای آوندی (Bast Fibres) ماده خام محصولات بافتی هستند.

اسکلروئید

اسکلروئیدها (سلول‌های سنگی) سلول‌های بافت اسکلرانشیمی، با دیواره سلولی لینگینی و در حالت بالغ، مرده هستند که حمایت مکانیکی و محافظت از گیاه را بر عهده می‌گیرند. این سلول‌ها به‌صورت گروهی یا تک و در تمام اندام‌ها، همراه آوند چوبی و آبکشی حضور دارند. پوسته خارجی و سخت دانه‌هایی مثل گردو، از این نوع سلول تشکیل شده است. دلیل بافت شنی بعضی میوه‌ها ازجمله گلابی، سلول‌های اسکلروئید هستند. پنج نوع سلول اسکلروئیدی در گیاهان دیده می‌شود.

• «براکی‌اسکلروئید» (Brachysclereids): این سلول‌ها، شبیه سلول‌های پارانشیمی هستند اما از دیواره پسین تشکیل شده‌اند. این سلول‌های غیرزنده، سلول‌های سنگی نیز نام دارند و مسئول تشکیل بافت شنی در گلابی هستند. این سلول از لومن (فضای خالی) محصور با دیواره پسین تشکیل شده است.
• «ماکرواسکلروئید» (Macrosclereids): سلول‌های طویلی هستند که بخش خارجی حبوبات را پوشش می‌دهند و جذب آب توسط حبوبات را محدود می‌کنند.
• «استئواسکلروئید» (Osteosclereids): مثل سلول‌های ماکرواسکلروئيد استوانه‌ای هستند با این تفاوت که در انتها پهن می‌شوند و شکل استخوان می‌گیرند.
• «استرواسکلروئید» (Astrosclereids): سلول‌هایی با انشعابات نامنظم شبیه به ستاره هستند که تنها در بافت‌های خاصی مثل «برگ‌های شناور» (Floating Leaves) در زنبق وجود دارند.
• «تریکواسکلروئید» (Trichosclereid): این سلول‌ها در تعداد کمی از گیاهان ازجمله برگ‌های زیتون وجود دارند.

پارانشیم گیاهان آبزی

بافتی که گیاهان آبزی را قادر می‌کند در آب شناور شوند، «آٰرِنشیما» (Aerenchyma) نام دارد. این بافت نوعی پارانشیم است که سلول‌های آن شبکه‌ای از حفره‌های هوایی برای تبادل گازها تشکیل می‌دهند. این حفره‌ها گیاه را سبک و شناور می‌کنند.

تفاوت دیواره سلولی اولیه و پسین

دیواره سلولی گیاهان، عمدتا از سلولز تشکیل شده است و با محصور کردن غشای پلاسمی سلول، تنش‌های کششی را کنترل می‌کند. در جدول زیر تفاوت‌های بین دیواره سلولی اولیه و پسین را شرح می‌دهیم.

سازمان‌یافتگی بافت‌ها در اندام‌های مختلف

تمام اندام‌های گیاهی هر سه سامانه بافتی را با سازمان‌یافتگی‌های مختلف دارند. تفاوت در سازمان‌یافتگی این سامانه‌ها بین گیاهان «تک‌لپه‌ای» (Monocots) و «دولپه‌ای» (Dicots) نیز وجود دارد.

در ریشه گیاهان دولپه‌ای، آوند چوبی و آوند آبکش یکی در میان قرار می‌گیردند و آرایش X شکل تشکیل می‌دهند. اما در گیاهان تک‌لپه‌ای، بافت آوندی به‌شکل حلقه‌ای دور مغز ساقه قرار می‌گیرد. در ساقه دولپه‌ای، دسته‌جات آوندی، حلقه‌ای در محیط ساقه تشکیل می‌دهند. اما در ساقه تک‌لپه‌ای به‌طور تصادفی در بافت زمینه‌ای پراکنده شده‌اند.

سازمان‌یافتگی سامانه‌های بافتی در برگ با ریشه و ساقه تفاوت دارد. دسته‌جات آوندی در برگ گیاهان تک‌لپه‌ای، آرایش موازی و در گیاهان دولپه‌ای، آٰرایش شاخه‌ای (شبکه‌ای) دارند. سلول‌های پارانشیمی فتوسنتزکننده در برگ، دو نوع «تیغه‌ای» (Palisade) و اسفنجی هستند. شکل زیر، تصویری شماتیک از این سازمان‌یافتگی را نشان می‌دهد.

منشا سامانه‌های بافتی در گیاه

بخش‌هایی از گیاه که رشد به‌وسیله تقسیم میتوز را حفظ کرده‌اند، «مریستم» (Meristems) نام دارند. دو نوع رشد در گیاهان وجود دارد.

• رشد اولیه: ساقه و ریشه‌های گیاه با افزایش ابعاد سلولی رشد می‌کنند و طول یا عرض آن‌ها افزایش می‌یابد. این رشد در مریستم راسی انجام می‌گیرد. این نوع رشد در همه گیاهان وجود دارد.
• رشد ثانویه: در رشد ثانویه سلول جدید به وجود می‌آید و مختص برخی گیاهان ازجمله درختان است، که مریستم جانبی دارند. مریستم جانبی شامل آوندهای آبکشی و سلول‌های همراه می‌شود. «سلول‌های آوندساز» (Vascular Cambium)  و «سلول‌های چوب پنبه‌زا» (Cork Cambium) در این بخش قرار دارند. سلول‌های آوندساز، آوند چوبی و آوند آبکشی را تولید می‌کنند و سلول‌های چوب پنبه‌زا که در گیاهان مسن تشکیل می‌شوند، پریدرم را به‌وجود می‌آورند.

جمع‌بندی

سامانه بافتی، نوعی سیستم طبقه‌بندی بافت‌ها در گیاهان است. این سامانه به سه زیرواحد پوششی، آوندی و زمینه‌ای تقسیم می‌شوند که هر بخش وظیفه مشخصی در اندام‌های مختلف گیاه برعهده دارد. سامانه بافتی در ریشه، ساقه و برگ گیاهان وجود دارد.