Cellule de garde
Définition
Une cellule de garde est un élément stomatique, une des deux cellules réniformes constituant le stomate. Les deux cellules de garde contiennent des chloroplastes, de sorte qu'elles peuvent effectuer la photosynthèse. La largeur d'ouverture du pore est variable, à la lumière du soleil et à un approvisionnement en eau suffisant, elles sont généralement grandes ouvertes, fermées la nuit ou en cas de manque d'eau.
Voir aussi une chambre sous-stomatique, un stomate diacytique, un organe paracytique, une lenticelle.
Les cellules de garde intègrent des informations provenant d'un large éventail de signaux environnementaux lors de la formulation de la taille de pore optimale.
Les cellules de garde de stomates :
Les cellules de garde sont une paire de cellules en forme de haricot (réniforme) trouvées dans l'épiderme des feuilles et des jeunes tiges des plantes. Elles ressemblent à un rein et existent par paires entourant une minuscule ouverture d'échange de gaz appelée stomie. Les cellules de garde aident les plantes à effectuer la photosynthèse, à se débarrasser des déchets et de l'excès d'eau.
Explications
Les cellules de garde sont un autre type de modèles unicellulaires végétaux pour étudier les mécanismes précoces de transduction du signal et de tolérance au stress chez les plantes. Les cellules de garde sont entourées de pores stomatiques et sont situées dans l'épiderme des feuilles. Les cellules de garde contrôlent respectivement l'afflux et l'efflux de CO2 et d'eau des feuilles.
Des études ont montré des réponses différentielles des cellules de garde sous différents stress abiotiques. Des études sur les cellules de garde montrent une meilleure compréhension du réseau de signalisation dans les cellules de garde.
Les cellules de garde sont des modèles unicellulaires très utiles, qui peuvent aider à différencier le rôle de différents gènes et protéines dans les réseaux de signalisation du stress. Des études basées sur l'ingénierie des cellules de garde stomatiques peuvent apporter une contribution majeure au développement de plantes tolérantes au stress.
Les efforts récents pour comprendre le métabolome des cellules de garde et les approches de biologie des systèmes pour identifier les régulateurs critiques du mouvement stomatique ont fourni des pistes intéressantes dans la régulation complexe du mouvement stomatique en réponse aux stimuli environnementaux.
Transport membranaire dans les plantes
Les cellules de garde fournissent un système de modèle de type unicellulaire attrayant pour l'étude des canaux et des transporteurs ioniques et de leur régulation. Les canaux ioniques et les transporteurs des cellules de garde interviennent dans les flux ioniques transmembranaires, qui génèrent des changements de volume cellulaire.
Ainsi, la régulation des canaux ioniques et des transporteurs est essentielle pour ajuster le mouvement stomatique en réponse aux stimuli environnementaux, y compris les stress biotiques et abiotiques. Au cours des dernières décennies, le développement et la combinaison d'approches multidisciplinaires comprenant la biologie moléculaire et cellulaire, la génétique, l'électrophysiologie, la biochimie et la physiologie de la plante entière ont permis l'identification moléculaire d'un important réseau de canaux et de transporteurs d'ions et l'élucidation de leur fonction dans la cellule de garde. voies de signalisation.
Ces voies impliquent un certain nombre de molécules de signalisation ubiquitaires telles que Ca2+ et ROS, des protéines régulatrices telles que les kinases, les phosphatases et les protéines 14–3–3 ainsi que des hormones telles que l'ABA et l'auxine. Néanmoins, il existe encore des lacunes importantes dans notre compréhension des mécanismes moléculaires qui relient les voies de signalisation aux canaux ioniques et à l'activité et à l'abondance des transporteurs.
Un autre défi important est d'identifier les gènes et les protéines responsables des activités électrophysiologiques orphelines. L'intégration sur la fonction des canaux et transporteurs ioniques des cellules de garde, sur leur régulation et leur intégration dans les réseaux métaboliques des cellules de garde reste un défi pour l'avenir et peut nous aider à améliorer l'utilisation et la productivité de l'eau des plantes.
Divisions cellulaires inégales
La formation des cellules de garde stomatiques intervient tard dans le développement des feuilles et est initiée par des divisions cellulaires qui surviennent dans les cellules épidermiques après que presque toutes les autres activités mitotiques dans la feuille ont cessé.
Au moment où ces divisions cellulaires tardives existent, la plupart des cellules épidermiques ont quitté le cycle cellulaire et grossi. La division précédant la formation du complexe stomatique est asymétrique. Ces divisions formatrices sont dites inégales parce que le fuseau mitotique n'est pas centré dans la cellule et parce que les cellules filles sont de taille très différente.
Plus important encore, ces divisions cellulaires sont inégales car les deux cellules filles ont des destins très différents : la cellule fille plus petite et moins vacuolée forme ensuite les cellules de garde; l'autre cellule fille conserve les caractéristiques du parenchyme épidermique. Les cellules de garde sont très différentes du parenchyme épidermique. En plus de former une paroi cellulaire unique épaissie différemment qui permet l'ouverture et la fermeture des stomates, les cellules de garde ont des chloroplastes, qui sont absents du parenchyme épidermique. Après la division initiale inégale, la plus petite fille subit au moins une ou plusieurs divisions pour former les cellules de garde.
Contrôle stomatique
Deux cellules de garde entourent les pores stomatiques. Lorsque la pression interne de ces cellules diminue, elles se relâchent, entraînant la fermeture des pores. Alternativement, lorsque la pression est élevée, les cellules s'écartent, ce qui entraîne des pores élargis.
Les mouvements stomatiques sont contrôlés par les cellules de garde, dont les voies de signalisation sont tellement complexes qu'il est difficile pour l'homme de travailler directement avec elles. Pourtant, des scientifiques allemand ont mis au point une technique pour réguler les mouvements stomatiques à distance, en utilisant des impulsions lumineuses. Les scientifiques ont adopté une technique issue de l'optogénétique : ils ont introduit un interrupteur sensible à la lumière dans les cellules de garde des plants de tabac. La technique a été employée efficacement dans des cellules animales; cependant, il en est encore à ses balbutiements dans les cellules végétales.
Les chercheurs ont utilisé une protéine sensible à la lumière de l'algue Guillardia theta comme interrupteur de lumière, appelée canal anionique ACR1 du groupe des rhodopsines. En fonction des impulsions lumineuses, le commutateur constate que le chlorure s'écoule des cellules de garde suivi du potassium. Les cellules de garde perdent leur pression interne, se détendent et ferment les pores en 15 minutes environ.
Métabolome des cellules de garde
Les cellules de garde représentent un système unique de type cellule unique pour l'étude des réponses cellulaires aux perturbations abiotiques et biotiques qui affectent le mouvement stomatique. Des décennies d'efforts à travers des approches de génomique physiologique et fonctionnelle classiques ont généré une énorme quantité d'informations sur les rôles des métabolites individuels dans la fonction et la physiologie des cellules de garde stomatiques. L'application récente des méthodes de métabolomique a produit une quantité substantielle de nouvelles informations sur le contrôle du métabolome du mouvement stomatique.
Schéma du métabolome des cellules de garde :
Le métabolome des cellules de garde. Sur la base de la littérature disponible, 109 métabolites connus dans les cellules de garde sont représentés sous la forme d'un réseau basé sur leurs relations structurelles et biochimiques. Les lignes bleues pleines représentent la parenté biochimique basée sur la voie KEGG et les lignes pointillées vertes représentent la parenté basée sur l'indice structurel de Tanimoto.
En conjonction avec d'autres approches "omiques", la base de connaissances se développe pour atteindre une description au niveau du système de ce type de cellule unique. Les connaissances actuelles sur le métabolome des cellules de garde mettent en évidence les métabolites critiques qui ont un impact significatif sur les futurs efforts d'ingénierie et de sélection pour générer des plantes/cultures résistantes aux défis environnementaux et produire des produits à haut rendement et de qualité pour la sécurité alimentaire et énergétique.
Synonymes, antonymes
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L'expression CELLULE DE GARDE est dans la page 3 des mots en C du lexique du dictionnaire.
En rapport avec "cellule de garde"
La chambre sous-stomatique désigne et identifie une cavité du mésophylle située juste sous un stomate.
En botanique, une lenticelle est, chez certains arbres, à l'ouverture du liège permettant l'entrée d'air vers les tissus profonds.
En botanique, un organe paracytique qualifie un stomate entouré de deux cellules annexes allongées selon son grand axe.
Les stomates sont des structures constituées par un ensemble de cellules situées notamment dans l'épiderme inférieur des feuilles, avec pour fonction d'établir...