Växt

Växtdefinition

(botanik) Någon av de eukaryota organismerna i det biologiska riket Plantae, som kännetecknas av att de är fotosyntetiska och har en styv cellvägg. Etymologi: från latinets planta (”grodd, skott, stickling”).

Växtkaraktäristik

En växt avser någon av de eukaryoter som tillhör det biologiska riket Plantae. Växter, i strikt mening, är embryofyter som omfattar kärlväxter, levermossor, hornmossor och mossor. Vissa referenser som är mindre strikta betraktar gröna alger som växter. Grönalgerna består av encelliga och flercelliga arter som har kloroplaster och cellvägg. De grundläggande egenskaperna som anges nedan fokuserar på embryofyterna. De är följande:

• Plantor är autotrofa växter. De tillverkar sin egen föda genom fotosyntes. De kan fånga energi via det gröna pigmentet (klorofyll) inne i kloroplasten och använda koldioxid och vatten för att producera sockerarter som föda och syre som biprodukt. Som autotrofer placeras växter ofta i början av näringskedjan. De betecknas som producenter. De tjänar som föda åt andra organismer, inklusive djur. Djur däremot är heterotrofa och de måste konsumera andra organismer för att få sin näring. Vissa djur (särskilt växtätare) är uteslutande beroende av växter medan andra bara äter kött eller en blandning av animaliskt och vegetabiliskt material. Eftersom växter kan tillverka sin egen mat behöver de inte äta djur för att växa och överleva. Undantaget är en grupp köttätande växter (t.ex. Venusfluga) som fångar och livnär sig på animaliskt byte, särskilt när förhållandena är mindre gynnsamma för fotosyntesen.
• Plantor är eukaryoter. I likhet med djur har växter en distinkt, membranbunden kärna inuti cellen. Kärnan är en organell som innehåller kromosomer som bär gener. Andra organeller som hänger i cytoplasman i en växtcell är Golgiapparaten, endoplasmatiska retikulumet, lysosomer, peroxisomer och plastider.
• Plantor har plastider. Närvaron av plastider i en eukaryotisk cell är en indikation på att den snarare är en växt än ett djur. Det finns olika typer av plastider. Kloroplaster är plastider som innehåller klorofyll (gröna pigment) och är involverade i fotosyntesen. Kromoplaster innehåller andra pigment än gröna och är involverade i syntesen och lagringen av pigment. Klorofyllsystemen absorberar ljusenergi vid vissa våglängder i det elektromagnetiska spektrumet. Pigmenten är också ansvariga för färgningen av växtstrukturer (t.ex. gröna blad, röda blommor, gula frukter). Leukoplaster (t.ex. amyloplaster, elaioplaster, proteinoplaster) är icke-pigmenterade plastider. Deras funktion är i första hand att lagra mat. Växter lagrar mat i form av socker, t.ex. stärkelse.
• Plantor har en stor vakuole inuti cellen. Denna cytoplasmatiska struktur är involverad i regleringen av turgatrycket.
• Plantor har styva cellväggar bortsett från plasmamembranet. Cellväggen ger ett extra strukturellt stöd till en växtcell. Växter har kanske inte ett skelettsystem som hos djur, men deras cellvägg består främst av cellulosamaterial som hjälper till att ge strukturellt stöd.
• Plantor har en distinkt celldelning där en cellplatta (phragmoplast) skiljer dottercellerna åt.
• Plantor är inte lika rörliga som djur. De har inte förmågan att förflytta sig från en plats till en annan när de vill. Som sådana måste de hantera hårda förhållanden, till exempel värme. Ett sätt för dem att stå emot värme är deras cellväggar som hindrar kroppen från att torka ut. Trots detta uppvisar växter fortfarande rörelse, men i en annan form. Nastisk rörelse exemplifieras till exempel av att bladen på växten Mimosa pudica viks ihop vid beröring och att bladet på Venusflugfällan stängs ihop när den fångar ett byte. Vissa växter (t.ex. Betula pendula – silverbjörk) kan till och med hänga ner sina grenar och blad på natten som om de ”sover”. En annan form av växtrörelse är tropism. Tropism är dock mer en tillväxtreaktion på en stimulans än en rörelse. Till exempel tenderar växter att växa mot ljuskällan (fototropism).
• Plantor har plasmodesmata. Medan djur har cellförbindelser som håller ihop celler i en djurvävnad har växter plasmodesmata som fungerar som om de vore cellförbindelser mellan växtceller. Cellväggen bildar dessa cytoplasmatiska broar mellan intilliggande celler. Dessa ”broar” underlättar kommunikationen mellan cellerna och möjliggör cirkulation av vätska, vilket bidrar till att upprätthålla toniciteten i växtcellerna.
• Växter är flercelliga och består av många celler som är organiserade i vävnader och organ som utför en specifik funktion som en enhet. Växtorgan är specialiserade för förankring, stöd och fotosyntes (t.ex. rötter, stjälkar, blad osv.)
• Plantor kan växa obegränsat genom meristematiska vävnader. Vävnaden består av obestämda, aktivt delande celler som ger upphov till differentierade vävnader som epidermis, trikomer, phellem och vaskulära vävnader.
• Plantor saknar sinnesorgan men de kan uppfatta sin omgivning om än på olika sätt. Växter kan ”se”, ”höra” och ”lukta” trots att de saknar ögon, öron och näsa. De verkar ”känna” och reagera på ett sätt som inte är lika uppenbart som hos djur. Växter kanske inte har ett nervsystem som djurens, men de har uppenbarligen ett eget system baserat på hur de reagerar på sin omgivning. Arabidopsis, till exempel, har trots att den saknar ögon fotoreceptorer (minst 11 typer) som hjälper växten att upptäcka ljus.1 Ett annat exempel är att växtätare kan utlösa frisättning av vissa kemikalier i den drabbade växtdelen.2 Växter har också observerats frisätta försvarskemikalier som avskräcker växtätare. Tomater observerades frigöra flyktiga signaler för att varna närliggande växter för ett förestående angrepp av växtätare.3
• Plantor förökar sig på asexuellt och sexuellt sätt. Asexuell reproduktion hos växter sker genom knoppning, fragmentering, klyvning, sporbildning, vegetativ förökning, apomixis osv. Sexuell reproduktion innebär att manliga och kvinnliga könsceller smälter samman vid befruktning. I allmänhet omfattar växternas livscykel alternerande generationer, dvs. växlande faser av sporofyt och gametofyt.
• Plantor ”andas”. Genom klyvöppningar kommer koldioxid från atmosfären in i växtcellen. Genom fotosyntesen omvandlas koldioxid till syre, som växten släpper ut som en metabolisk biprodukt i atmosfären genom klyvöppningarna.
• Plantor har kanske inte andra väldefinierade biologiska system, men de producerar kemikalier som är involverade i växternas försvars- och immunfunktioner och växthormoner som fungerar som signalmolekyler.

Växtkroppen

Embryofyter har generellt sett två större organsystem: (1) skotsystem och (2) rotsystem. Skottsystemet omfattar kroppsdelar som befinner sig i den övre delen av växten medan rotsystemet består av kroppsdelar som finns i den nedre delen. Skottsystemet kan omfatta växtorgan som stjälkar, grenar, blad, blommor och frukter. De finns ofta ovanför marken. I rotsystemet ingår rötter, knölar och rhizomer. De finns ofta under jorden.

Vävnaderna i växter är:

• Embryonala eller meristematiska vävnader – växtvävnader som består av odifferentierade och mitotiskt aktiva celler. Exempel är apikala meristem och cambium
• Permanenta vävnader – växtvävnader som består av differentierade celler. De permanenta vävnaderna kan delas in i grundläggande (t.ex. parenkym, collenchyma, sclerenchym) och komplexa (t.ex. floem- och xylemvävnader)
• Reproduktiva vävnader – växtvävnader som är involverade i reproduktionen. Exempel är de sporogena vävnaderna

Plantornas celler är eukaryotiska, dvs. med väldefinierad kärna. Kärnan innehåller kromosomerna som bär på gener. Förutom kärnan är de andra organellerna endoplasmatiskt retikulum, Golgiapparaten, mitokondrier, lysosomer och plastider. Plastiderna kan klassificeras utifrån pigmenten: kloroplaster (med klorofyll, grönt pigment), kromoplaster (med andra pigment än gröna) och leucoplaster (färglösa plastider). Den stora strukturen inuti växtcellen är vakuolen. Den ansvarar för regleringen av turgatrycket.

Plasmamembranet omger cytoplasman där dessa organeller är upphängda. Förutom plasmamembranet har cellen ytterligare ett lager som kallas cellväggen. Cellväggen är dock inte exklusiv för embryofyter. Andra organismer som svampar, alger och vissa bakterier har cellväggar. Cellväggen hos embryofyter består av primära och sekundära cellväggar. En primär cellvägg innehåller cellulosa, hemicelluloser och pektin. En sekundär cellvägg är ett tjockare lager. Den är rik på lignin som stärker och vattentätar väggen. Cellväggen har många viktiga roller och en av dem är att hjälpa till att motstå osmotiskt tryck.

När en växtcell placeras i en hypertonisk lösning rör sig vatten in i cellen och får cellen att svälla. Cellväggens närvaro förhindrar att cellen spricker vid överdriven osmos. Omvänt, när en växtcell placeras i en hypoton lösning diffunderar vatten ut ur cellen och turgortrycket går förlorat vilket gör att cellen blir slapp. Ytterligare vattenförlust leder till plasmolys och slutligen till cytorrhys, dvs. att cellväggen kollapsar helt och hållet.

Avseendet osmoreglering är de grundläggande fysiologiska processer som växter utför bland annat fotosyntes, andning, transpiration, tropismer, nastiska rörelser, fotoperiodism, cirkadiska rytmer, fröspridning och dvala.

Växtgenomik

Plantor har stora genomer. Bland de växtgenom som har sekvenserats är vetet Triticum asestivums genom det största med sina cirka 94 000 gener.4

Växters livscykel

Växters livscykel består av två generationer: gametofytgenerationen och sporofytgenerationen. Den alternerande fasen med diploida och haploida former kallas generationsväxling. Detta observeras även hos vissa alger såsom Archaeplastida och Heterokontophyta. Hos alger med generationsväxling är sporofyten och gametofyten oberoende organismer.

I embryofyter är gametofytgenerationen en generation där fasen börjar med en spor som är haploid (n). Sporen genomgår en serie mitotiska delningar för att ge upphov till en gametofyt. En gametofyt är en haploid flercellig växtform. Den har endast en uppsättning kromosomer. Gametofytfasen är den sexuella fasen i livscykeln och därför skulle växten utveckla könsorgan som producerar könsceller, som också är haploida. De gameter som deltar i befruktningen skulle senare gå in i sporofytgenerationen som kännetecknas av växtformen som är diploid efter föreningen av gameterna.

I tracheofyter (kärlväxter) är sporofyten i en flercellig form och den dominerande fasen. Således utgör sporofyten den huvudsakliga växten som vi ser. I bryofyter (t.ex. mossor och levermossor) är däremot gametofyten den dominerande och utgör därför den huvudväxt som vi uppfattar.

I allmänhet utgår tracheofyternas livsstadier från ett frö som utvecklas till ett scion när förhållandena är gynnsamma för tillväxt. Scionet växer genom att producera blad och odla stammar och grenar. Det utvecklas till en vuxen växt som så småningom producerar blommor. Blommorna bär på könsceller såsom spermier i pollenkornet och äggceller i äggstockarna i äggstocken. Könscellernas förening resulterar i en zygot som finns inuti fröet. Enkönade växter bär båda könscellerna medan tvåkönade växter bär endast en typ av könsceller.

Plantor kan också föröka sig asexuellt. De gör det genom att inte involvera könscellerna. Genom asexuell reproduktion uppstår nya växter genom knoppning, fragmentering, fission, sporbildning, vegetativ förökning och apomixis.

Plantsenescens avser växters åldrandeprocess. Till exempel sker gulfärgning av blad som ett resultat av nedbrytning av klorofyll, så att endast karotenoiderna återstår, under bladsenescens. Vissa växter kan dock fortsätta att bilda nya blad, till exempel hos lövfällande växter.

Växternas ekologi

Då växterna kan fotosyntetisera behöver de inte jaga eller livnära sig på djur för att få mat (med undantag för köttätande växter). De kan tillverka sin egen mat genom att utnyttja energi från ljus, koldioxid från atmosfären och vattenmolekyler. En av källorna till koldioxid är dock det avfall som djuren andas ut under andningen. I gengäld avger de syre som en avfallsprodukt från fotosyntesen. Syre är avgörande för överlevnaden hos aeroba organismer, inklusive djur.

Plantor får andra livsviktiga näringsämnen från de mineraler som är lösta i jorden. De tar upp dem via sina rötter. Några av de makronäringsämnen som de får från jorden är kalcium, magnesium, kväve, fosfor, kalium och svavel. När det gäller mikronäringsämnen tar växterna upp bor, klorid, koppar, järn, mangan och molybden. Döda växtdelar eller hela växter leder alltså till att de bryts ner och att viktiga mineraler och föreningar återförs till jorden.

På grund av deras känsla av självständighet placeras de ofta i början av en näringskedja. De är de största producenterna i ett ekosystem. Därför kan utrotningen av växtarter orsaka en stor påverkan på ett ekosystem. IUCN:s (International Union for Conservation of Nature) röda lista över hotade arter, ett system för att bedöma arters bevarandestatus i hela världen, har man använt ett system för att märka arter utifrån risken för utrotning. I enlighet med detta kan arter kategoriseras som: ”bristfälliga uppgifter”, ”minst oroande”, ”nära hotad”, ”sårbar”, ”hotad”, ”starkt hotad”, ”regionalt utdöd”, ”utdöd i naturen” och ”utdöd”. År 2016 rapporterade IUCN att 2 493 växter var kritiskt hotade medan 3 654 växter är hotade.5
Plantor interagerar med andra organismer och bildar symbioser. Exempel är följande:

• Mutualism – t.ex. Växter som ger nektar till honungsbin medan honungsbin hjälper till att sprida växternas pollenkorn
• predation – t.ex. köttätande växter som fångar insekter och smådjur
• konkurrens – t.ex. växter som konkurrerar med andra växter om livsmiljöer när det gäller utrymme och näringsämnen
• kommensalism – t.ex. växters frukter som fastnar på djurens pälsar för att kunna transporteras fritt
• parasitism – t.ex.t.ex. parasitiska växter som hämtar näring från sin värd, t.ex. Cuscuta (dodder) som fäster sig på, och producerar haustoria som absorberar näring från, ett akaciaträd

Under 2011 uppskattade Census of Marine Life att det skulle kunna finnas cirka 8,7 miljoner eukaryotarter på jorden, och av denna siffra förutspåddes cirka 298 000 vara det totala antalet växtarter. 215, 644 hade redan beskrivits och katalogiserats .6

Växtutveckling

Enligt den endosymbiotiska teorin representerar organeller som plastider och mitokondrier de tidigare fritt levande prokaryoterna. Kloroplasterna verkar vara besläktade med de prokaryotiska cyanobakterierna. Grunden är den strukturella likheten mellan cyanobakterier och kloroplaster. Dessutom har båda samma fotosyntetiska pigment och en enda cirkulär DNA-molekyl som genom. Uppenbarligen ledde endosymbiotiska händelser till att de första fotosyntetiska eukaryoterna uppträdde för en miljard år sedan. Charophyta (en undergrupp av grönalger) tros vara den som embryofyterna uppstod ur. Charofyterna och embryofyterna har många liknande egenskaper, t.ex. phragmoplastbildning under mitos.

En kort tidslinje över embryofyternas utveckling visas nedan:

• Phanerozoisk eon ” Paleozoisk epok ” Ordovicisk period: Under Ordovicium (485 miljoner år till 440 miljoner år sedan) uppträdde de första embryofyterna (landväxter).
• Phanerozoisk eon ” Paleozoisk era ” Devonian period: Under Ordovicium (485 miljoner år till 440 miljoner år sedan) uppträdde de första embryofyterna (landväxter): Under devonperioden (415 miljoner år till 360 miljoner år sedan) dominerade primitiva växter, träd och buskliknande skogar landet och gav nya livsmiljöer för landlevande djur. Den tidiga fröväxten Elkinsia utvecklade frön, särskilt i slutet av devonperioden.
• Phanerozoisk eon ” Mesozoisk epok: Phanerozoisk eon ” Mesozoisk epok: Denna epok sträckte sig från 252 miljoner till 66 miljoner år sedan. Under trias (för cirka 200 miljoner år sedan) uppträder de blommande växterna.
• Phanerozoisk eon ” Cenozoisk epok: Denna epok som kallas ”det nya livet” är den senaste geologiska epoken som sträcker sig från 66 miljoner år sedan till idag. Under denna epok, från och med för cirka 40 miljoner år sedan, dök gräset upp. Dessa växter och många andra växtgrupper utvecklade en ny mekanism för ämnesomsättning för att överleva tropikernas låga koldioxidutsläpp och torra förhållanden.

Rekommenderad källa: Darwin Reviews – Journal of Experimental Botany’s mest prestigefyllda granskningsserie och ämnen som är noggrant utvalda inom de mest progressiva forskningsområdena.

Växttaxonomi

Den ursprungliga definitionen av växter innefattar de gröna algerna, svamparna och embryofyterna, eftersom de alla har kloroplaster och cellvägg. Alger och svampar flyttades dock så småningom till sina respektive riken.

I den snävaste bemärkelsen är växter (dvs. Plantae sensu strictissimo) de som i grunden är flercelliga, med cellväggar som innehåller cellulosa, och som har kloroplaster för fotosyntesen. I detta fall består riket Plantae av embryofyter, såsom kärlväxter, levermossor, mossor och andra fossila växter som har samma egenskaper.

Plantae sensu stricto (”växter, i snäv bemärkelse”) omfattar embryofyter och grönalger (Chlorophyta och Charophyta). Detta är fortfarande en allmänt erkänd definition av växter. De utgör kladen Viridiplantae (eller Chlorobionta), som vanligen kallas de gröna växterna. De olika indelningarna av riket Plantae sensu stricto är följande:

• Chlorophyta
• Charophyta
• Marchantiophyta (levermossor)
• Anthocerotophyta (hornvårtor)
• Bryophyta (mossor)
• Lycopodiophyta (klubbmossor)
• Pteridophyta (ormbunkar, vispgräsfjärilar, och hästsvansar)
• Cycadophyta (cycader)
• Ginkgophyta (ginkgo)
• Pinophyta (barrträd)
• Gnetophyta (gnetofyter)
• Magnoliophyta (blomväxter)

Betydelse

Växter är viktiga för olika organismers liv eftersom de är producenter i näringskedjan. De lagrar stärkelse. De fungerar också som en viktig källa till mineraler och föreningar.

Plantor fungerar som livsmiljöer för vissa organismer (t.ex. insekter och trädlevande organismer). De är också den viktigaste källan till syre som de aeroba djuren behöver för att leva.

Vissa växter har medicinska egenskaper. Maskros (Taraxacum officinale) som ett milt laxermedel, mjölbanksblad (Plantago major) för att minska inflammation och smärta och kardborre (Arctium minus) rötter och blad för att lindra eksem eller sprucken hud är bara några av de mångsidiga medicinalväxterna.

Människor använder växter för att tillverka olika produkter såsom eteriska oljor, pigment, hartser, tanniner, alkaloider, bärnsten, vaxer, kosmetika, plast, gummi, lack, smörjmedel, bläck och så vidare.
Trä från växter används vid byggandet av byggnader, musikinstrument, båtar och möbler. Det används också vid tillverkning av papper.

Forskning

Den vetenskapsgren som studerar växter kallas botanik (eller växtbiologi). En expert på detta område kallas botanist. Några av studieområdena är morfoanatomi, cytologi, histologi, fysiologi, ekologi, evolution, taxonomi och patologi. Olika växtgrupper har lett till underdiscipliner som t.ex:

• Paleobotanik – studiet av fossila växter
• Algologi – studiet av alger
• Mykologi – studiet av svampar
• Bryologi – studiet av mossor, levermossor,
• Pteridologi – studiet av ormbunkar
• Palynologi – studiet av pollenkorn och sporer

Användande botanik handlar om kommersiell och ekonomisk användning av växter. Den omfattar jordbruk (t.ex. agronomi, trädgårdsodling, växtförädling), skogsbruk (t.ex. dendrologi, träteknik), farmaceutisk botanik och landskapsarkitektur.

Vetenskaplig klassificering

• Domän: Eukaryota
• (orankrad): Archaeplastida
• Rike: Archaeplastida
• Rike: Archaeplastida: Plantae Copeland, 1956

Se även

• Botanik
• Svampar
• Alger
• Djur

Referens

1. Gabbatiss, J. (2017, januari 1). Växter kan se, höra och lukta – och reagera. Hämtad från http://www.bbc.com/earth/story/20170109-plants-can-see-hear-and-smell-and-respond
2. Plant sätter igång ”SOS” för växtförsvar när den blir skadad – Biologibloggen & Dictionary Online. (2018, 22 september). Hämtad från https://www.biologyonline.com/plant-sets-off-sos-for-plant-defense
3. Mescher, M. C., & De Moraes, C. M. (2014). Pass the ammunition. Nature, 510(7504), 221-222. https://doi.org/10.1038/510221a
4. Brenchley, R., Spannagl, M., Pfeifer, M., Barker, G. L. A., D’Amore, R., Allen, A. M., Hall, N., et al. (2012). Analys av brödvete-genomet med hjälp av helgenomsekvensering. Nature, 491(7426), 705-710. https://doi.org/10.1038/nature11650
5. Kritiskt hotad (CR). (2016). Hämtad från http://cmsdocs.s3.amazonaws.com/summarystats/2016-2_Summary_Stats_Page_Documents/2016_2_RL_Stats_Table_2.pdf
6. Census of Marine Life. (2011, 24 augusti). Hur många arter finns det på jorden? Cirka 8,7 miljoner, enligt ny uppskattning. ScienceDaily. Hämtad från http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110823180459.htm

Vidare läsning

• Vegetativ växtförökning – Science Learning Hub. (Läs detta för att få information om olika sätt att föröka en växt genom asexuella metoder.)

Anteckningar

Den taxonomiska klassificeringen av organismer kan ändras på grund av nya rön.