Xilema

Xilema
n., plurale: xylems

Definizione: Un tipo di tessuto vascolare delle piante

Xilema Definizione

Xylem è definito come un tessuto vegetale che i trasferimenti di acqua e sostanze nutritive dalle radici di tutto l’impianto del corpo, come il gambo e le foglie. La presenza di tessuto xilemico è una delle caratteristiche distintive che separano le piante vascolari dalle piante non vascolari. Lo xilema fornisce supporto ad altri tessuti molli presenti nelle piante vascolari. Nel 1858 il Carl Negali introdusse il termine xilema. Il termine xilema deriva dal greco xylon (che significa “legno”). Il legno è un esempio popolare di xilema.

Che cos’è xylem? Secondo i biologi, lo xilema è un tessuto specializzato presente nelle piante vascolari per il trasporto di acqua e nutrienti disciolti dalle radici alle foglie e agli steli delle piante. Fornisce anche stoccaggio e supporto all’impianto (Myburg. A. et al., 2013). In termini semplici, lo xilema è un tipo di tessuto vascolare responsabile della conduzione dell’acqua in tutto il corpo vegetale. Xylem comprende sistemi complessi e diversi tipi di cellule per il trasporto di acqua e minerali disciolti per sostenere e fornire nutrimento alle piante.

Xilema contro floema

Che cosa sono xilema e floema? Lo xilema e il floema sono tessuti vascolari responsabili del trasporto rispettivamente di acqua e cibo. In che modo lo xilema è diverso dal floema? Puoi anche guardare la tabella qui sotto. Inoltre, puoi leggere questo per la definizione del floema e ulteriori informazioni.

Tabella 1: Differences between Phloem and Xylem

Ruolo dello xilema nelle piante vascolari

Qual è il ruolo dello xilema in una pianta vascolare? Le piante vascolari crescono più in alto delle piante non vascolari per la presenza di tessuti xilemici che forniscono supporto (a causa della sua forma rigida) e trasportano l’acqua (un componente necessario per la crescita delle piante) nelle varie parti della pianta.

Ruolo del Floema nelle piante vascolari

Il floema delle piante vascolari è responsabile per il trasporto di sostanze nutritive tra cui, zucchero, proteine e molecole organiche che aiuta le piante a rimanere in vita e riprodursi.

Xilemi di Angiosperme e altre piante vascolari

Le angiosperme (note come piante da fiore) sono uno dei principali gruppi di piante vascolari. Le altre sono gimnosperme (piante che producono semi nudi) e pteridofite (ad esempio felci). Questi gruppi possono essere distinti in base ai loro tessuti xilemici. Ad esempio, i tessuti xilemici delle piante da fiore contengono vasi xilemici che sono assenti nei tessuti xilemici delle gimnosperme o delle felci. Non hanno vasi xilemici ma solo tracheidi. Nella maggior parte delle angiosperme, i vasi xilemici fungono da elemento conduttivo principale.

Tuttavia, sia i tracheidi che i vasi xilemici perdono il loro protoplasto alla maturità e diventano cavi e non viventi. La lignina polimerica si deposita formando una parete cellulare secondaria. I vasi xilemici, però, hanno pareti secondarie più sottili rispetto ai tracheidi. Quindi, entrambi formano buche sulle loro pareti laterali.

Il vaso dello xilema è una serie di cellule chiamate membri del vaso (o elementi del vaso), ciascuna con una parete terminale comune che è parzialmente o completamente disciolta. Questo è in contrasto con un tracheide, che è una singola cellula. Inoltre, la cellula tracheid è tipicamente più lunga del membro della nave. Tuttavia, il membro della nave ha un diametro più ampio. Per questo motivo, la nave xilema conduce più acqua della tracheide.

Xilema: Monocot vs Dicot

Le angiosperme possono essere raggruppate in due gruppi principali: (1) le monocot (ad esempio orchidee, banane, bambù, palme, erbe, ecc.) e (2) gli eudicots (ad es. rose, magnolie, fragole, girasoli, querce, aceri, sicomori, ecc.). I due gruppi sono differenziati fondamentalmente dal numero di cotiledoni che hanno-i monocotiledoni hanno un cotiledone mentre i dicotiledoni ne hanno due. Oltre ai cotiledoni, possono anche essere differiti dai loro tessuti xilemici.

In particolare, lo xilema di una radice dicota ha un aspetto simile a una stella (3 o 4 punte). Tra i” rebbi ” dello xilema ci sono il floema. Vedi Figura 4. Al contrario, la radice monocot ha tessuti alternati di xilema e floema. Un’altra marcata differenza tra i due in termini di tessuti xilemici sono i vasi xilemici. Le radici dicot hanno vasi xilemici poligonali o angolari mentre le radici monocot hanno ovali o arrotondate. Gli elementi dello xilema-floema sono meno nelle radici dicot (in genere da 2 a 6) che nelle radici monocot (in genere 8 o più).

A parte le radici, le dicotiledoni e le monocotiledoni presentano apparenti differenze nei loro steli. I fasci vascolari (cioè un fascio vascolare è costituito da tessuti floemici e xilemici, più cambio vascolare) di un gambo monocot sono sparsi mentre nei gambi dicot sono disposti in un modello ad anello. Inoltre, i dicotiledoni hanno una crescita secondaria. Nei loro steli, formano anelli di crescita (anelli annuali). Così, questo porta ad un sottogruppo di dicotiledoni: dicotiledoni erbacei (ad esempio steli di girasole) e dicotiledoni legnosi (ad esempio steli di alberi con legni).

Nelle piante legnose, si producono due tipi di xilemi: (1) xilema primario e (2) xilema secondario. Lo xilema primario è responsabile della crescita primaria o dell’aumento della lunghezza. Lo xilema secondario (chiamato anche legno) è per la crescita secondaria, che è l’aumento della circonferenza.

Le angiosperme non sono le uniche che producono legno (xilema secondario), però. Le gimnosperme producono anche legno. Il legno di angiosperma è chiamato legno duro mentre il legno di gimnosperma è chiamato legno tenero. Il nome è dovuto al fatto che il legno duro è più compatto e più denso del legno tenero. Se ricorderete, le angiosperme hanno vasi xilemici a parte le tracheidi. La maggior parte delle gimnosperme ha solo tracheidi. Quindi, questo rende molti legni duri più densi dei legni dolci. Tuttavia, ci sono delle eccezioni. I tassi e i pini a foglia lunga sono legni dolci estremamente resistenti e più duri di molti altri legni duri.

Tipi di Xilema

Sulla base della struttura, dello sviluppo, della funzione e del ruolo del tessuto xilemico, i biologi hanno diviso lo xilema in due tipi principali, cioè primario e secondario. Questi due tipi di xilema svolgono la stessa funzione e sono classificati in base al tipo di crescita per la loro formazione.

Xilema primario

La crescita primaria della formazione vegetale dello xilema primario avviene alle punte di steli, radici e boccioli di fiori. Inoltre, lo xilema primario aiuta la pianta a crescere più alta e rende le radici più lunghe. Quindi, si verifica prima nella stagione di crescita, quindi questa è chiamata crescita primaria. Lo scopo dello xilema primario e secondario è quello di trasportare acqua e sostanze nutritive.

Xilema secondario

Con la crescita secondaria della pianta, si forma lo xilema secondario che aiuta la pianta ad allargarsi nel tempo. Un esempio della crescita secondaria delle piante sono gli ampi tronchi d’albero. Succede ogni anno dopo la crescita. Inoltre, lo xilema secondario dà anelli scuri che determinano l’età degli alberi.

Struttura dello Xilema

Lo xilema è costituito da quattro tipi di elementi: (1) vasi xilemici, (2) tracheidi, (3) fibre xilemiche e (4) parenchima xilemico.

Vasi xilemici

I vasi xilemici sono presenti nelle angiosperme. Hanno una lunga struttura cilindrica e hanno un aspetto simile a un tubo. Le pareti contengono una grande cavità centrale e le pareti sono lignificate. Perdono il loro protoplasma e, quindi, sono morti, alla maturità. Contengono molte cellule (membri della nave) che sono interconnesse attraverso una perforazione nelle pareti comuni. Sono coinvolti nella conduzione di acqua, minerali e danno resistenza meccanica alla pianta.

Tracheidi

Queste sono morte e sono cellule simili a tubi con un’estremità affusolata. Si trovano nella gimnosperma e nell’angiosperma. Queste cellule hanno una parete cellulare lignificata spessa e mancano di protoplasma. La funzione principale che svolgono è il trasporto di acqua e minerali.

Fibre di xilema

Si tratta di cellule morte contenenti lume centrale e pareti lignificate; forniscono supporto meccanico alla pianta e sono responsabili del trasporto dell’acqua.

Parenchima xilemico

Le cellule dello xilema chiamate cellule del parenchima immagazzinano materiale alimentare e sono considerate le cellule viventi dello xilema. Inoltre, aiutano nel trasporto a distanza ridotta dell’acqua. Inoltre, sono coinvolti nello stoccaggio di carboidrati, grassi e conduzione dell’acqua.

Le caratteristiche principali del parenchima xilemico sono le seguenti:

• Le cellule viventi dello xilema
• La parete cellulare è sempre cellulosica e sottile.
• Contiene nucleo prominente e protoplasto
• Le cellule sono incolori e hanno grandi vacuoli.
• Sia lo xilema primario che quello secondario contengono cellule viventi di parenchima.
• I componenti delle cellule del parenchima come grassi e proteine variano stagionalmente.
• Essi possono essere suddivisi per setti, e si compongono di cristallo contenente cellule parenchima che hanno pareti lignificate.
• Il parenchima xilemico consiste anche di cloroplasti presenti nelle angiosperme, nelle piante legnose e nelle piante erbacee.
• I vasi formano escrescenze chiamate “tilosi” sono accanto alle cellule del parenchima assiale e del raggio.
• Le cellule del parenchima sono definite come “cellule di contatto”, che danno origine a tilosi.
• Il nucleo e il citoplasma delle cellule del parenchima xilemico migrano in tilosi.
• Tyloses possono sviluppare memorizzare una varietà di sostanze.
• Il tilosio potrebbe differenziarsi in sclereidi.

Le funzioni principali del parenchima xilemico sono le seguenti:

• Il parenchima xilemico conduce l’acqua verso l’alto attraverso la cellula parenchimale.
• Memorizza i nutrienti alimentari sotto forma di grassi, tannini, cristalli e amido.
• Attraverso l’escrescenza chiamata tilosi collega le cellule del parenchima dello xilema a vasi o tracheidi.
• Durante una siccità o un’infezione, i tessuti vascolari sono protetti dalle tilosi.
• Le cellule parenchimali dello xilema sono coinvolte nell’incapacità di mantenimento del trasporto dello xilema.
• Cavitazione o embolia, il che significa che il blocco della cavità dello xilema è mantenuto dallo xilema del parenchima che aiuta a continuare le funzioni delle tracheidi e dei vasi.

Caratteristiche del tessuto xilemico

La struttura dello xilema può essere compresa dai tipi o dalle divisioni delle cellule xilemiche, comprese le cellule di fibre, le cellule del parenchima e gli elementi tracheari.

• Le cellule del parenchima sono fibre lunghe e formano le parti molli del corpo vegetale.
• Queste cellule del parenchima forniscono il supporto alle cellule dello xilema.
• Gli elementi tracheali sono cellule morte che diventano fili cavi per far fluire acqua e minerali attraverso di loro.
• Sia i vasi che le tracheidi (elementi tracheari) sono cavi, allungati e stretti. Tuttavia, i vasi sono più specializzati delle tracheidi per aiutare a fluire la linfa dello xilema.
• I vasi contengono anche piastre di perforazione che aiutano a collegare diversi elementi del vaso in un unico foglio continuo di vasi.
• Lo xilema contiene anche diverse forme di addensamenti, che si trovano in diversi modelli, anelli e altri per massimizzare il supporto strutturale delle piante.
• Lo xilema appare a forma di stella quando osservato al microscopio.

Funzione Xylem

Xylem trasporta acqua e minerali disciolti e fornisce supporto meccanico all’impianto. Trasmettono anche segnali fitormonali nel corpo della pianta. Le forze coesive tra le molecole d’acqua funzionano come un modo di collegamento per la conduzione dell’acqua all’interno del sistema vascolare dello xilema. Di seguito sono riportate le funzioni precise dello xilema.

• Supporto: Xylem fornisce supporto e forza alle parti di una pianta, inclusi tessuti e organi, per mantenere la struttura della pianta e impedire alle piante di piegarsi.
• Linfa xilemica: il sistema vascolare xilemico è costituito da lunghi tubi che consentono il flusso di acqua, ioni organici disciolti e sostanze nutritive nell’acqua (chiamata anche linfa xilemica).
• Cellule xilemiche: le cellule per il trasporto dell’acqua sono solitamente morte e quindi il processo di conduzione avviene passivamente.
• Trasporto passivo: a causa del trasporto passivo, il processo di conduzione non richiede alcuna forma di energia.
• Azione capillare: Il processo di conduzione della linfa dello xilema contro la gravità all’interno della pianta è noto come azione capillare. Inoltre, il processo si verifica quando le forze di coesione dell’acqua e la tensione superficiale spostano la linfa dello xilema verso l’alto.
• Supporto aggiuntivo: Man mano che le piante crescono più alte, lo xilema si sviluppa anche per fornire supporto alla pianta e consentire il trasporto di acqua e minerali agli organi della pianta presenti nelle regioni più alte.

Come funziona xylem?

In che modo xylem trasporta l’acqua? La teoria della coesione-adesione è l’ipotesi che tenta di spiegare come l’acqua viaggia verso l’alto attraverso la pianta contro la gravità. La traspirazione nelle piante è un fattore importante che spinge l’acqua a salire per sostituire l’acqua che è stata persa per evaporazione. Xylem raccoglie l’acqua dalle radici per trasferire ad altre parti delle piante. Diverse cellule sono coinvolte nel processo di conduzione o trasporto dell’acqua.

Leggi: Lezione di regolazione dell’acqua vegetale (tutorial gratuito)

Gli elementi tracheari (compresi vasi e tracheidi) sono cellule morte dopo aver raggiunto la maturità. Pertanto, agiscono passivamente per il trasporto dell’acqua. L’acqua raggiunge verso l’alto dalle radici verso il gambo e lascia sulla base di due fattori: pressione della radice e trazione traspirante.

• Pressione radice: Si verifica a causa dell’osmosi (il movimento dell’acqua dall’area ad alta concentrazione all’area a bassa concentrazione) che lascia l’acqua dal terreno o dal terreno nelle radici.
• Trazione traspirante: La tensione superficiale tira l’acqua verso l’alto all’interno dello xilema causato dalla perdita di acqua attraverso il processo di traspirazione dalle foglie.

La modalità di trasporto è trasporto passivo. Per le piante più alte, tuttavia, l’azione capillare è accoppiata dalla traspirazione, che è la perdita di acqua per evaporazione. La perdita di acqua attraverso la traspirazione porta ad un’alta tensione superficiale, che a sua volta provoca una pressione negativa nello xilema. Di conseguenza, l’acqua delle radici viene sollevata fino a diversi metri dal suolo verso le parti apicali della pianta.

Evoluzione dello xilema

Circa 400 milioni di anni fa, lo xilema è stato sviluppato negli impianti grazie all’adattamento ai requisiti ambientali. La produzione di cibo attraverso la fotosintesi è caratterizzata dall’assorbimento di acqua e anidride carbonica. Quando le piante hanno colonizzato la terra, hanno sviluppato un sistema di trasporto più avanzato che aumenta le loro possibilità di sopravvivenza sul terreno. Alla fine, le piante hanno evoluto strutture avanzate, come il sistema vascolare dello xilema. La concentrazione di acqua nella pianta si è ridotta attraverso il processo di traspirazione(che avviene attraverso gli stomi che assorbono anidride carbonica e acqua). Come spiegato nella sezione precedente, questa traspirazione ha aiutato a tirare l’acqua nel corpo della pianta contro la gravità.

Processo di sviluppo dello Xilema

Lo sviluppo dello xilema è caratterizzato dalle cellule meristemiche laterali bifacciali e dal cambio vascolare che produce xilema secondario (così come floema secondario). Inoltre, lo sviluppo dello xilema cambia da una forma all’altra. Diversi termini sono usati per descrivere lo sviluppo dello xilema. Sono esarca, endarca, mesarca e centrarca.

• Centrarch: Lo xilema primario si sviluppa verso l’esterno dal cilindro prodotto nel mezzo dello stelo; quindi, il metassilema circonda il protossilema. Ad esempio, diverse piante terrestri hanno una forma di sviluppo centrarchide.
• Esarca: Lo xilema si sviluppa verso l’interno dal lato esterno quando lo xilema primario è più di uno in radici o steli. Pertanto, il metaxylem è vicino al centro, mentre il protoxylem si forma vicino al confine. Ad esempio, lo xilema delle piante vascolari ha una forma di sviluppo esarca.
• Endarca: Lo xilema si sviluppa dalla parte interna e si muove verso l’esterno; quindi, il protossilema si forma vicino al centro e il metassilema si forma vicino al confine. Ad esempio, i gambi della pianta da seme mostrano una forma di sviluppo endarchico.
• Mesarca: lo Xilema si sviluppa in ogni direzione dal centro del filo dello xilema primario. Tuttavia, il metaxylem occupava sia le aree di confine che quelle centrali lasciando il protoxylem in mezzo. Ad esempio, i gambi e le foglie di felce hanno una forma di sviluppo mesarca.

Il tessuto xilemico è formato da cellule meristemiche, come quelle del cambio vascolare e del procambio. Le fasi di sviluppo e crescita dei tessuti xilemici possono essere distinte in due fasi. · La prima fase è anche conosciuta come la crescita primaria, che è caratterizzata dalla differenziazione dello xilema primario dalle cellule originate dal procambio. La seconda fase, nota anche come crescita secondaria, è caratterizzata dalla generazione di xilema secondario attraverso un meristema laterale.

Le parti in crescita e in via di sviluppo della pianta contengono xilema primario costituito da metaxylem e protoxylem vasi. Nelle prime fasi dello sviluppo dello xilema, il protossilema si è trasformato in un metassilema. Questi vasi xilemici (protossilema e metassilema) possono essere differenziati in base al diametro e al modello della parete cellulare (secondaria) a livello morfologico. In primo luogo, il protossilema è un recipiente stretto costituito da piccole cellule con pareti cellulari contenenti addensamenti come eliche o anelli. Le cellule protossilemiche si sviluppano e crescono insieme all’allungamento delle radici o dei gambi. In secondo luogo, il metaxylem è di dimensioni maggiori con addensamenti in scalariforme (a scala) o snocciolati (a forma di foglio). Dopo il periodo di allungamento, quando le cellule non aumentano di dimensioni, il metaxylem completa il suo sviluppo. Pertanto, lo xilema formato comprende cellule morte che fungono da fili cavi per condurre acqua e minerali disciolti. Secondo la ricerca, lo sviluppo dello xilema può essere migliorato attraverso l’ingegneria genetica per ottenere i risultati desiderati.

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