Seed coat development

Abstract

Razvoj sjemene lupine najbolje je istražen u vrste A. thaliana. Razvoj sjemene lupine iz vanjskih i unutarnjih ovojnih listova sjemenog zametka počinje nakon oplodnje, a signal za početak dolazi iz endosperma. Proces se temelji na diferencijaciji, te u maloj mjeri na rastu stanica. Vanjski ovojni list se diferencira u epidermalni sloj, dok od unutrašnjeg nastaje endotelij. Stanice epidermalnog sloja sintetiziraju i izlučuju mucilago, a u kasnijim stadijima razvoja stvaraju sekundarne stanične stijenke. Mucilago prekriva površinu zrele sjemenke, a u doticaju s vodom dolazi do imbibicije i mucilago se otpušta, te okruži sjemenku. Tijekom sinteze i izlučivanja mucilaga unutrašnjost vanjskog epidermalnog sloja poprima oblik vulkana, što se odražava i u vanjskom izgledu stanica. U stanicama unutrašnjeg sloja endotelija se sintetiziraju proantocijanidini (PA), koji nakon oksidacije u zreloj sjemenci poprimaju smeđu boju. Vanjska dva sloja unutrašnjeg ovojnog lista u ranijim stadijima razvoja prolaze kroz programiranu smrt stanica. Zbog rasta embrija i endosperma u unutrašnjosti sjemenke, svi slojevi osim vanjskog epidermalnog se potisnu i unište. Razvoj sjemene lupine predstavlja dobar model za proučavanje programirane stanične smrti, te usmjerenog izlučivanja tvari iz biljnih stanica. Ovo područje razvojne biologije biljaka stavlja znanstvenike pred brojne izazove, od određivanja puteva kontrole diferencijacijskih procesa, do otkrivanja funkcija strukturnih gena.Seed coat development is best described for Arabidopsis thaliana. Development of a seed coat from two ovule integuments starts right after fertilization. Signal for this process comes from an endosperm. Changes occuring during seed coat development are based on differentiation and, to a small degree, on cell elongation. Outer integument differentiates into epidermal layer, while the inner becomes endothelium. Cells of the epidermal layer synthesize and secrete mucilage and, at late stages, secondary cell walls. Mucilage covers the surface of a mature seed, thus in contact with water it can imbibe and be released. During mucilage synthesis and secretion the cell interior is volcano-shaped, which is evident on the outside. Cells of the innermost endothelium layer synthesize proanthocyanidins (PA), which oxidize at late stages of development and turn from colourless into brown. Two outer layers of the inner integument go through programmed cell death (PCD) in early stages. Growth of embrio and endosperm causes all layers except the outermost to compress and break. Seed coat development can serve as an excellent model for PCD research, as well as for targeted secretion. This area of plant developmental biology is still challenging, since differentiation control pathways and some structural gene functions still have to be elucidated