Кутикула растений
Кутикула растений (от лат. cuticula — корка, надкожица) — защитный слой на поверхности растений, образуется с помощью эпидермальных клеток[1] листьев, молодых побегов и других воздушных органов растений, не покрытых перидермой. Кутикула обычно толще на верхней стороне листа, хотя, вопреки распространенному мнению, толще на нижней стороне в ксерофитных растениях сухих климатических зон (по сравнению с мезофитными растениями влажных районов). Слой состоит из воскоподобного вещества кутина, покрывающий поверхность некоторых надземных органов многолетних растений (главным образом эпидерму листьев, стеблей и плодов). У водных растений кутикула отсутствует.
Структура
правитьКутикула состоит из нерастворимой в воде с детергентами кутикулярной мембраны[2][3], покрытой и пропитанной растворимыми восками. Самым известным компонентом кутикулярной мембраны является полиэстерный полимер кутин. Кутикулярная мембрана также содержит углеводородный полимер кутан[4]. Кутикулярная мембрана пропитана кутикулярными восками[5] и также покрыта эпикутикулярными восками, представляющие собой смесь гидрофобных алифатических соединений-углеводородов с длинами цепочек в диапазоне от C16 до C36[6].
Функции
правитьКутикула была одной из частей растений (наряду с устьицами, ксилемой, флоэмой и межклеточным пространством в мезофильных тканях стебля — позже и листьев), которые эволюционировались у растений более чем 450 млн лет назад при переходе к наземному образу жизни[7]. Вместе, эти черты оказали побегам растений, растущим в воздухе, возможность сохранения воды путем образования внутренних газообменных поверхностей и ограждения их водонепроницаемой мембраной, а также образования механизма регуляции скорости обмена воды и CO2.
В дополнение к функциям барьера проницаемости для воды и других молекул, микро- и наноструктуры кутикулы предотвращают проникновение воды извне в ткани растения, загрязнение пылью поверхности листьев. Зеленые части многих растений, например, листья индийского лотоса (Nelumbo nucifera), проявляют чрезвычайно гидрофобные свойства, возникновение которых было описано в 1997 году и состоит в образовании многочисленных микроскопических бугорков на поверхности[8]. Этот «эффект лотоса» потенциально находит применение в создании биомиметических материалов.
Восковой слой кутикулы также выполняет функцию защиты от проникновения вирусных частиц, бактериальных клеток, спор и гифов грибов.
Примечания
править- ↑ Kolattukudy, PE (1996) Biosynthetic pathways of cutin and waxes, and their sensitivity to environmental stresses. In: Plant Cuticles. Ed. by G. Kerstiens, BIOS Scientific publishers Ltd., Oxford, pp 83-108
- ↑ Holloway, PJ (1982) The chemical constitution of plant cutins. In: Cutler, DF, Alvin, KL and Price, CE The Plant Cuticle. Academic Press, pp. 45—85
- ↑ Stark, RE and Tian, S (2006) The cutin biopolymer matrix. In: Riederer, M & Müller, C (2006) Biology of the Plant Cuticle. Blackwell Publishing
- ↑ Tegelaar E.W., de Leeuw J.W., Largeau C., Derenne S., Schulten H.-R., Müller R., Boon J.J., Nip M., Sprenkels J.C.M. Scope and limitations of several pyrolysis methods in the structural elucidation of a macromolecular plant constituent in the leaf cuticle of Agave americana L. (англ.) // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. — 1989. — March (vol. 15). — P. 29—54. — ISSN 0165-2370. — doi:10.1016/0165-2370(89)85021-1.
- ↑ Jetter, R, Kunst, L & Samuels, AL (2006) Composition of plant cuticular waxes. In: Riederer, M & Müller, C (2006) Biology of the Plant Cuticle. Blackwell Publishing, 145—181
- ↑ Baker, EA (1982) Chemistry and morphology of plant epicuticular waxes. In: Cutler, DF, Alvin, KL and Price, CE The Plant Cuticle. Academic Press, 139—165
- ↑ Raven J.A. The Evolution of Vascular Land Plants in Relation to Supracellular Transport Processes (англ.) // Advances in Botanical Research. — 1977. — P. 153—219. — ISSN 0065-2296. — doi:10.1016/S0065-2296(08)60361-4.
- ↑ Barthlott W., Neinhuis C. Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces (англ.) // Planta. — 1997. — 30 April (vol. 202, no. 1). — P. 1—8. — ISSN 0032-0935. — doi:10.1007/s004250050096.