Кутикула растений

Капли воды на восковой кутикуле листа капусты-кале

Анатомия листа

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[править | править код]

Кутикула 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[править | править код]

Кутикула 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 | править код]

↑ 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. [исправить]
↑ 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. [исправить]
↑ 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. [исправить]

[Kolattukudy_1996-1] 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_1982-2] 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-3] Stark, RE and Tian, S (2006) The cutin biopolymer matrix. In: Riederer, M & Müller, C (2006) Biology of the Plant Cuticle. Blackwell Publishing

[4] 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. [исправить]

[Jetteretal_2006-5] 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_1982-6] 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_1977-7] 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. [исправить]

[Barthlott-8] 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. [исправить]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]