جذور الشعر

الشعيرات الجذرية، أو الشعيرات الماصة ، هي امتدادات من خلايا البشرة، وهي خلايا متخصصة في طرف جذر النبات . وهي امتدادات جانبية لخلية واحدة، ونادرًا ما تتفرع. توجد في منطقة نضج الجذر. تُحسّن خلايا الشعيرات الجذرية امتصاص النبات للماء عن طريق زيادة نسبة مساحة سطح الجذر إلى حجمه، مما يسمح لخلية الشعيرة الجذرية بامتصاص كمية أكبر من الماء . الفجوة العصارية الكبيرة داخل خلايا الشعيرات الجذرية تجعل هذا الامتصاص أكثر كفاءة. كما أن الشعيرات الجذرية مهمة لامتصاص العناصر الغذائية، لأنها تمثل الواجهة الرئيسية بين النباتات والفطريات الجذرية .

تتمثل وظيفة جميع الشعيرات الجذرية في جمع الماء والعناصر الغذائية المعدنية من التربة لتوزيعها في جميع أنحاء النبات. في الجذور، يتم امتصاص معظم الماء عبر الشعيرات الجذرية. يسمح طول الشعيرات الجذرية لها بالتغلغل بين جزيئات التربة، ويمنع دخول الكائنات البكتيرية الضارة إلى النبات عبر أوعية الخشب . ^{[ 1 ]} زيادة مساحة سطح هذه الشعيرات تجعل النباتات أكثر كفاءة في امتصاص العناصر الغذائية والتفاعل مع الميكروبات. ^{[ 2 ]} ولأن خلايا الشعيرات الجذرية لا تقوم بعملية التمثيل الضوئي ، فهي لا تحتوي على بلاستيدات خضراء .

تُشكّل الشعيرات الجذرية سطحًا هامًا، إذ إنها ضرورية لامتصاص معظم الماء والمغذيات اللازمة للنبات. كما أنها تُشارك بشكل مباشر في تكوين العُقيدات الجذرية في البقوليات . تلتف الشعيرات الجذرية حول البكتيريا، مما يسمح بتكوين خيط عدوى داخل خلايا القشرة المنقسمة لتشكيل العُقيدة. ^{[ 3 ]}

بفضل مساحة سطحها الكبيرة، تتميز الشعيرات الجذرية بكفاءة عالية في امتصاص الماء والمعادن. كما تفرز خلايا الشعيرات الجذرية أحماضًا (مثل حمض الماليك وحمض الستريك ) تعمل على إذابة المعادن عن طريق تغيير حالة أكسدتها ، مما يسهل امتصاص الأيونات. ^{[ 4 ]}

يتراوح قطر خلايا الشعيرات الجذرية بين 15 و17 ميكرومترًا، وطولها بين 80 و1500 ميكرومتر. ^{[ 5 ]} توجد الشعيرات الجذرية فقط في منطقة النضج، والتي تُسمى أيضًا منطقة التمايز. ^{[ 6 ]} ولا توجد في منطقة الاستطالة، ربما لأن الشعيرات الجذرية الأقدم تُقصّ مع استطالة الجذر وتحركه في التربة. تنمو الشعيرات الجذرية بسرعة، بمعدل 1 ميكرومتر/دقيقة على الأقل، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص لأبحاث تمدد الخلايا. ^{[ 2 ]} وقبل وأثناء نمو خلايا الشعيرات الجذرية مباشرةً، يرتفع نشاط إنزيم الفوسفوريلاز . ^{[ 7 ]}

تُعدّ الشعيرات الجذرية ضرورية لتغذية النباتات بشكل صحي، لا سيما من خلال تفاعلاتها مع الفطريات التكافلية . تُنتج الفطريات التكافلية والشعيرات الجذرية علاقات تكافلية فطرية جذرية، مثل الفطريات الجذرية الشجرية (Arbuscular Mycorrhiza ) التي تُكوّنها الفطريات الجذرية الشجرية (AM)، والفطريات الجذرية الخارجية (ectomycorrhiza ) التي تُكوّنها الفطريات الجذرية الخارجية (EM). ^{[ 8 ]} وتُعدّ هذه العلاقات شائعة جدًا، ^{[ 9 ]} إذ توجد في 90% من أنواع النباتات الأرضية، ^{[ 10 ]} نظرًا للفوائد التي تُقدّمها لكلٍّ من الفطر والنبات.

يبدأ تكوين هذه العلاقة بين الفطريات الخارجية (EM) واستعمارها للشعيرات الجذرية. تبدأ هذه العملية عندما تلتصق الفطريات الخارجية بالشعيرات الجذرية من التربة. ^{[ 11 ]} ثم تفرز الفطريات عوامل قابلة للانتشار، تكون الشعيرات الجذرية شديدة الحساسية لها، مما يسمح للخيوط الفطرية باختراق خلايا البشرة وتكوين شبكة هارتيغ في الطبقات الأولى من قشرة الجذر. ^{[ 11 ]} يعمل هذا التركيب المتفرع بكثافة كواجهة بين الكائنين، حيث تتكيف الخلايا الفطرية مع التبادلات التي تحدث بين النبات والفطر. ^{[ 12 ]} تشبه هذه العملية كيفية استعمار الفطريات الداخلية (AM) للشعيرات الجذرية، ولكن بدلاً من العوامل القابلة للانتشار، تفرز هذه الفطريات إنزيمات محللة لإرخاء جدار الخلية، مما يسمح للخيوط الفطرية بالدخول، ولا تتكون شبكة هارتيغ. ^{[ 11 ]}

تُظهر التأثيرات المتعددة لاستعمار الفطريات للشعيرات الجذرية أن هذه العلاقة مفيدة لكل من النباتات والفطريات، لكن التأثير الرئيسي يكمن في نمو الشعيرات الجذرية. تؤثر الفطريات فعليًا على نمو الشعيرات الجذرية في حال نقص الماء أو العناصر الغذائية. ^{[ 11 ]} ولأن كلا الكائنين يحتاجان إلى الماء والعناصر الغذائية، فإن تعاونهما ضروري لبقائهما. عند اكتشاف النقص، يستجيب النبات لإجهاد الجفاف، مما يؤدي إلى نمو الشعيرات الجذرية. ^{[ 10 ]} ثم تستخدم الفطريات الجذرية نظامها الممتد لمساعدة النبات في العثور على مصدر التغذية الصحيح، مشيرةً إلى الاتجاه الذي يجب أن تنمو فيه الجذور. ^{[ 11 ]} وهذا يجعل نمو الجذور أكثر كفاءة، مما يحافظ على الطاقة للعمليات الأيضية الأخرى، وهو ما يفيد بدوره الفطريات التي تتغذى على هذه النواتج الأيضية.

عندما تنمو خلية شعيرة جذرية جديدة، فإنها تفرز هرمونًا يثبط نمو الشعيرات الجذرية في الخلايا المجاورة. وهذا يضمن توزيعًا متساويًا وفعالًا للشعيرات الفعلية على هذه الخلايا.

قد يؤدي تغيير أصيص النبات أو نقله إلى تساقط خلايا الشعيرات الجذرية، وربما بدرجة كبيرة، مما قد يسبب ذبول النبات. ^{[ 13 ]}

• الشعيرة