Im Gegensatz zu den meisten Tieren haben Pflanzen einen unbestimmten Körperbauplan, der es ihnen ermöglicht, im Laufe ihres Lebens neue Körperteile hinzuzufügen und anzusammeln. Der realisierte modulare Aufbau einer Anlage ist das Ergebnis externer Randbedingungen und interner Prozesse.

Hauptkonzepte der Pflanzenarchitektur.
Hauptkonzepte der Pflanzenarchitektur. (A) Wachstumsmuster determiniert (i) oder indeterminiert (ii). (B) Monopodiale (i) vs. sympodiale (ii) Verzweigung. (C) Arten der sympodialen Verzweigung in Bezug auf die Anzahl der Relaismeristeme: Monochasium (i), Dichasium (ii) und Polychasium (iii). (D) Das Orientierungswachstum eines Stammes kann orthotrop sein, wenn das Wachstum aufrecht ist und die Stammsymmetrie typischerweise radial ist (i), oder plagiotrop, wenn es horizontal ist (als Ergebnis endogener Prozesse, nicht von Umwelteinflüssen) und oft mit bilateraler Symmetrie verbunden ist (ii). (E) Plagiotrope Zweige können monopodial (i) oder sympodial sein und resultieren in diesem Fall aus gemischten Achsen mit entweder achselständigen Blütenständen: Plagiotropie durch Apposition (ii) oder mit terminalen Blütenständen, was bedeutet, dass jedes neue Modul nötig ist, um die reproduktive und vegetative Funktion aufrechtzuerhalten: Plagiotropie durch Substitution (iii). (F) Rhythmisches Wachstum mit Perioden endogenen Wachstumsstillstands, in denen das Apikalmeristem in einer Knospe ruht (i) vs. kontinuierliches Wachstum ohne endogenen Wachstumsstillstand (ii). Schuppenblattnarben zeigen klare Wachstumseinheiten (GUs). (G) Die Verzweigung kann seitlich (achselständig) sein, wie bei fast allen Samenpflanzen (i), oder terminal, mit Meristemdichotomie wie bei den Bärlappgewächsen und verschiedenen ausgestorbenen Pflanzengruppen (ii). (H) Beispiele für monopodiale (i) und sympodiale (ii) architektonische Einheiten. Beachten Sie, dass die Verzweigungsreihenfolge (BO) in der sympodialen Architektureinheit rasch zunimmt, während die scheinbare Verzweigungsreihenfolge (AO) die Verzweigungsreihenfolge der monopodialen Einheit widerspiegelt. X kennzeichnet das Absterben der Spitze. (I) Bei Arten mit rhythmischem Sprosswachstum kann die Verzweigung verzögert sein (i), wenn das Auswachsen des Achselmeristems im Vergleich zum Auswachsen des Apikalmeristems verzögert ist, oder sofort (ii), wenn sich das Apikal- und das Achselmeristem gleichzeitig verzweigen. Sofortige Verzweigung ist oft durch umfangreiche Primordiumneubildung (Cremer, 1972) und ein langes erstes Internodium in den Achselästen, das als Hypopodium bezeichnet wird (H), gekennzeichnet. (J) Bei Arten mit rhythmischer Verzweigung definiert eine kleine Anzahl kondensierter Internodien pro GU, verbunden mit geringer intermodaler Verlängerung, Kurztriebe (i), die im Gegensatz zu Langtrieben (ii) oft spezialisierte Funktionen haben (z. B. Brachyblasten bei Pinus). (K) Auf einer vertikalen Achse oder GU können die bevorzugten Aufteilungsäste zur Spitze hin (Akrotonie) (i), zur Mitte hin (Mesotonie) (ii) oder zur Basis hin (Basitonie) (iii) verlaufen. (L) Auf einem horizontalen Stamm oder einer horizontalen Wachstumseinheit kann ein Schwestertrieb in einer oberen Position (Epitonie) (i), seitlichen Position (ii) oder basalen Position (Hypotonie) (iii) auftreten.

Die phylogenetische Verteilung von Pflanzenwachstumsformen über die Phylogenie impliziert, dass Körperarchitekturen entstanden und wiederholt verloren gegangen sind und durch eine begrenzte Anzahl genetischer Wege geformt wurden. Chomicki et al.:

  1. synthetisieren Konzepte der Pflanzenarchitektur, die bisher in 23 Modellen erfasst wurden.
  2. Erweitern Sie sie auf den Fossilienbestand.
  3. fassen zusammen, was über ihre Entwicklungsgenetik bekannt ist.
  4. Verwenden Sie einen phylogenetischen Ansatz in mehreren Gruppen, um abzuleiten, wie sich die Pflanzenarchitektur verändert hat und durch welche Zwischenschritte.
  5. diskutieren, welche makroökologischen Faktoren die geografische und ökologische Verbreitung von Pflanzenarchitekturen einschränken können.

Diese Synthese hebt die architektonische Vielfalt dichotom verzweigter paläozoischer Pflanzen und den anschließenden Ersatz der Dichotomie durch Achselverzweigung hervor. Die zeitliche Darstellung der Häufigkeit von Verzweigungstypen basierend auf einer Analyse von 58 Landpflanzenfossilien ergab eine Abnahme der dichotomen Verzweigung im gesamten Devon und Karbon, die sich in einer Zunahme anderer Verzweigungstypen, einschließlich Achselverzweigung, widerspiegelt. Die Autoren schlagen vor, dass die Evolution von Samenpflanzen-Megaphyllus-Blättern, die Achselverzweigung ermöglichen, zum Untergang dichotomer Architekturen beigetragen hat.

Es zeigt auch die Lücken in unserem Verständnis der molekularen Kontrolle, Ökologie und Evolution der Pflanzenarchitektur auf.