Chapter 8: Plant Physiology

Plant Physiology

Home > PunjabTest.com > FSc Part 1 > Biology — all chapters > Chapter 8: Plant Physiology

اس chapter میں topics (Topics in this chapter)

  1. 8.1 Nutrition in Plants — Macro/Micronutrients aur Insectivorous Plants
  2. 8.2 Gas Exchange in Plants — Stomata aur Palisade Tissue
  3. 8.3 Support in Plants — Parenchyma, Collenchyma, Sclerenchyma aur Turgor Pressure
  4. 8.4 Water Potential — Ψw = Ψs + Ψp
  5. 8.5 Transport of Water in Plants — Root Pathways, Xylem aur TACT Mechanism
  6. 8.6 Translocation of Food in Plants — Phloem aur Pressure Flow Theory
  7. 8.7 Growth in Plants — Meristems, Primary/Secondary Growth, Annual Rings aur Growth Regulators
  8. 8.8 Osmoregulation in Plants — Solutions aur Hydrophytes, Mesophytes, Xerophytes, Halophytes
  9. 8.9 Thermoregulation in Plants — Garmi aur Sardi se Bachao
  10. 8.10 Movements in Plants — Tropic Movements
  11. 8.11 Photoperiodism aur 8.12 Vernalisation — Phool Khilne ka Control
8.1 — Nutrition in Plants: Macronutrients, Micronutrients and Insectivorous Plants۸.۱ — پودوں میں غذائیت: بڑے اور چھوٹے غذائی اجزاء اور کیڑے خور پودے
🏷 Tags: macronutrients, micronutrients, nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium, iron, zinc, pitcher plant, venus flytrap, sundew
ENGLISH

All autotrophic organisms need carbon dioxide and water, which supply carbon, oxygen and hydrogen — the predominant elements plants use to build organic molecules. Plant nutrients are divided into two groups.

Macronutrients (9) are needed in relatively larger amounts: carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, potassium, calcium, phosphorus, magnesium and sulphur.

  • Carbon, oxygen, hydrogen are required for making organic compounds.
  • Nitrogen is necessary for growth, energy metabolism and the production of proteins. Its deficiency causes leaf loss and stunted growth.
  • Phosphorus is a part of ATP, promotes root growth and favours flowering. Its deficiency delays flowering and causes browning and wrinkling of leaves.
  • Potassium is involved in water regulation and the transport of reserve substances, enhances photosynthesis, reinforces cellular tissue and stimulates the uptake of nitrates. Its shortage causes dark patches on leaves.
  • Calcium gives stability to the cell wall and helps in cell proliferation, maturation and the development of seeds. Its shortage causes yellow and brown patches on leaves.
  • Magnesium is the core of the chlorophyll molecule, so it is essential for photosynthesis; it also promotes the absorption and transport of phosphorus and the storage of sugars. Its deficiency causes weak stalks, loss of greenness in the oldest leaves and yellow and brown spots.
  • Sulfur is fundamental in the metabolism of nitrogen. Its shortage makes the plant lighter in colour.

Micronutrients (7) are needed in very small amounts: iron, manganese, zinc, molybdenum, copper, chlorine and boron.

  • Iron is essential for the synthesis of chlorophyll and acts as a cofactor for several enzymes of energy metabolism.
  • Manganese is important for antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD).
  • Zinc helps in chlorophyll synthesis, root development and nutrient uptake; its deficiency causes stunted growth.
  • Molybdenum helps in nitrogen fixation and reduction, sulfur metabolism, phosphorus metabolism and iron utilization; its deficiency causes chlorosis of older leaves and stunted growth.
  • Copper helps in lignin synthesis, strength and rigidity, nitrogen metabolism and reproduction; its deficiency causes chlorosis, twisted leaves and stunted growth.
  • Chlorine helps in stomatal regulation, osmotic adjustment and the transport of nutrients.

📌 Note: Fertilizers are added to the soil to provide macro and micronutrients to the crops.

Insectivorous plants supplement their organic molecules by capturing and breaking down insects and tiny animals. They are true autotrophs, but their development accelerates when they get prey, because the nitrogenous compounds of the animal body benefit them. Enzymes released by their leaves break down the captured insects and the products are absorbed.

  • Pitcher plant: its leaves are modified into a sac or pitcher partly filled with water; the terminal portion is altered into a hood that partly covers the opening, and stiff hairs prevent insects from crawling out.
  • Venus-fly trap: its trap is made of two lobes hinged at the end of a leaf. The inner surfaces contain trichomes (hair-like projections) which trigger rapid closure on contact; the hinged traps are lined with fine bristles that interlock on closure, and the trapped insect is digested by enzymes secreted from glands on the leaf surface.
  • Sundew: it catches its prey with shiny drops of "dew" — that is where its common name comes from. Its leaves are covered with tiny tentacle-like hairs, each with a gland and a single drop of dew at the tip. Insects attracted by the plant's odour are trapped by the tentacles, digested by enzymes and absorbed.
اردو

تمام خودغذا جانداروں کو کاربن ڈائی آکسائیڈ اور پانی کی ضرورت ہوتی ہے جو کاربن، آکسیجن اور ہائیڈروجن فراہم کرتے ہیں — یہی وہ بنیادی عناصر ہیں جن سے پودے نامیاتی مالیکیول بناتے ہیں۔ پودوں کے غذائی اجزاء دو گروہوں میں تقسیم ہوتے ہیں۔

بڑے غذائی اجزاء (۹) نسبتاً زیادہ مقدار میں درکار ہوتے ہیں: کاربن، ہائیڈروجن، آکسیجن، نائٹروجن، پوٹاشیم، کیلشیم، فاسفورس، میگنیشیم اور سلفر۔

  • کاربن، آکسیجن، ہائیڈروجن نامیاتی مرکبات بنانے کے لیے ضروری ہیں۔
  • نائٹروجن نشوونما، توانائی کے تحول اور پروٹین بنانے کے لیے ضروری ہے۔ اس کی کمی سے پتے جھڑتے ہیں اور نشوونما رک جاتی ہے۔
  • فاسفورس اے ٹی پی کا حصہ ہے، جڑوں کی نشوونما بڑھاتا ہے اور پھول آنے میں مدد کرتا ہے۔ اس کی کمی سے پھول دیر سے آتے ہیں اور پتے بھورے اور سکڑے ہوئے ہو جاتے ہیں۔
  • پوٹاشیم پانی کی ترتیب اور ذخیرہ شدہ مادوں کی ترسیل میں شامل ہے، ضیائی تالیف بڑھاتا ہے، خلیاتی بافت کو مضبوط کرتا ہے اور نائٹریٹ کے حصول کو تحریک دیتا ہے۔ اس کی کمی سے پتوں پر گہرے دھبے بنتے ہیں۔
  • کیلشیم خلیاتی دیوار کو استحکام دیتا ہے اور خلیوں کی افزائش، پختگی اور بیجوں کی نشوونما میں مدد کرتا ہے۔ اس کی کمی سے پتوں پر پیلے اور بھورے دھبے پڑتے ہیں۔
  • میگنیشیم کلوروفل کے مالیکیول کا مرکز ہے اس لیے ضیائی تالیف کے لیے لازمی ہے؛ یہ فاسفورس کے جذب و ترسیل اور شکروں کے ذخیرے میں بھی مدد کرتا ہے۔ اس کی کمی سے تنے کمزور، پرانے پتوں کی سبزی ختم اور پیلے بھورے دھبے ظاہر ہوتے ہیں۔
  • سلفر نائٹروجن کے تحول میں بنیادی کردار رکھتا ہے۔ اس کی کمی سے پودا ہلکے رنگ کا ہو جاتا ہے۔

چھوٹے غذائی اجزاء (۷) بہت کم مقدار میں درکار ہوتے ہیں: آئرن، مینگنیز، زنک، مولیبڈینم، کاپر، کلورین اور بوران۔

  • آئرن کلوروفل بنانے کے لیے لازمی ہے اور توانائی کے تحول کے کئی خامروں کا معاون عنصر ہے۔
  • مینگنیز سپر آکسائیڈ ڈسمیوٹیز جیسے ضد تکسیدی خامروں کے لیے اہم ہے۔
  • زنک کلوروفل بنانے، جڑوں کی نشوونما اور غذائی اجزاء کے حصول میں مدد کرتا ہے؛ اس کی کمی سے نشوونما رک جاتی ہے۔
  • مولیبڈینم نائٹروجن کی تثبیت و تخفیف، سلفر کے تحول، فاسفورس کے تحول اور آئرن کے استعمال میں مدد کرتا ہے؛ اس کی کمی سے پرانے پتوں میں کلوروسس اور نشوونما میں رکاوٹ آتی ہے۔
  • کاپر لگنن بنانے، مضبوطی و سختی، نائٹروجن کے تحول اور تولید میں مدد کرتا ہے؛ اس کی کمی سے کلوروسس، مڑے ہوئے پتے اور رکی ہوئی نشوونما ہوتی ہے۔
  • کلورین سٹومیٹا کی ترتیب، اسموزی ایڈجسٹمنٹ اور غذائی اجزاء کی ترسیل میں مدد کرتی ہے۔

📌 نوٹ: کھادیں مٹی میں اس لیے ڈالی جاتی ہیں تاکہ فصلوں کو بڑے اور چھوٹے غذائی اجزاء ملیں۔

کیڑے خور پودے کیڑوں اور چھوٹے جانوروں کو پکڑ کر اور توڑ کر اپنے نامیاتی مالیکیول پورے کرتے ہیں۔ یہ حقیقی خودغذا ہوتے ہیں لیکن شکار ملنے پر ان کی نشوونما تیز ہو جاتی ہے کیونکہ جانور کے جسم کے نائٹروجنی مرکبات انہیں فائدہ دیتے ہیں۔ پتوں سے خارج ہونے والے خامرے شکار کو ہضم کرتے ہیں اور حاصل شدہ مادے جذب ہو جاتے ہیں۔

  • پچر پلانٹ: اس کے پتے پانی سے جزوی طور پر بھرے ہوئے تھیلے یا گھڑے کی شکل اختیار کر لیتے ہیں؛ اوپر کا حصہ ڈھکن کی طرح ہوتا ہے جو منہ کو جزوی طور پر ڈھانپتا ہے اور سخت بال کیڑوں کو باہر نکلنے سے روکتے ہیں۔
  • وینس فلائی ٹریپ: اس کا جال پتے کے سرے پر قبضے سے جڑے دو حصوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ اندرونی سطح پر ٹرائیکومز (بال نما ابھار) ہوتے ہیں جو چھونے پر تیزی سے بند ہونے کی تحریک دیتے ہیں؛ بند ہونے پر باریک کانٹے آپس میں پھنس جاتے ہیں اور پھنسا ہوا کیڑا پتے کی سطح کے غدودوں سے خارج ہونے والے خامروں سے ہضم ہو جاتا ہے۔
  • سنڈیو: یہ اپنے شکار کو "اوس" کے چمکدار قطروں سے پکڑتا ہے — اسی سے اس کا عام نام پڑا ہے۔ اس کے پتے خیمہ نما باریک بالوں سے ڈھکے ہوتے ہیں، ہر بال پر ایک غدود اور سرے پر اوس کا ایک قطرہ ہوتا ہے۔ پودے کی خوشبو سے متوجہ کیڑے ان خیموں میں پھنس جاتے ہیں، خامروں سے ہضم ہوتے ہیں اور جذب ہو جاتے ہیں۔
Insectivorous plants: pitcher plant and Venus flytrap
Keeray khane wale pauday samjho: pitcher plant کا گھڑا, Venus flytrap کے دو jure ہوئے lobes اور sundew کے os والے tentacles — یہ سب کیڑے پکڑنے کے لیے پتوں کی تبدیل شدہ شکلیں ہیں, تاکہ nitrogen کی کمی پوری ہو سکے.
8.2 — Gas Exchange in Plants: Stomata and Palisade Tissue۸.۲ — پودوں میں گیسوں کا تبادلہ: سٹومیٹا اور پیلیسیڈ ٹشو
🏷 Tags: stomata, guard cells, palisade mesophyll, spongy mesophyll, starch-sugar hypothesis, potassium influx, transpiration
ENGLISH

Stomata (singular = stoma) are the tiny openings or pores present within plant tissues which are necessary for gaseous exchange. They are typically found in leaves but can even be present in some stems. Stomata are surrounded by specialized cells called guard cells that facilitate the opening and closing of the stomatal pores. Guard cells are bean-shaped and contain chloroplasts. They can open and close depending on environmental conditions, and the opening and closing of stomata control the transpiration rate in plants.

During daylight, stomata open so that carbon dioxide can enter for photosynthesis. At night they typically close to conserve water, although plants still respire (oxygen in, carbon dioxide out); closing at night minimizes water loss through transpiration.

Opening and closing of stomata. Guard cells function as multisensory hydraulic valves. Two hypotheses explain their working:

  • Starch-sugar hypothesis (1856, H. Van Mohl): guard cells in the leaf epidermis alone carry out photosynthesis, producing sugars during the day. The sugar concentration rises, so the water potential drops, water moves into the guard cells, they become turgid and the stoma opens. At night photosynthesis ceases, sugars are converted to insoluble starch or used in respiration, free sugars decline, water moves out, the cells become flaccid and the stoma closes. This hypothesis does not fully explain the rapid turgor changes.
  • Influx of K+ ions: opening is facilitated by the active transport of potassium ions into the guard cells. This reduces the osmotic potential, water enters by osmosis, the cells become turgid and the stoma opens. Blue light enhances this by acidifying the surrounding environment, promoting K+ uptake and water absorption. At night K+ passively diffuses out, water is lost, the cells become flaccid and the stoma closes.

📌 Note: At high temperature, when leaf cells start wilting, abscisic acid released from mesophyll cells stops the active transport of K+ into guard cells — overriding light and CO2 concentration — so K+ pumping stops and stomata close.

Palisade tissue lies just beneath the upper epidermis. Its cells are elongated and tightly packed and rich in chloroplasts, an arrangement that maximizes light absorption for converting light energy into chemical energy. Carbon dioxide from the atmosphere diffuses into the leaf through stomata, passes through the air spaces of the spongy mesophyll into the palisade mesophyll cells, and is used in photosynthesis; the oxygen produced diffuses back through the spongy mesophyll and exits the leaf through the stomata.

اردو

سٹومیٹا (واحد: سٹوما) پودوں کی بافتوں میں موجود چھوٹے سوراخ یا مسام ہیں جو گیسوں کے تبادلے کے لیے ضروری ہیں۔ یہ عام طور پر پتوں میں پائے جاتے ہیں لیکن بعض تنوں میں بھی ہو سکتے ہیں۔ سٹومیٹا کے گرد مخصوص خلیے ہوتے ہیں جنہیں گارڈ سیلز کہتے ہیں جو سٹومیٹا کے کھلنے اور بند ہونے میں مدد کرتے ہیں۔ گارڈ سیلز لوبیا کی شکل کے ہوتے ہیں اور ان میں کلوروپلاسٹ ہوتے ہیں۔ یہ ماحولیاتی حالات کے مطابق کھل اور بند ہو سکتے ہیں، اور سٹومیٹا کا کھلنا بند ہونا پودوں میں ٹرانسپائریشن کی شرح کو کنٹرول کرتا ہے۔

دن کی روشنی میں سٹومیٹا کھل جاتے ہیں تاکہ ضیائی تالیف کے لیے کاربن ڈائی آکسائیڈ داخل ہو سکے۔ رات کو یہ عام طور پر بند ہو جاتے ہیں تاکہ پانی بچے، حالانکہ پودے تب بھی تنفس کرتے ہیں (آکسیجن اندر، کاربن ڈائی آکسائیڈ باہر)؛ رات کو بند ہونے سے ٹرانسپائریشن کے ذریعے پانی کا ضیاع کم ہوتا ہے۔

سٹومیٹا کا کھلنا اور بند ہونا۔ گارڈ سیلز کثیر حسی ہائیڈرولک والو کا کام کرتے ہیں۔ ان کے کام کی وضاحت دو مفروضوں سے ہوتی ہے:

  • نشاستہ شکر مفروضہ (۱۸۵۶، ایچ وین موہل): پتے کی ایپی ڈرمس میں گارڈ سیلز ہی ضیائی تالیف کرتے ہیں اور دن میں شکر بناتے ہیں۔ شکر کی مقدار بڑھتی ہے تو واٹر پوٹینشل گرتا ہے، پانی گارڈ سیلز میں داخل ہوتا ہے، وہ ترش ہو جاتے ہیں اور سٹوما کھل جاتا ہے۔ رات کو ضیائی تالیف رک جاتی ہے، شکر ناقابل حل نشاستہ میں بدل جاتی ہے یا تنفس میں استعمال ہو جاتی ہے، آزاد شکر کم ہوتی ہے، پانی باہر نکلتا ہے، خلیے ڈھیلے ہو جاتے ہیں اور سٹوما بند ہو جاتا ہے۔ یہ مفروضہ ٹرگر میں تیزی سے آنے والی تبدیلیوں کی مکمل وضاحت نہیں کرتا۔
  • پوٹاشیم آئنوں کا داخلہ: کھلنے میں پوٹاشیم آئنوں کی فعال ترسیل گارڈ سیلز میں مدد کرتی ہے۔ اس سے اسموزی پوٹینشل کم ہوتا ہے، پانی اسموزس سے داخل ہوتا ہے، خلیے ترش ہو جاتے ہیں اور سٹوما کھل جاتا ہے۔ نیلی روشنی اردگرد کے ماحول کو تیزابی بنا کر اس عمل کو بڑھاتی ہے جس سے پوٹاشیم کا حصول اور پانی کا جذب بڑھتا ہے۔ رات کو پوٹاشیم غیر فعال طور پر باہر نکل جاتا ہے، پانی ضائع ہوتا ہے، خلیے ڈھیلے ہو جاتے ہیں اور سٹوما بند ہو جاتا ہے۔

📌 نوٹ: زیادہ درجہ حرارت پر جب پتے کے خلیے مرجھانے لگتے ہیں تو میزوفل خلیوں سے خارج ہونے والا ایبسسک ایسڈ گارڈ سیلز میں پوٹاشیم کی فعال ترسیل روک دیتا ہے — روشنی اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کی مقدار پر غالب آ کر — اس لیے پوٹاشیم کی پمپنگ رک جاتی ہے اور سٹومیٹا بند ہو جاتے ہیں۔

پیلیسیڈ ٹشو اوپری ایپی ڈرمس کے بالکل نیچے ہوتا ہے۔ اس کے خلیے لمبے اور گنجان جڑے ہوئے ہوتے ہیں اور کلوروپلاسٹ سے بھرپور ہوتے ہیں، یہ ترتیب روشنی کے جذب کو زیادہ سے زیادہ کرتی ہے تاکہ روشنی کی توانائی کیمیائی توانائی میں بدلے۔ فضا سے کاربن ڈائی آکسائیڈ سٹومیٹا سے پتے میں داخل ہوتی ہے، سپنجی میزوفل کی ہوا کی جگہوں سے گزر کر پیلیسیڈ میزوفل خلیوں تک پہنچتی ہے اور ضیائی تالیف میں استعمال ہوتی ہے؛ بننے والی آکسیجن واپس سپنجی میزوفل سے گزر کر سٹومیٹا سے پتے سے باہر نکل جاتی ہے۔

Upper epidermis + cuticlePalisade mesophyll (chloroplast-rich)Spongy mesophyll (air spaces)Lower epidermis — guard cells + stoma (open / closed)
Pattay ki saakht samjho: upar cuticle aur epidermis, phir palisade mesophyll (chloroplast se bhare lambe khaliye), phir spongy mesophyll ki hawa wali jaghein, aur neeche guard cells ke darmiyan stoma — CO2 andar, O2 bahar.
8.3 — Support in Plants: Parenchyma, Collenchyma, Sclerenchyma and Turgor Pressure۸.۳ — پودوں میں سہارا: پیرنکائما، کولنکائما، سکلیرنکائما اور ٹرگر پریشر
🏷 Tags: parenchyma, collenchyma, sclerenchyma, turgor pressure, tonoplast, lignin, fibres, sclereids, vessels
ENGLISH

Supporting tissues play an important role in maintaining the structural integrity, support and flexibility of plants. They consist of parenchyma, collenchyma, sclerenchyma, xylem and phloem.

1. Parenchyma. This tissue provides support to herbaceous plants and to parts of larger plants. The parenchyma cells of the epidermis, cortex and pith absorb water. This water creates an internal hydrostatic pressure known as turgor pressure that maintains the rigidity of the cells. Turgor pressure arises from the elevated osmotic pressure within the cell vacuole. The membrane that surrounds the vacuole is called the tonoplast; it has many active transport mechanisms that move ions into the vacuole even when the concentration within is higher than that of the surrounding fluid. Due to the elevated ionic concentration, water is drawn into the vacuole, resulting in turgidity and providing mechanical support to the plant's soft tissues.

2. Collenchyma. These specialized cells are grouped in the form of strands or cylinders. They are found beneath the epidermis of young stems, leaf stalks and along veins in leaves. Collenchyma cells lack secondary walls; their primary walls are thickened at the corners due to extra deposition of cellulose. They elongate when the stem or leaf grows lengthwise, and they provide support to the young parts of the plant in which secondary growth has not taken place.

3. Sclerenchyma. This tissue also provides structural support. Typically its cells possess thick secondary cell walls saturated with lignin, an organic compound that confers strength and rigidity to the walls. The majority of sclerenchyma cells are non-living, and their main function is to support the various components of the plant. There are three types: fibres (tracheids) — elongated and cylindrical, found either as compact bundles inside the xylem or as bundle caps; sclereids — smaller than fibres, present in the seed coats and shells of nuts, whose function is to offer protection; and vessels (tracheae) — long tubular structures joined end to end to form a long water-conducting pipe in the xylem.

اردو

سہارا دینے والی بافتیں پودوں کی ساختی سالمیت، سہارے اور لچک کو برقرار رکھنے میں اہم کردار ادا کرتی ہیں۔ یہ پیرنکائما، کولنکائما، سکلیرنکائما، زائلم اور فلوئم پر مشتمل ہوتی ہیں۔

۱۔ پیرنکائما۔ یہ بافت جڑی بوٹی نما پودوں اور بڑے پودوں کے حصوں کو سہارا دیتی ہے۔ ایپی ڈرمس، کورٹیکس اور پِتھ کے پیرنکائما خلیے پانی جذب کرتے ہیں۔ یہ پانی ایک اندرونی ہائیڈروسٹیٹک دباؤ پیدا کرتا ہے جسے ٹرگر پریشر کہتے ہیں جو خلیوں کی سختی برقرار رکھتا ہے۔ ٹرگر پریشر خلیے کی ویکیول کے اندر بلند اسموزی دباؤ سے پیدا ہوتا ہے۔ ویکیول کے گرد جھلی کو ٹونوپلاسٹ کہتے ہیں؛ اس میں فعال ترسیل کے کئی نظام ہوتے ہیں جو آئنوں کو ویکیول میں منتقل کرتے ہیں خواہ اندر کی مقدار اردگرد کے سیال سے زیادہ ہی کیوں نہ ہو۔ بلند آئنی مقدار کی وجہ سے پانی ویکیول میں کھنچتا ہے جس سے ترش پن اور پودے کی نرم بافتوں کو میکانی سہارا ملتا ہے۔

۲۔ کولنکائما۔ یہ مخصوص خلیے دھاگوں یا سلنڈروں کی صورت میں گروہوں میں ہوتے ہیں۔ یہ نوجوان تنوں کی ایپی ڈرمس کے نیچے، پتوں کی ڈنڈیوں اور پتوں کی رگوں کے ساتھ پائے جاتے ہیں۔ کولنکائما خلیوں میں ثانوی دیواریں نہیں ہوتیں؛ ان کی بنیادی دیواریں کونوں پر سیلولوز کی اضافی تہہ کی وجہ سے موٹی ہوتی ہیں۔ یہ تنے یا پتے کے لمبائی میں بڑھنے پر لمبے ہوتے ہیں اور پودے کے ان نوجوان حصوں کو سہارا دیتے ہیں جن میں ثانوی نشوونما نہیں ہوئی ہوتی۔

۳۔ سکلیرنکائما۔ یہ بافت بھی ساختی سہارا دیتی ہے۔ عام طور پر اس کے خلیوں میں موٹی ثانوی خلیاتی دیواریں ہوتی ہیں جو لگنن سے سیر ہوتی ہیں، یہ نامیاتی مرکب دیواروں کو مضبوطی اور سختی دیتا ہے۔ سکلیرنکائما کے اکثر خلیے غیر زندہ ہوتے ہیں اور ان کا بنیادی کام پودے کے مختلف حصوں کو سہارا دینا ہے۔ اس کی تین اقسام ہیں: فائبرز (ٹریکیڈز) — لمبے اور سلنڈر نما، زائلم کے اندر گنجان گچھوں یا بنڈل کیپس کی صورت میں؛ سکلیریڈز — فائبرز سے چھوٹے، بیجوں کے خول اور گریوں کے چھلکوں میں، جن کا کام تحفظ دینا ہے؛ اور ویسلوں (ٹریکی) — لمبی نلی نما ساختیں جو سرے سے سرا جڑ کر زائلم میں پانی کی ترسیل کی لمبی نالی بناتی ہیں۔

Parenchyma (thin walls)Collenchyma (thick corners)Sclerenchyma (lignified)
Teen supporting tissues samjho: parenchyma کی پتلی دیواریں پانی سے بھر کر turgor pressure دیتی ہیں, collenchyma کے کونے cellulose سے موٹے ہوتے ہیں (نوجوان حصوں کا sahara), sclerenchyma کی lignin والی موتی دیواریں سخت sahara دیتی ہیں.
8.4 — Water Potential: Ψw = Ψs + Ψp۸.۴ — واٹر پوٹینشل: Ψw = Ψs + Ψp
🏷 Tags: water potential, solute potential, pressure potential, osmosis, turgor, Ψw
ENGLISH

Water molecules possess kinetic energy, which means that in liquid or gaseous form they move about rapidly and randomly from one place to another. So, the greater the concentration of water molecules in a system, the greater is the total kinetic energy of water molecules. This is called water potential (symbolized by the Greek letter psi = Ψw). In plant cells, two factors determine water potential: solute potential (Ψs) and pressure potential (Ψp).

Pure water has maximum water potential which by definition is zero. Water moves from a region of higher Ψw to lower Ψw. All solutions have lower Ψw than pure water and so have a negative value of Ψw (at atmospheric pressure and at a defined temperature). So, osmosis can be defined as the movement of water molecules from a region of higher water potential to a region of lower water potential through a partially permeable membrane.

Solute potential (Ψs), or osmotic potential, is a measure of the change in water potential due to the presence of solute molecules. Ψs is always negative, so if more solute molecules are present, lower (more negative) is the Ψs.

Pressure potential (Ψp) is the part of water potential which is due to the pressure exerted by water. If pressure greater than atmospheric pressure is applied to pure water or a solution, its water potential increases. When water enters plant cells by osmosis, pressure may be built up inside the cell, making the cell turgid and increasing the pressure potential.

Thus, the total water potential (Ψw) is the sum of solute potential (Ψs) and pressure potential (Ψp): Ψw = Ψs + Ψp. If we use the term water potential, the tendency for water to move between any two systems can be measured — not just from cell to cell in a plant but also from soil to root, from leaf to air and from soil to air. The steeper the potential gradient, the faster is the flow of water along it.

اردو

پانی کے مالیکیولز میں حرکی توانائی ہوتی ہے یعنی مائع یا گیسی شکل میں وہ تیزی سے اور بے ترتیب ایک جگہ سے دوسری جگہ حرکت کرتے ہیں۔ اس لیے کسی نظام میں پانی کے مالیکیولز کی مقدار جتنی زیادہ ہوگی، پانی کے مالیکیولز کی مجموعی حرکی توانائی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ اسے واٹر پوٹینشل کہتے ہیں (یونانی حرف سائی = Ψw سے ظاہر کیا جاتا ہے)۔ پودوں کے خلیوں میں واٹر پوٹینشل کا تعین دو عوامل سے ہوتا ہے: سولیوٹ پوٹینشل (Ψs) اور پریشر پوٹینشل (Ψp)۔

خالص پانی کا واٹر پوٹینشل زیادہ سے زیادہ ہوتا ہے جو تعریف کے مطابق صفر ہے۔ پانی زیادہ Ψw والے علاقے سے کم Ψw والے علاقے کی طرف حرکت کرتا ہے۔ تمام محلولوں کا Ψw خالص پانی سے کم ہوتا ہے اس لیے ان کا Ψw منفی ہوتا ہے (فضائی دباؤ اور مقررہ درجہ حرارت پر)۔ اس لیے اسموزس کی تعریف یوں کی جا سکتی ہے: پانی کے مالیکیولز کی جزوی طور پر نفوذ پذیر جھلی کے ذریعے زیادہ واٹر پوٹینشل والے علاقے سے کم واٹر پوٹینشل والے علاقے کی طرف حرکت۔

سولیوٹ پوٹینشل (Ψs) یا اسموزی پوٹینشل، سولیوٹ مالیکیولز کی موجودگی کی وجہ سے واٹر پوٹینشل میں تبدیلی کی پیمائش ہے۔ Ψs ہمیشہ منفی ہوتا ہے، اس لیے سولیوٹ مالیکیولز جتنے زیادہ ہوں گے، Ψs اتنا ہی کم (زیادہ منفی) ہوگا۔

پریشر پوٹینشل (Ψp) واٹر پوٹینشل کا وہ حصہ ہے جو پانی کے دباؤ کی وجہ سے ہوتا ہے۔ اگر خالص پانی یا محلول پر فضائی دباؤ سے زیادہ دباؤ ڈالا جائے تو اس کا واٹر پوٹینشل بڑھ جاتا ہے۔ جب پانی اسموزس سے پودوں کے خلیوں میں داخل ہوتا ہے تو خلیے کے اندر دباؤ بڑھ سکتا ہے جس سے خلیہ ترش ہو جاتا ہے اور پریشر پوٹینشل بڑھ جاتا ہے۔

اس طرح مجموعی واٹر پوٹینشل (Ψw) سولیوٹ پوٹینشل (Ψs) اور پریشر پوٹینشل (Ψp) کا مجموعہ ہے: Ψw = Ψs + Ψp۔ واٹر پوٹینشل کی اصطلاح استعمال کر کے کسی بھی دو نظاموں کے درمیان پانی کی حرکت کے رجحان کی پیمائش کی جا سکتی ہے — نہ صرف پودے میں خلیے سے خلیے تک بلکہ مٹی سے جڑ تک، پتے سے ہوا تک اور مٹی سے ہوا تک۔ پوٹینشل کا فرق جتنا تیز ہوگا، پانی کا بہاؤ اتنا ہی تیز ہوگا۔

Ψw = Ψs + ΨpPure water: Ψw = 0 (maximum) • Solutions: Ψw is negativeMore solutes → more negative Ψs • Turgor raises ΨpWater always moves: higher Ψw → lower Ψw
Water potential samjho: خالص پانی کا Ψw zero (maximum) ہوتا ہے, solution کا negative. پانی ہمیشہ زیادہ Ψw سے کم Ψw کی طرف چلتا ہے — اسی اصول سے osmosis, root uptake اور TACT سب سمجھ آتے ہیں.
8.5 — Transport of Water in Plants: Root Pathways, Xylem and the TACT Mechanism۸.۵ — پودوں میں پانی کی ترسیل: جڑوں کے راستے، زائلم اور ٹیکٹ میکانزم
🏷 Tags: apoplast, symplast, vacuolar pathway, root hairs, xylem, tracheids, vessels, TACT, transpiration, adhesion, cohesion, tension
ENGLISH

Uptake of water by roots. Roots provide a large surface area for absorption by their extensive branching systems. Roots have tiny root hairs, which are extensions of epidermal cells of roots, and most of the uptake of water and minerals in roots takes place through root hairs. From the soil, water and minerals enter the root epidermal cells by active and passive transport. From the root epidermis, they move to the cortex, and then into the xylem tissue in the centre of the root. Inside roots, water and minerals move in three different pathways to reach the xylem:

  • 1. The apoplast pathway: a continuous pathway that involves a system of adjacent cell walls in the plant roots. It becomes discontinuous in the endodermis in the roots due to the presence of Casparian segments.
  • 2. The symplast pathway: water and minerals move through the interconnected protoplasts of root cells. The protoplasts of neighbouring cells are interconnected through plasmodesmata, which are cytoplasmic strands that extend through pores in adjacent cell walls. The symplast pathway is less important, except for minerals in the region of the endodermis.
  • 3. The vacuolar pathway: water and minerals move through cell membranes, cytoplasm and tonoplast (membranes of vacuoles) and vacuoles. They move from vacuole to vacuole and bypass the symplast and apoplast pathways. Movement in the vacuolar pathway is negligible.

Structure of xylem tissue. Xylem is the vascular tissue in plants that carries water and dissolved minerals from the roots to the stem and leaves. It is also a key structural component which provides mechanical support to the plant body. Xylem comprises tracheids, vessels, xylem fibres and xylem parenchyma.

  • Tracheids are elongate and thin cells that have thick walls made of lignin. The ends of the cells are tapered and they are linked to each other by bordered pits, which enable the lateral movement of water between cells.
  • Vessels are shorter and broader compared to tracheids. They are arranged in a linear fashion, forming continuous channels. Perforation plates are present at the outer edges of these structures, enabling efficient movement of water.
  • Xylem fibres are elongated cells with thickened lignified walls. At maturity, they are dead and enhance the structural integrity of the xylem, offering additional structural support to the plant.
  • Xylem parenchyma are living cells with thin walls that have the ability to retain and hold nutrients and water. They participate in the lateral translocation of water and nutrients and can also contribute to the healing and regeneration of xylem tissue.

The movement of water through xylem — the TACT mechanism. The movement of water within plants, from roots to leaves, occurs primarily through the specialized vascular tissue known as xylem. The TACT (Transpiration, Adhesion, Cohesion, Tension) mechanism is a widely accepted model explaining how water moves against gravity through the xylem to reach all parts of the plant. This mechanism depends on both physical and chemical properties of water and the plant's interaction with its environment.

  • Transpiration: the process by which water evaporates from the surface of plant leaves, specifically through stomata. As water vapour exits the leaf, a negative pressure is generated within the leaf tissue. This negative pressure creates a pulling force, drawing water upward from the roots through the stem and toward the leaves. Transpiration, therefore, acts as the primary driving force behind water transport in the xylem.
  • Adhesion: the attraction between water molecules and the walls of the xylem vessels. Due to this attraction, water molecules stick to the walls of xylem vessels as they move upward. This property prevents any break in the water column within xylem, and plays a crucial role in maintaining the continuity of the water column, especially in tall plants where gravity exerts a significant downward force on the water column.
  • Cohesion: the attractive force between water molecules themselves, caused by hydrogen bonding. Water molecules within the xylem stick together, forming an unbroken column from the roots to the leaves. This cohesive property ensures that the "pull" initiated by transpiration at the leaf level extends down through the entire water column.
  • Tension: the negative pressure created by the pulling force of the transpiration at the leaf level. As water evaporates from the leaf surface, it creates a low-pressure area that extends through the xylem. This tension pulls the cohesive water column upwards, and is therefore vital for the continuous ascent of water within the xylem.

📌 Water potential gradient (root to leaf): root cells −0.2 MPa → stem −0.6 MPa → leaf air space −1.5 MPa → atmosphere −100 MPa. Water moves from higher (less negative) to lower (more negative) potential — that is why the pull works all the way up a tall tree.

اردو

جڑوں سے پانی کا حصول۔ جڑیں اپنی وسیع شاخوں کے نظام سے جذب کے لیے بڑی سطح فراہم کرتی ہیں۔ جڑوں میں چھوٹے روٹ ہیئرز ہوتے ہیں جو جڑوں کے ایپی ڈرمل خلیوں کی توسیع ہیں، اور جڑوں میں پانی اور معدنیات کا زیادہ تر حصول انہی کے ذریعے ہوتا ہے۔ مٹی سے پانی اور معدنیات فعال اور غیر فعال ترسیل سے جڑوں کے ایپی ڈرمل خلیوں میں داخل ہوتے ہیں۔ جڑوں کی ایپی ڈرمس سے وہ کورٹیکس میں جاتے ہیں اور پھر جڑ کے مرکز میں زائلم ٹشو میں پہنچتے ہیں۔ جڑوں کے اندر پانی اور معدنیات زائلم تک پہنچنے کے لیے تین مختلف راستوں سے حرکت کرتے ہیں:

  • ۱۔ ایپوپلاسٹ راستہ: ایک مسلسل راستہ جو پودوں کی جڑوں میں ساتھ ساتھ خلیاتی دیواروں کے نظام پر مشتمل ہوتا ہے۔ یہ اینڈوڈرمس میں کیسپیرین حصوں کی موجودگی کی وجہ سے غیر مسلسل ہو جاتا ہے۔
  • ۲۔ سمپلاسٹ راستہ: پانی اور معدنیات جڑوں کے خلیوں کے باہم جڑے ہوئے پروٹوپلاسٹوں سے حرکت کرتے ہیں۔ پڑوسی خلیوں کے پروٹوپلاسٹ پلازموڈیسماٹا کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں جو سائٹوپلازمک دھاگے ہیں جو ساتھ والی خلیاتی دیواروں کے سوراخوں سے گزرتے ہیں۔ سمپلاسٹ راستہ کم اہم ہے، سوائے اینڈوڈرمس کے علاقے میں معدنیات کے۔
  • ۳۔ ویکیولر راستہ: پانی اور معدنیات خلیاتی جھلیوں، سائٹوپلازم اور ٹونوپلاسٹ (ویکیولز کی جھلیوں) اور ویکیولز سے حرکت کرتے ہیں۔ یہ ویکیول سے ویکیول تک جاتے ہیں اور سمپلاسٹ اور ایپوپلاسٹ راستوں کو چھوڑ دیتے ہیں۔ ویکیولر راستے میں حرکت نہ ہونے کے برابر ہے۔

زائلم ٹشو کی ساخت۔ زائلم پودوں میں وہ نالی دار بافت ہے جو پانی اور حل شدہ معدنیات کو جڑوں سے تنے اور پتوں تک لے جاتی ہے۔ یہ ایک اہم ساختی جزو بھی ہے جو پودے کے جسم کو میکانی سہارا دیتا ہے۔ زائلم ٹریکیڈز، ویسلز، زائلم فائبرز اور زائلم پیرنکائما پر مشتمل ہوتا ہے۔

  • ٹریکیڈز لمبے اور پتلے خلیے ہیں جن کی دیواریں لگنن سے بنی موٹی ہوتی ہیں۔ خلیوں کے سرے نوکیلے ہوتے ہیں اور یہ بارڈرڈ پٹس سے آپس میں جڑے ہوتے ہیں جو خلیوں کے درمیان پانی کی پس منظر حرکت کو ممکن بناتے ہیں۔
  • ویسلوں ٹریکیڈز کے مقابلے میں چھوٹی اور چوڑی ہوتی ہیں۔ یہ خطی ترتیب میں لگی ہوتی ہیں اور مسلسل نالیاں بناتی ہیں۔ ان ساختوں کے بیرونی کناروں پر پرفوریشن پلیٹیں ہوتی ہیں جو پانی کی موثر حرکت کو ممکن بناتی ہیں۔
  • زائلم فائبرز لمبے خلیے ہیں جن کی دیواریں موٹی لگنن والی ہوتی ہیں۔ پختگی پر یہ مردہ ہوتے ہیں اور زائلم کی ساختی سالمیت بڑھاتے ہیں، پودے کو اضافی ساختی سہارا دیتے ہیں۔
  • زائلم پیرنکائما زندہ خلیے ہیں جن کی دیواریں پتلی ہوتی ہیں اور غذائی اجزاء اور پانی کو برقرار رکھنے اور تھامنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ یہ پانی اور غذائی اجزاء کی پس منظر ترسیل میں حصہ لیتے ہیں اور زائلم ٹشو کی مرمت اور تجدید میں بھی مدد کر سکتے ہیں۔

زائلم سے پانی کی حرکت — ٹیکٹ میکانزم۔ پودوں کے اندر پانی کی حرکت، جڑوں سے پتوں تک، بنیادی طور پر زائلم نامی مخصوص نالی دار بافت سے ہوتی ہے۔ ٹیکٹ (ٹرانسپائریشن، ایڈہیژن، کوہیژن، ٹینشن) میکانزم ایک وسیع طور پر تسلیم شدہ ماڈل ہے جو وضاحت کرتا ہے کہ پانی کشش ثقل کے خلاف زائلم سے گزر کر پودے کے تمام حصوں تک کیسے پہنچتا ہے۔ یہ میکانزم پانی کی طبعی و کیمیائی خصوصیات اور پودے کے ماحول سے تعامل دونوں پر منحصر ہے۔

  • ٹرانسپائریشن: وہ عمل جس سے پانی پودوں کے پتوں کی سطح سے، خاص طور پر سٹومیٹا سے، بخارات بن کر نکلتا ہے۔ جب آبی بخارات پتے سے نکلتے ہیں تو پتے کی بافت کے اندر منفی دباؤ پیدا ہوتا ہے۔ یہ منفی دباؤ کھینچنے والی قوت پیدا کرتا ہے جو پانی کو جڑوں سے تنے کے ذریعے پتوں کی طرف اوپر کھینچتی ہے۔ اس لیے ٹرانسپائریشن زائلم میں پانی کی ترسیل کی بنیادی محرک قوت ہے۔
  • ایڈہیژن: پانی کے مالیکیولز اور زائلم ویسلز کی دیواروں کے درمیان کشش۔ اس کشش کی وجہ سے پانی کے مالیکیولز اوپر جاتے ہوئے زائلم ویسلز کی دیواروں سے چپکے رہتے ہیں۔ یہ خاصیت زائلم کے اندر پانی کے ستون میں ٹوٹنے سے روکتی ہے، اور خاص طور پر لمبے پودوں میں پانی کے ستون کے تسلسل کو برقرار رکھنے میں اہم کردار ادا کرتی ہے جہاں کشش ثقل پانی کے ستون پر نمایاں نیچے کی قوت ڈالتی ہے۔
  • کوہیژن: پانی کے مالیکیولز کے آپس میں کشش کی قوت جو ہائیڈروجن بانڈنگ کی وجہ سے ہوتی ہے۔ زائلم کے اندر پانی کے مالیکیولز آپس میں چپک کر جڑوں سے پتوں تک ایک اٹوٹ ستون بناتے ہیں۔ یہ مربوط خاصیت یقینی بناتی ہے کہ پتے کی سطح پر ٹرانسپائریشن سے شروع ہونے والی "کھینچ" پورے پانی کے ستون میں نیچے تک پھیلے۔
  • ٹینشن: پتے کی سطح پر ٹرانسپائریشن کی کھینچنے والی قوت سے پیدا ہونے والا منفی دباؤ۔ جب پانی پتے کی سطح سے بخارات بنتا ہے تو یہ کم دباؤ کا علاقہ بناتا ہے جو زائلم میں پھیلتا ہے۔ یہ ٹینشن مربوط پانی کے ستون کو اوپر کھینچتی ہے، اور اس لیے زائلم کے اندر پانی کے مسلسل اوپر جانے کے لیے نہایت ضروری ہے۔

📌 واٹر پوٹینشل کا فرق (جڑ سے پتا تک): جڑوں کے خلیے −0.2 MPa ← تنا −0.6 MPa ← پتے کی ہوا کی جگہ −1.5 MPa ← فضا −100 MPa۔ پانی ہمیشہ زیادہ (کم منفی) پوٹینشل سے کم (زیادہ منفی) پوٹینشل کی طرف چلتا ہے — اسی لیے یہ کھینچ لمبے درخت میں بھی اوپر تک کام کرتی ہے۔

Root → Xylem: 3 pathwaysApoplast: along cell walls (blocked at endodermis)Symplast: through protoplasts + plasmodesmataVacuolar: vacuole → vacuole (negligible)TACT: Transpiration pulls →Adhesion holds the column • Cohesion keeps it unbroken • Tension lifts it−0.2 MPa (root) → −0.6 (stem) → −1.5 (leaf) → −100 (air)
Root se leaf tak pani samjho: جڑ میں پانی تین راستوں سے xylem تک پہنچتا ہے, پھر TACT کام کرتا ہے — transpiration کھینچتی ہے, adhesion column کو دیوار سے چپکائے رکھتا ہے, cohesion اسے ٹوٹنے نہیں دیتا, tension اسے اوپر اٹھاتا ہے.
8.6 — Translocation of Food in Plants: Phloem and the Pressure Flow Theory۸.۶ — پودوں میں خوراک کی ترسیل: فلوئم اور پریشر فلو تھیوری
🏷 Tags: phloem, sieve tube, companion cells, pressure flow theory, Münch, source, sink, sucrose
ENGLISH

Structure of phloem. Phloem is a vascular tissue in plants responsible for the transport of organic nutrients, particularly the products of photosynthesis, from the leaves to other parts of the plant where they are needed or stored. Phloem is generally found on the outer side of both primary and secondary vascular tissue in plants with secondary growth, and it constitutes the inner bark. Phloem comprises sieve elements, companion cells, phloem fibres and phloem parenchyma.

  • Sieve tube elements (cells) are the cells of phloem that transport sugars and other organic material throughout the plant. They have "sieve areas", which are the portions of the cell wall where pores interconnect the sieve tube elements. Some of the sieve areas are generally formed in the end walls of sieve tube elements where the individual cells are joined together to form a longitudinal series called a sieve tube. Each sieve tube element is associated with one or more companion cells, and sieve tube elements and companion cells are in communication with each other by plasmodesmata. Companion cells supply ATP and proteins to sieve tube elements.
  • Phloem parenchyma stores substances such as sugars, resins, latex and mucilage, which are important for plant defence and moisture retention.

Mechanism of translocation. The transport of sugars in plants takes place through phloem tissue. Passive theories of phloem transport include diffusion — but diffusion is far too slow to account for the velocities of sugar movement in phloem, which on the average is 1 meter per hour, while the rate of diffusion is 1 meter per eight years.

Pressure flow theory (mass-flow hypothesis) is the most widely accepted explanation for the transport of sugars in plants through the phloem. This process of translocation moves sugar from the source (where they are synthesized) to the sink (where they are consumed or stored). This theory was proposed by Ernst Münch in 1930 and relies on the principle of osmotic pressure differences between source and sink regions. The following steps explain the pressure-flow theory:

  1. The glucose formed during photosynthesis in mesophyll cells is used in respiration. The excess glucose is converted into non-reducing sugar, i.e., sucrose.
  2. Sucrose is actively transported from mesophyll cells to the companion cells of phloem. From here, sucrose diffuses to sieve tubes, through plasmodesmata. So, the concentration of sucrose in sieve tubes increases.
  3. Due to higher sucrose (solute) concentration in sieve tubes, water moves into them by osmosis from the nearby xylem of leaf. It results in an increase in the water potential at the source end of sieve tubes.
  4. At the sink end, sugar is actively unloaded from sieve tubes and water also follows by osmosis. The exit of water lowers the water potential at the sink end. So, there is a higher water potential at the source end while a lower water potential at the sink end.
  5. The difference in water potential causes water to flow from source to sink. Since sucrose is dissolved in water, it is carried along from source to sink along with water.
اردو

فلوئم کی ساخت۔ فلوئم پودوں میں وہ نالی دار بافت ہے جو نامیاتی غذائی اجزاء، خاص طور پر ضیائی تالیف کی مصنوعات، کو پتوں سے پودے کے دوسرے حصوں تک پہنچاتی ہے جہاں ان کی ضرورت ہو یا جہاں وہ ذخیرہ ہوں۔ ثانوی نشوونما والے پودوں میں فلوئم عام طور پر بنیادی اور ثانوی نالی دار بافت دونوں کی بیرونی طرف پایا جاتا ہے، اور یہ اندرونی چھال بناتا ہے۔ فلوئم سیو عناصر، کمپینین خلیوں، فلوئم فائبرز اور فلوئم پیرنکائما پر مشتمل ہوتا ہے۔

  • سیو ٹیوب عناصر (خلیے) فلوئم کے وہ خلیے ہیں جو شکروں اور دیگر نامیاتی مادوں کو پورے پودے میں منتقل کرتے ہیں۔ ان میں "سیو ایریاز" ہوتے ہیں جو خلیاتی دیوار کے وہ حصے ہیں جہاں سوراخ سیو ٹیوب عناصر کو آپس میں جوڑتے ہیں۔ بعض سیو ایریاز عام طور پر سیو ٹیوب عناصر کی آخری دیواروں میں بنتے ہیں جہاں انفرادی خلیے آپس میں جڑ کر طولی سلسلہ بناتے ہیں جسے سیو ٹیوب کہتے ہیں۔ ہر سیو ٹیوب عنصر ایک یا زیادہ کمپینین خلیوں سے منسلک ہوتا ہے، اور سیو ٹیوب عناصر اور کمپینین خلیے پلازموڈیسماٹا کے ذریعے آپس میں رابطے میں ہوتے ہیں۔ کمپینین خلیے سیو ٹیوب عناصر کو اے ٹی پی اور پروٹین فراہم کرتے ہیں۔
  • فلوئم پیرنکائما شکر، ریزن، لیٹیکس اور میوسیلج جیسے مادے ذخیرہ کرتا ہے جو پودے کے دفاع اور نمی برقرار رکھنے کے لیے اہم ہیں۔

ترسیل کا طریقہ کار۔ پودوں میں شکروں کی ترسیل فلوئم ٹشو سے ہوتی ہے۔ فلوئم ترسیل کے غیر فعال نظریات میں ڈفیوژن شامل ہے — لیکن ڈفیوژن فلوئم میں شکر کی حرکت کی رفتار کی وضاحت کے لیے بہت سست ہے، جو اوسطاً ایک میٹر فی گھنٹہ ہے، جبکہ ڈفیوژن کی رفتار آٹھ سال میں ایک میٹر ہے۔

پریشر فلو تھیوری (ماس فلو مفروضہ) فلوئم سے پودوں میں شکروں کی ترسیل کی سب سے زیادہ تسلیم شدہ وضاحت ہے۔ ترسیل کا یہ عمل شکر کو سورس (جہاں وہ بنتی ہے) سے سنک (جہاں وہ استعمال یا ذخیرہ ہوتی ہے) تک لے جاتا ہے۔ یہ نظریہ ارنسٹ منچ نے ۱۹۳۰ میں پیش کیا تھا اور سورس اور سنک علاقوں کے درمیان اسموزی دباؤ کے فرق کے اصول پر مبنی ہے۔ پریشر فلو تھیوری کی وضاحت درج ذیل مراحل سے ہوتی ہے:

  1. میزوفل خلیوں میں ضیائی تالیف کے دوران بننے والی گلوکوز تنفس میں استعمال ہوتی ہے۔ اضافی گلوکوز غیر تخفیفی شکر یعنی سکروز میں بدل جاتی ہے۔
  2. سکروز میزوفل خلیوں سے فلوئم کے کمپینین خلیوں تک فعال طور پر منتقل ہوتی ہے۔ یہاں سے سکروز پلازموڈیسماٹا کے ذریعے سیو ٹیوبوں میں پھیل جاتی ہے۔ اس طرح سیو ٹیوبوں میں سکروز کی مقدار بڑھ جاتی ہے۔
  3. سیو ٹیوبوں میں سکروز (سولیوٹ) کی زیادہ مقدار کی وجہ سے پانی پتے کے قریبی زائلم سے اسموزس کے ذریعے ان میں داخل ہوتا ہے۔ اس سے سیو ٹیوبوں کے سورس سرے پر واٹر پوٹینشل بڑھ جاتا ہے۔
  4. سنک سرے پر شکر سیو ٹیوبوں سے فعال طور پر اتار لی جاتی ہے اور پانی بھی اسموزس سے اس کے پیچھے چلتا ہے۔ پانی کے نکلنے سے سنک سرے پر واٹر پوٹینشل کم ہو جاتا ہے۔ اس طرح سورس سرے پر واٹر پوٹینشل زیادہ اور سنک سرے پر کم ہوتا ہے۔
  5. واٹر پوٹینشل کے فرق سے پانی سورس سے سنک کی طرف بہتا ہے۔ چونکہ سکروز پانی میں حل ہوتی ہے، اس لیے وہ پانی کے ساتھ سورس سے سنک تک لے جائی جاتی ہے۔
SOURCE (leaf)Sucrose loaded → water inHigh pressure ↑SINK (root / fruit)Sucrose unloaded → water outLow pressure ↓Sieve tube: bulk flow of solution →Münch 1930 • Diffusion too slow: 1 m / 8 yearsPhloem flow: ~1 meter per hour
Pressure flow samjho: پتہ (source) میں sucrose بھرنے سے پانی اندر آتا ہے اور pressure بڑھتا ہے, پھل/جڑ (sink) میں sucrose اترنے سے pressure گرتا ہے — اسی فرق سے solution source سے sink کی طرف بہتا ہے.
8.7 — Growth in Plants: Meristems, Primary and Secondary Growth, Annual Rings and Growth Regulators۸.۷ — پودوں میں نشوونما: میریسٹمز، بنیادی و ثانوی نشوونما، سالانہ حلقے اور نشوونما کے منظم کار
🏷 Tags: meristems, apical, intercalary, lateral, cambium, primary growth, secondary growth, annual rings, dendrochronology, auxins, gibberellins, cytokinins, abscisic acid, ethylene
ENGLISH

Growth in plants refers to a permanent increase in size, which can occur in various dimensions such as height, width and mass. Throughout life, the plant adds organs such as branches, leaves and roots. Its organs increase in size from the tips but the rate of growth is not uniform throughout the body. In lower plants, the entire plant body is capable of growing, but in higher plants, growth is limited to certain regions known as growing points. These growing points consist of groups of cells, called meristems, that are capable of continuous cell division.

Types of meristems. There are three types of meristems in plants: apical meristems, intercalary meristems and lateral meristems.

  • Apical meristems are found at the tips of roots and shoots. They are primarily responsible for the extension of the plant body, are perpetual growth zones, and are responsible for the increase in the number of cells at the tips of roots and stems. They play an important role in primary growth.
  • Intercalary meristems are separated from the apex by permanent tissues. They are situated at the bases of internodes in many plants such as grasses and play an important role in the production of leaves and flowers. These are temporary.
  • Lateral meristems are cylinders of dividing cells present along the peripheral regions. They are responsible for growth in thickness of stems and roots, are found in woody plants and are crucial for secondary growth. There are two main forms of lateral meristems: vascular cambium and cork cambium. Vascular cambium is located between the xylem and phloem and is responsible for the production of secondary xylem and secondary phloem. Cork cambium is formed in the outer layer of stems and roots; it produces cork cells which replace the epidermis and form the outer protective bark.

Types of growth. In plants, there are two types of growth: primary growth and secondary growth.

Primary growth is responsible for an increase in the length of the plants and is facilitated by the activity of apical meristems. Herbaceous plants generally display primary growth with little secondary growth as compared to woody plants. The process of primary growth in plants occurs in three phases:

  1. Cell division: the cells of apical meristems undergo divisions and the number of cells is increased. It happens at the tips of apical meristems of root and shoot. The area of apical meristem where cell division occurs is called the zone of cell division. In this zone, cells are non-vacuolated and small, with spherical nuclei in the centre of cytoplasm.
  2. Cell elongation: after the formation of new cells, their volume increases due to uptake of water. Plasticity of the cell wall increases and wall pressure is reduced. It happens at a little distance from the tips of apical meristems, in the zone of cell elongation. In this zone, cells are vacuolated and large, with nuclei in the peripheries of cytoplasm. During this phase, different cells elongate in different dimensions and the final size of cells is attained — for example, the cells which are determined to develop into pith and cortex do not elongate much length-wise, while the cells which are determined to develop into xylem tissue elongate more length-wise.
  3. Cell differentiation: after the cells have got their final size and shape, elongation stops and cells are specialized to perform specific functions. Their cell walls become thicker and many new structural features develop. It happens in the area next to the zone of elongation, called the zone of differentiation, where cells are fully differentiated and each type of cell performs a specific function.

Secondary growth refers to the increase in thickness or girth of stems and roots. It is due to the activity of lateral meristems, specifically the vascular cambium and cork cambium. It is more prominent in woody perennial plants, while herbaceous plants show only primary growth. The cells of vascular cambium divide and produce new cells on both of its outer and inner margins: cells produced on the outer margins make secondary phloem, while cells produced on the inner margins make secondary xylem. Secondary tissues (particularly secondary xylem) cause an increase in the plant's thickness. Division in cork cambium produces cells on both outer and inner sides, which make new cork. The region of a mature stem outside the vascular cambium, which contains secondary phloem, cork cambium and cork, is collectively called bark.

Annual rings are formed due to the seasonal activity of the cambium layer in trees. This process is influenced by environmental factors and results in the production of two distinct types of wood each year: spring wood (early wood) and autumn wood (late wood). These rings provide valuable information about the age of the tree and the environmental conditions experienced during each growing season. The cambium is a meristematic tissue that generates new vascular tissues, i.e., xylem and phloem. In spring, when conditions are favourable, the cambium is highly active, producing a large volume of xylem with wider vessels, resulting in lighter-coloured spring wood. As the season changes to autumn, the cambium's activity decreases: it produces fewer xylem elements, which are narrower and denser, leading to darker autumn wood. The combination of spring wood and autumn wood forms a complete annual ring, and each year a new ring is added, allowing the determination of a tree's age through dendrochronology. The transition between these two types of wood is gradual from spring to autumn, but the shift from autumn back to spring in the following year is abrupt, marking a clear distinction between the growth periods. This data is valuable for studying long-term climate variability and changes.

📌 Note: Dendrochronology is the scientific method of dating and studying tree rings to analyse past climate conditions and events.

Plant growth regulators. Plants regulate the rates of growth and the rate of metabolism in their cells. Special chemical messengers, called plant growth regulators or plant hormones, regulate their growth. There are five major groups: auxins, cytokinins, gibberellins, abscisic acid and ethylene.

  • Auxins (indole acetic acid, IAA, or its variants): in the stem they promote cell enlargement in the region behind the apex; promote cell division in cambium; in the root they promote growth at very low concentrations and inhibit growth at higher concentrations (e.g., geotropism); promote growth of roots from cuttings and calluses; promote bud initiation in shoots but are sometimes antagonistic to cytokinins and inhibitory; promote apical dominance and fruit growth; can sometimes induce parthenocarpy; cause delay of leaf senescence (aging) in a few species; inhibit abscission.
  • Gibberellins (produced in the apical portions of roots and shoots, transported to other parts; contain gibberellic acid; more than 110 different gibberellins): promote cell enlargement in the presence of auxins; promote cell division in apical meristem and cambium; promote "bolting" of some rosette plants; promote bud initiation in shoots of chrysanthemum callus; promote leaf growth and fruit growth; may induce parthenocarpy; in apical dominance enhance the action of auxins; break bud and seed dormancy; sometimes may substitute for red light, therefore promoting flowering in long-day plants while inhibiting it in short-day plants; cause delay in leaf senescence in a few species.
  • Cytokinins (usually produced in roots, young fruits and seeds): promote cytokinesis during cell division; increase the rate of DNA replication and the rate of RNA and protein synthesis; promote stem growth by cell division in apical meristem and cambium; inhibit primary root growth; promote lateral root growth; promote bud initiation and leaf growth; promote fruit growth but can rarely induce parthenocarpy; promote lateral bud growth and break bud dormancy; cause delay in leaf senescence; promote stomatal opening.
  • Abscisic acid (ABA) (synthesized mainly in mature green leaves, fruits and root caps): inhibits stem and root growth notably during physiological stress, e.g., drought and waterlogging; promotes bud and seed dormancy; promotes flowering in short-day plants and inhibits it in long-day plants (antagonistic to gibberellins); sometimes promotes leaf senescence; promotes abscission; promotes closing of stomata under conditions of water stress (wilting).
  • Ethylene (a natural product of the metabolism of plants): inhibits stem growth, notably during physiological stress; inhibits root growth; breaks dormancy of bud; promotes flowering in pineapple; promotes fruit ripening.
اردو

پودوں میں نشوونما سے مراد سائز میں مستقل اضافہ ہے جو مختلف جہتوں جیسے اونچائی، چوڑائی اور وزن میں ہو سکتا ہے۔ پودا اپنی زندگی بھر شاخیں، پتے اور جڑیں جیسے اعضاء شامل کرتا ہے۔ اس کے اعضاء سروں سے سائز میں بڑھتے ہیں لیکن نشوونما کی شرح پورے جسم میں یکساں نہیں ہوتی۔ نچلے پودوں میں پورا جسم بڑھنے کے قابل ہوتا ہے لیکن اعلیٰ پودوں میں نشوونما مخصوص علاقوں تک محدود ہوتی ہے جنہیں نشوونما کے مقامات کہتے ہیں۔ یہ مقامات خلیوں کے گروہوں پر مشتمل ہوتے ہیں جنہیں میریسٹمز کہتے ہیں جو مسلسل خلیاتی تقسیم کے قابل ہوتے ہیں۔

میریسٹمز کی اقسام۔ پودوں میں میریسٹمز کی تین اقسام ہیں: ایپیکل میریسٹمز، انٹرکیلری میریسٹمز اور لیٹرل میریسٹمز۔

  • ایپیکل میریسٹمز جڑوں اور ٹہنیوں کے سروں پر پائے جاتے ہیں۔ یہ بنیادی طور پر پودے کے جسم کی لمبائی کے ذمہ دار ہیں، مستقل نشوونما کے علاقے ہیں، اور جڑوں اور تنوں کے سروں پر خلیوں کی تعداد بڑھاتے ہیں۔ یہ بنیادی نشوونما میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔
  • انٹرکیلری میریسٹمز مستقل بافتوں سے ایپیکس سے الگ ہوتے ہیں۔ یہ گھاس جیسے کئی پودوں میں انٹرنوڈز کی بنیاد پر ہوتے ہیں اور پتوں اور پھولوں کی پیداوار میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ یہ عارضی ہوتے ہیں۔
  • لیٹرل میریسٹمز تقسیم ہونے والے خلیوں کے سلنڈر ہیں جو بیرونی علاقوں کے ساتھ ہوتے ہیں۔ یہ تنوں اور جڑوں کی موٹائی میں اضافے کے ذمہ دار ہیں، لکڑی والے پودوں میں پائے جاتے ہیں اور ثانوی نشوونما کے لیے نہایت ضروری ہیں۔ لیٹرل میریسٹمز کی دو بنیادی شکلیں ہیں: ویسکولر کیمبیم اور کارک کیمبیم۔ ویسکولر کیمبیم زائلم اور فلوئم کے درمیان ہوتا ہے اور ثانوی زائلم اور ثانوی فلوئم بنانے کا ذمہ دار ہے۔ کارک کیمبیم تنوں اور جڑوں کی بیرونی تہہ میں بنتا ہے؛ یہ کارک خلیے بناتا ہے جو ایپی ڈرمس کی جگہ لیتے ہیں اور بیرونی حفاظتی چھال بناتے ہیں۔

نشوونما کی اقسام۔ پودوں میں نشوونما کی دو اقسام ہیں: بنیادی نشوونما اور ثانوی نشوونما۔

بنیادی نشوونما پودوں کی لمبائی میں اضافے کی ذمہ دار ہے اور ایپیکل میریسٹمز کی سرگرمی سے ہوتی ہے۔ جڑی بوٹی نما پودوں میں عام طور پر بنیادی نشوونما ہوتی ہے اور لکڑی والے پودوں کے مقابلے میں ثانوی نشوونما کم ہوتی ہے۔ پودوں میں بنیادی نشوونما کا عمل تین مراحل میں ہوتا ہے:

  1. خلیاتی تقسیم: ایپیکل میریسٹمز کے خلیے تقسیم ہوتے ہیں اور خلیوں کی تعداد بڑھتی ہے۔ یہ جڑ اور ٹہنی کے ایپیکل میریسٹمز کے سروں پر ہوتا ہے۔ ایپیکل میریسٹم کا وہ علاقہ جہاں خلیاتی تقسیم ہوتی ہے اسے خلیاتی تقسیم کا علاقہ کہتے ہیں۔ اس علاقے میں خلیے غیر ویکیولیٹ اور چھوٹے ہوتے ہیں جن کے مرکز میں کروی نیوکلیائی ہوتے ہیں۔
  2. خلیاتی طوالت: نئے خلیوں کے بننے کے بعد پانی کے حصول سے ان کا حجم بڑھتا ہے۔ خلیاتی دیوار کی لچک بڑھتی ہے اور دیوار کا دباؤ کم ہوتا ہے۔ یہ ایپیکل میریسٹمز کے سروں سے تھوڑی دوری پر خلیاتی طوالت کے علاقے میں ہوتا ہے۔ اس علاقے میں خلیے ویکیولیٹ اور بڑے ہوتے ہیں جن کے نیوکلیائی سائٹوپلازم کے کناروں پر ہوتے ہیں۔ اس مرحلے میں مختلف خلیے مختلف جہتوں میں لمبے ہوتے ہیں اور خلیوں کا حتمی سائز حاصل ہوتا ہے — مثلاً پِتھ اور کورٹیکس بننے والے خلیے لمبائی میں زیادہ نہیں بڑھتے جبکہ زائلم ٹشو بننے والے خلیے لمبائی میں زیادہ بڑھتے ہیں۔
  3. خلیاتی تخصیص: خلیوں کے حتمی سائز اور شکل حاصل کرنے کے بعد طوالت رک جاتی ہے اور خلیے مخصوص کاموں کے لیے مخصوص ہو جاتے ہیں۔ ان کی خلیاتی دیواریں موٹی ہو جاتی ہیں اور کئی نئی ساختی خصوصیات پیدا ہوتی ہیں۔ یہ طوالت کے علاقے سے ملحقہ علاقے میں ہوتا ہے جسے تخصیص کا علاقہ کہتے ہیں جہاں خلیے مکمل طور پر مخصوص ہوتے ہیں اور ہر قسم کا خلیہ مخصوص کام کرتا ہے۔

ثانوی نشوونما تنوں اور جڑوں کی موٹائی یا گھیر میں اضافے کو کہتے ہیں۔ یہ لیٹرل میریسٹمز، خاص طور پر ویسکولر کیمبیم اور کارک کیمبیم کی سرگرمی سے ہوتی ہے۔ یہ لکڑی والے کئی سالہ پودوں میں زیادہ نمایاں ہے جبکہ جڑی بوٹی نما پودوں میں صرف بنیادی نشوونما ہوتی ہے۔ ویسکولر کیمبیم کے خلیے تقسیم ہو کر اس کے بیرونی اور اندرونی دونوں کناروں پر نئے خلیے بناتے ہیں: بیرونی کناروں پر بننے والے خلیے ثانوی فلوئم بناتے ہیں جبکہ اندرونی کناروں پر بننے والے خلیے ثانوی زائلم بناتے ہیں۔ ثانوی بافتیں (خاص طور پر ثانوی زائلم) پودے کی موٹائی میں اضافے کا باعث بنتی ہیں۔ کارک کیمبیم کی تقسیم سے دونوں طرف خلیے بنتے ہیں جو نیا کارک بناتے ہیں۔ پختہ تنے کا وہ علاقہ جو ویسکولر کیمبیم سے باہر ہے، جس میں ثانوی فلوئم، کارک کیمبیم اور کارک شامل ہیں، مجموعی طور پر چھال کہلاتا ہے۔

سالانہ حلقے درختوں میں کیمبیم کی تہہ کی موسمی سرگرمی سے بنتے ہیں۔ یہ عمل ماحولیاتی عوامل سے متاثر ہوتا ہے اور ہر سال دو مختلف قسم کی لکڑی پیدا کرتا ہے: بہار کی لکڑی (ابتدائی لکڑی) اور خزاں کی لکڑی (آخری لکڑی)۔ یہ حلقے درخت کی عمر اور ہر نشوونما کے موسم میں تجربہ شدہ ماحولیاتی حالات کے بارے میں قیمتی معلومات دیتے ہیں۔ کیمبیم ایک میریسٹمیٹک بافت ہے جو نئی نالی دار بافتیں یعنی زائلم اور فلوئم بناتی ہے۔ بہار میں جب حالات سازگار ہوتے ہیں تو کیمبیم بہت فعال ہوتا ہے اور چوڑی ویسلز والی زیادہ مقدار میں زائلم بناتا ہے جس سے ہلکے رنگ کی بہار کی لکڑی بنتی ہے۔ خزاں آتے ہی کیمبیم کی سرگرمی کم ہو جاتی ہے: یہ کم زائلم عناصر بناتا ہے جو تنگ اور گنجان ہوتے ہیں جس سے گہرے رنگ کی خزاں کی لکڑی بنتی ہے۔ بہار کی لکڑی اور خزاں کی لکڑی کا مجموعہ ایک مکمل سالانہ حلقہ بناتا ہے، اور ہر سال ایک نیا حلقہ شامل ہوتا ہے جس سے ڈینڈروکرونولوجی کے ذریعے درخت کی عمر معلوم کی جا سکتی ہے۔ ان دو قسم کی لکڑیوں کے درمیان بہار سے خزاں تک تبدیلی بتدریج ہوتی ہے لیکن خزاں سے اگلے سال کی بہار تک تبدیلی اچانک ہوتی ہے جو نشوونما کے ادوار کے درمیان واضح فرق ظاہر کرتی ہے۔ یہ معلومات طویل مدتی موسمی تغیرات اور تبدیلیوں کے مطالعے کے لیے قیمتی ہیں۔

📌 نوٹ: ڈینڈروکرونولوجی درختوں کے حلقوں کی تاریخ اور مطالعے کا سائنسی طریقہ ہے جس سے ماضی کے موسمی حالات اور واقعات کا تجزیہ کیا جاتا ہے۔

پودوں کی نشوونما کے منظم کار۔ پودے اپنے خلیوں میں نشوونما کی شرح اور تحول کی شرح کو منظم کرتے ہیں۔ مخصوص کیمیائی پیغام رساں جنہیں پودوں کی نشوونما کے منظم کار یا پودوں کے ہارمونز کہتے ہیں، ان کی نشوونما کو منظم کرتے ہیں۔ ان کے پانچ بڑے گروہ ہیں: آکسنز، سائٹوکائننز، جبرلینز، ایبسسک ایسڈ اور ایتھیلین۔

  • آکسنز (انڈول ایسیٹک ایسڈ، آئی اے اے، یا اس کی اقسام): تنے میں ایپیکس کے پیچھے کے علاقے میں خلیوں کی وسعت بڑھاتے ہیں؛ کیمبیم میں خلیاتی تقسیم بڑھاتے ہیں؛ جڑ میں بہت کم مقدار میں نشوونما بڑھاتے ہیں اور زیادہ مقدار میں روکتے ہیں (مثلاً جیوٹراپزم)؛ قلموں اور کیلس سے جڑوں کی نشوونما بڑھاتے ہیں؛ ٹہنیوں میں بڈ کی ابتدا بڑھاتے ہیں لیکن کبھی کبھی سائٹوکائننز کے مخالف اور روکنے والے ہوتے ہیں؛ ایپیکل ڈومیننس اور پھلوں کی نشوونما بڑھاتے ہیں؛ کبھی کبھی پارتھینوکارپی پیدا کر سکتے ہیں؛ چند اقسام میں پتوں کی عمر رسیدگی میں تاخیر کرتے ہیں؛ ایبسشن کو روکتے ہیں۔
  • جبرلینز (جڑوں اور ٹہنیوں کے ایپیکل حصوں میں بنتے ہیں، دوسرے حصوں تک منتقل ہوتے ہیں؛ جبرلیک ایسڈ پر مشتمل ہیں؛ ۱۱۰ سے زیادہ مختلف جبرلینز ہیں): آکسنز کی موجودگی میں خلیوں کی وسعت بڑھاتے ہیں؛ ایپیکل میریسٹم اور کیمبیم میں خلیاتی تقسیم بڑھاتے ہیں؛ بعض روزیٹ پودوں میں "بولٹنگ" بڑھاتے ہیں؛ کرسنتھیمم کیلس کی ٹہنیوں میں بڈ کی ابتدا بڑھاتے ہیں؛ پتوں اور پھلوں کی نشوونما بڑھاتے ہیں؛ پارتھینوکارپی پیدا کر سکتے ہیں؛ ایپیکل ڈومیننس میں آکسنز کے عمل کو بڑھاتے ہیں؛ بڈ اور بیج کی خوابیدگی توڑتے ہیں؛ کبھی کبھی سرخ روشنی کی جگہ لے سکتے ہیں اس لیے طویل دن والے پودوں میں پھول آنا بڑھاتے ہیں اور مختصر دن والے پودوں میں روکتے ہیں؛ چند اقسام میں پتوں کی عمر رسیدگی میں تاخیر کرتے ہیں۔
  • سائٹوکائننز (عام طور پر جڑوں، نوجوان پھلوں اور بیجوں میں بنتے ہیں): خلیاتی تقسیم کے دوران سائٹوکائنسس بڑھاتے ہیں؛ ڈی این اے کی نقل اور آر این اے و پروٹین کی ترکیب کی شرح بڑھاتے ہیں؛ ایپیکل میریسٹم اور کیمبیم میں خلیاتی تقسیم سے تنے کی نشوونما بڑھاتے ہیں؛ بنیادی جڑ کی نشوونما روکتے ہیں؛ پس منظر جڑوں کی نشوونما بڑھاتے ہیں؛ بڈ کی ابتدا اور پتوں کی نشوونما بڑھاتے ہیں؛ پھلوں کی نشوونما بڑھاتے ہیں لیکن شاذ ہی پارتھینوکارپی پیدا کرتے ہیں؛ پس منظر بڈ کی نشوونما بڑھاتے ہیں اور بڈ کی خوابیدگی توڑتے ہیں؛ پتوں کی عمر رسیدگی میں تاخیر کرتے ہیں؛ سٹومیٹا کا کھلنا بڑھاتے ہیں۔
  • ایبسسک ایسڈ (اے بی اے) (بنیادی طور پر پختہ سبز پتوں، پھلوں اور جڑوں کی ٹوپیوں میں بنتا ہے): جسمانی دباؤ مثلاً خشک سالی اور پانی بھراؤ کے دوران تنے اور جڑ کی نشوونما روکتا ہے؛ بڈ اور بیج کی خوابیدگی بڑھاتا ہے؛ مختصر دن والے پودوں میں پھول آنا بڑھاتا ہے اور طویل دن والے پودوں میں روکتا ہے (جبرلینز کے مخالف)؛ کبھی کبھی پتوں کی عمر رسیدگی بڑھاتا ہے؛ ایبسشن بڑھاتا ہے؛ پانی کے دباؤ (مرجھانے) کی حالت میں سٹومیٹا کا بند ہونا بڑھاتا ہے۔
  • ایتھیلین (پودوں کے تحول کی قدرتی پیداوار): جسمانی دباؤ کے دوران خاص طور پر تنے کی نشوونما روکتی ہے؛ جڑ کی نشوونما روکتی ہے؛ بڈ کی خوابیدگی توڑتی ہے؛ انناس میں پھول آنا بڑھاتی ہے؛ پھلوں کے پکنے کو بڑھاتی ہے۔
Tree trunk cross section showing annual rings
Annual rings samjho: ہر سال cambium ہلکی رنگ کی spring wood (chori vessels) اور گہری رنگ کی autumn wood (tung, dense) بناتا ہے — دونوں مل کر ایک annual ring. Rings گن کر درخت کی عمر اور گزرے موسموں کا حال معلوم ہوتا ہے (dendrochronology).
8.8 — Osmoregulation in Plants: Solutions and Adaptations of Hydrophytes, Mesophytes, Xerophytes and Halophytes۸.۸ — پودوں میں اسموریگولیشن: محلول اور ہائیڈروفائٹس، میزوفائٹس، زیروفائٹس و ہیلوفائٹس کی مطابقت
🏷 Tags: osmoregulation, hypotonic, hypertonic, isotonic, plasmolysis, hydrophytes, mesophytes, xerophytes, halophytes, succulents, mangrove
ENGLISH

Osmoregulation refers to the process by which an organism maintains a stable internal equilibrium of water and dissolved substances, irrespective of the surrounding environmental conditions. Many marine organisms undergo osmosis without the requirement for regulatory systems since their cells have the same osmotic pressure as that of the sea. However, some organisms must actively acquire, retain, or eliminate water or salts in order to regulate their internal water and mineral balance.

Types of solutions.

  • Hypotonic solution: a solution having reduced solute concentration relative to the intracellular environment of a cell. As a result, water enters the cell by osmosis, resulting in the swelling.
  • Hypertonic solution: a solution having high solute concentration relative to the intracellular environment of a cell. As a result, water moves out of the cell, which causes the cell to shrink due to loss of water, a condition called plasmolysis.
  • Isotonic solution: a solution whose solute concentration resembles the intracellular environment of the cell. Net movement of water between the cell and its environment is zero in this case.

Osmotic adjustments in plants. Plants are distributed in different habitats of aquatic, moderate, severely dry terrestrial and saline nature, thus termed as hydrophytes, mesophytes, xerophytes and halophytes, respectively.

  • Hydrophytes are adapted to aquatic environments, including marine and freshwater ecosystems, through specialized osmotic adjustment mechanisms. Marine hydrophytes thrive in saline (hypertonic) conditions, where water tends to leave their cells. They excrete excess salts using specialized salt glands and synthesize organic solutes like proline, glycine betaine and sugars to retain water by increasing their internal osmotic potential. They have thick cuticles which further reduce water loss, and they exhibit halophytic traits to tolerate high salinity. Freshwater hydrophytes grow in hypotonic environments, where water continuously enters their cells. These plants expel excess water through structures like hydathodes or vacuoles to avoid overhydration. They actively absorb essential ions, such as potassium and calcium, to maintain osmotic balance and compensate for the dilute surroundings. With thin or absent cuticles, these plants facilitate water exchange and often have reduced root systems, relying on direct nutrient and water absorption from their environment. Examples of hydrophytes are water lilies, lotus, seaweeds and tape grass.
  • Mesophytes live in moderate environments that are neither too dry nor too wet. They prefer soil that is not waterlogged and has a moderate salt content and humidity. Mesophytes have well-developed roots and shoots with a fully formed vascular system. They do not require any special adaptations to survive. Their leaves are flat, broad and green with stomata on the surface. Examples of mesophytes include rose, tomatoes and daisies.
  • Xerophytes are plants that are adapted to survive in dry conditions. They have special adaptations to minimize water loss and store water. Plants that store water are known as succulents. They possess fleshy stems that can store water and be used when needed. Other adaptations in xerophytes include waxy coatings on leaves to reduce water loss, leaf dropping during dry periods, and leaf folding or repositioning to absorb sunlight efficiently. Examples of xerophytes include thorn trees, desert marigold and blue agave.
  • Halophytes inhabit saline soil with high concentrations of salts like NaCl, MgCl2, MgSO4, or saline water. On such a substratum, only such plants can grow which can tolerate a relatively high concentration of these salts. These plants have succulent leaves and sometimes the stem is also succulent. In certain cases, leaves are modified into spines. Examples of halophytes are sea arrowgrass and sea lavender.

📌 Note: Halophytes growing in marshy places near the seashore form a special vegetation known as the mangrove or tidal woodland. These are also called helophilous halophytes.

اردو

اسموریگولیشن سے مراد وہ عمل ہے جس سے کوئی جاندار اردگرد کے ماحولیاتی حالات سے قطع نظر پانی اور حل شدہ مادوں کا مستحکم اندرونی توازن برقرار رکھتا ہے۔ کئی سمندری جاندار اسموزس سے گزرتے ہیں بغیر کسی تنظیمی نظام کی ضرورت کے کیونکہ ان کے خلیوں کا اسموزی دباؤ سمندر کے برابر ہوتا ہے۔ تاہم بعض جانداروں کو اپنے اندرونی پانی اور معدنی توازن کو منظم کرنے کے لیے پانی یا نمکیات کو فعال طور پر حاصل کرنا، برقرار رکھنا یا خارج کرنا پڑتا ہے۔

محلولوں کی اقسام۔

  • ہائپوٹونک محلول: ایسا محلول جس میں خلیے کے اندرونی ماحول کی نسبت سولیوٹ کی مقدار کم ہو۔ نتیجتاً پانی اسموزس سے خلیے میں داخل ہوتا ہے جس سے سوجن ہوتی ہے۔
  • ہائپرٹونک محلول: ایسا محلول جس میں خلیے کے اندرونی ماحول کی نسبت سولیوٹ کی مقدار زیادہ ہو۔ نتیجتاً پانی خلیے سے باہر نکلتا ہے جس سے پانی کی کمی کی وجہ سے خلیہ سکڑ جاتا ہے، اس حالت کو پلازمولائسس کہتے ہیں۔
  • آئسوٹونک محلول: ایسا محلول جس کی سولیوٹ کی مقدار خلیے کے اندرونی ماحول جیسی ہو۔ اس صورت میں خلیے اور اس کے ماحول کے درمیان پانی کی خالص حرکت صفر ہوتی ہے۔

پودوں میں اسموزی مطابقت۔ پودے آبی، معتدل، شدید خشک زمینی اور نمکین مختلف رہائش گاہوں میں پائے جاتے ہیں، اس لیے انہیں بالترتیب ہائیڈروفائٹس، میزوفائٹس، زیروفائٹس اور ہیلوفائٹس کہتے ہیں۔

  • ہائیڈروفائٹس آبی ماحول بشمول سمندری اور تازہ پانی کے ماحولی نظاموں کے مطابق ہوتے ہیں، مخصوص اسموزی مطابقت کے نظاموں سے۔ سمندری ہائیڈروفائٹس نمکین (ہائپرٹونک) حالات میں پروان چڑھتے ہیں جہاں پانی ان کے خلیوں سے نکلنے کا رجحان رکھتا ہے۔ یہ مخصوص نمک کے غدودوں سے اضافی نمکیات خارج کرتے ہیں اور پرولین، گلائسین بیٹین اور شکر جیسے نامیاتی سولیوٹس بناتے ہیں تاکہ اندرونی اسموزی پوٹینشل بڑھا کر پانی برقرار رکھیں۔ ان کی موٹی کیوٹیکل پانی کے ضیاع کو مزید کم کرتی ہے، اور یہ زیادہ نمک برداشت کرنے کے لیے ہیلوفائٹک خصوصیات رکھتے ہیں۔ تازہ پانی کے ہائیڈروفائٹس ہائپوٹونک ماحول میں اگتے ہیں جہاں پانی مسلسل ان کے خلیوں میں داخل ہوتا ہے۔ یہ پودے زیادہ پانی سے بچنے کے لیے ہائیڈاتھوڈز یا ویکیولز سے اضافی پانی خارج کرتے ہیں۔ وہ اسموزی توازن برقرار رکھنے اور پتلے ماحول کی تلافی کے لیے پوٹاشیم اور کیلشیم جیسے ضروری آئن فعال طور پر جذب کرتے ہیں۔ پتلی یا غیر موجود کیوٹیکل سے یہ پودے پانی کے تبادلے میں آسانی کرتے ہیں اور اکثر ان کی جڑیں کم ہوتی ہیں، وہ اپنے ماحول سے براہ راست غذائی اجزاء اور پانی کے حصول پر انحصار کرتے ہیں۔ ہائیڈروفائٹس کی مثالیں واٹر للی، کنول، سمندری گھاس اور ٹیپ گراس ہیں۔
  • میزوفائٹس معتدل ماحول میں رہتے ہیں جو نہ زیادہ خشک ہوتا ہے نہ زیادہ گیلا۔ یہ ایسی مٹی پسند کرتے ہیں جو پانی سے بھری نہ ہو اور جس میں نمک کی مقدار اور نمی معتدل ہو۔ میزوفائٹس کی جڑیں اور ٹہنیاں اچھی طرح نشوونما یافتہ ہوتی ہیں اور نالی دار نظام مکمل ہوتا ہے۔ انہیں زندہ رہنے کے لیے کسی خاص مطابقت کی ضرورت نہیں ہوتی۔ ان کے پتے چپٹے، چوڑے اور سبز ہوتے ہیں جن کی سطح پر سٹومیٹا ہوتے ہیں۔ میزوفائٹس کی مثالیں گلاب، ٹماٹر اور ڈیزی ہیں۔
  • زیروفائٹس وہ پودے ہیں جو خشک حالات میں زندہ رہنے کے مطابق ہوتے ہیں۔ ان میں پانی کے ضیاع کو کم کرنے اور پانی ذخیرہ کرنے کی خاص مطابقت ہوتی ہے۔ پانی ذخیرہ کرنے والے پودوں کو سکولینٹس کہتے ہیں۔ ان کے گودے دار تنے ہوتے ہیں جو پانی ذخیرہ کر سکتے ہیں اور ضرورت پر استعمال ہوتے ہیں۔ زیروفائٹس کی دیگر مطابقتوں میں پتوں پر مومی تہہ (پانی کا ضیاع کم کرنے کے لیے)، خشک ادوار میں پتے گرانا، اور سورج کی روشنی موثر طور پر جذب کرنے کے لیے پتوں کو موڑنا یا دوبارہ ترتیب دینا شامل ہیں۔ زیروفائٹس کی مثالیں کانٹے دار درخت، صحرائی گیندا اور نیلا ایگیو ہیں۔
  • ہیلوفائٹس نمکین مٹی میں رہتے ہیں جس میں نمکیات جیسے NaCl، MgCl2، MgSO4 کی زیادہ مقدار ہوتی ہے، یا نمکین پانی میں۔ ایسی زمین پر صرف وہی پودے اگ سکتے ہیں جو ان نمکیات کی نسبتاً زیادہ مقدار برداشت کر سکیں۔ ان پودوں کے پتے گودے دار ہوتے ہیں اور کبھی کبھی تنا بھی گودے دار ہوتا ہے۔ بعض صورتوں میں پتے کانٹوں میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ ہیلوفائٹس کی مثالیں سی ایروگراس اور سی لیونڈر ہیں۔

📌 نوٹ: سمندر کے کنارے دلدلی جگہوں پر اگنے والے ہیلوفائٹس ایک خاص نباتات بناتے ہیں جسے مینگروو یا ٹائیڈل وڈلینڈ کہتے ہیں۔ انہیں ہیلوفیلس ہیلوفائٹس بھی کہتے ہیں۔

Water lily in a pond and a cactus in the desert
Hydrophyte vs xerophyte samjho: ایک طرف پانی میں تیرتی water lily (پانی کی کثرت, پتلی cuticle, کم جڑ), دوسری طرف ریگستان کا cactus (پانی کی کمی, گودے دار تنا, مومی تہ) — دونوں اپنے ماحول کے مطابق osmotic adjustment کی مثال ہیں.
8.9 — Thermoregulation in Plants: Coping with Heat and Cold۸.۹ — پودوں میں تھرموریگولیشن: گرمی اور سردی سے نمٹنا
🏷 Tags: thermoregulation, heat-shock proteins, evaporative cooling, unsaturated fatty acids, supercooling, freezing
ENGLISH

Thermoregulation is a homeostasis in which organisms maintain their body temperature despite variations in environmental temperature. High temperature denatures the enzymes and damages the metabolism. Plants use evaporative cooling to cope with high temperature. Hot and dry weather, however, causes water deficiency, resulting in closing of stomata, thus plants suffer in such conditions. Most plants have adapted to survive in heat stress, as the plants of temperate regions face the stress of 40°C and higher temperature. The cells of these plants synthesize large quantities of special proteins called heat-shock proteins. These proteins embrace enzymes and other proteins, thus helping to prevent their denaturation.

Low temperature, on the other hand, alters the fluidity of the cell membrane, because lipids of the membrane become locked into crystalline structures, which affects the transport of the solutes. The structure of the membrane proteins is also affected. Plants respond to cold stress by increasing the proportion of unsaturated fatty acids, which help the membrane to maintain structure at low temperature by preventing crystal formation. This adaptation requires time. Because of this reason, rapid chilling of plants is more stressful than a gradual drop in air temperature. Freezing temperature causes ice crystal formation. The confinement of ice formation around the cell wall does not affect as badly and plants survive. However, the formation of ice crystals within protoplasm perforates membranes and organelles, hence killing the cells. The plants native to cold regions, such as oaks, maples, roses and other plants, have adapted to bring changes in the solutes composition of the cells, which causes the cytosol to super cool without ice formation, although ice crystals may form in the cell walls.

اردو

تھرموریگولیشن ایک ہومیوسٹیٹس ہے جس میں جاندار ماحولیاتی درجہ حرارت میں تبدیلی کے باوجود اپنے جسم کا درجہ حرارت برقرار رکھتے ہیں۔ زیادہ درجہ حرارت خامروں کو ڈی نیچر کر دیتا ہے اور تحول کو نقصان پہنچاتا ہے۔ پودے زیادہ درجہ حرارت سے نمٹنے کے لیے بخاراتی ٹھنڈک استعمال کرتے ہیں۔ تاہم گرم اور خشک موسم پانی کی کمی کا باعث بنتا ہے جس سے سٹومیٹا بند ہو جاتے ہیں، اس لیے پودے ایسی حالت میں تکلیف اٹھاتے ہیں۔ زیادہ تر پودے گرمی کے دباؤ میں زندہ رہنے کے مطابق ہو گئے ہیں، کیونکہ معتدل علاقوں کے پودوں کو ۴۰ ڈگری سینٹی گریڈ اور اس سے زیادہ درجہ حرارت کے دباؤ کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ ان پودوں کے خلیے بڑی مقدار میں مخصوص پروٹین بناتے ہیں جنہیں ہیٹ شاک پروٹینز کہتے ہیں۔ یہ پروٹین خامروں اور دیگر پروٹینوں کو گھیر لیتے ہیں، اس طرح ان کے ڈی نیچر ہونے سے بچنے میں مدد کرتے ہیں۔

کم درجہ حرارت دوسری طرف خلیاتی جھلی کی روانی کو بدل دیتا ہے کیونکہ جھلی کے لپڈز قلمی ساختوں میں قید ہو جاتے ہیں جس سے سولیوٹس کی ترسیل متاثر ہوتی ہے۔ جھلی کے پروٹینوں کی ساخت بھی متاثر ہوتی ہے۔ پودے سردی کے دباؤ کا جواب غیر سیر شدہ فیٹی ایسڈز کی مقدار بڑھا کر دیتے ہیں جو قلم بننے سے روک کر کم درجہ حرارت پر جھلی کی ساخت برقرار رکھنے میں مدد کرتے ہیں۔ اس مطابقت کے لیے وقت درکار ہوتا ہے۔ اسی وجہ سے پودوں کا اچانک ٹھنڈا ہونا ہوا کے درجہ حرارت میں بتدریج کمی سے زیادہ دباؤ والا ہوتا ہے۔ انجمادی درجہ حرارت برف کے قلم بننے کا باعث بنتا ہے۔ خلیاتی دیوار کے گرد برف بننے کا محدود ہونا اتنا نقصان دہ نہیں ہوتا اور پودے زندہ رہتے ہیں۔ تاہم پروٹوپلازم کے اندر برف کے قلم بننے سے جھلیاں اور عضیے سوراخ دار ہو جاتے ہیں جس سے خلیے مر جاتے ہیں۔ سرد علاقوں کے مقامی پودے جیسے اوک، میپل، گلاب اور دیگر پودے خلیوں کے سولیوٹس کی ترکیب میں تبدیلی لا کر مطابقت اختیار کر چکے ہیں جس سے سائٹوسول بغیر برف بنے سپر کول ہو جاتا ہے، حالانکہ خلیاتی دیواروں میں برف کے قلم بن سکتے ہیں۔

HEAT (40°C+)Evaporative coolingHeat-shock proteins hugenzymes → no denaturationDry heat → stomata closeCOLD / FREEZINGMore unsaturated fatty acids→ membrane stays fluidIce in wall: survivesIce in protoplasm: cell dies
Garmi aur sardi samjho: گرمی میں heat-shock proteins enzymes کو denature ہونے سے بچاتے ہیں; سردی میں unsaturated fatty acids جھلی کو جمنے سے بچاتے ہیں اور cytosol super cool ہو جاتا ہے — دیوار میں برف ٹھیک ہے, protoplasm میں برف جان لیوا ہے.
8.10 — Movements in Plants: Tropic Movements۸.۱۰ — پودوں میں حرکات: ٹراپک حرکات
🏷 Tags: tropic movements, phototropism, geotropism, thigmotropism, chemotropism, tendril
ENGLISH

Organisms react to both external and internal stimuli. Animals may exhibit locomotion in reaction to stimuli, but the plants are fixed, hence they can only alter their growth pattern.

Tropic movements: the growth movements in plants that are triggered by a stimulus are collectively called tropic movements or tropisms. Such movements occur as a curvature of the whole organ towards or away from stimuli such as light, touch, chemical, water and gravity. The following are the major types of tropic movements in plants:

  • 1. Phototropism: the movement of a part of a plant in response to the stimulus of light, caused by the differential growth of a part of a plant like stem or root. The tips of shoots usually show positive phototropism while roots show negative phototropism.
  • 2. Geotropism: the movement of plant parts in response to gravity. Roots display positive geotropism and shoots negative geotropism.
  • 3. Thigmotropism: the movement in response to the stimulus of touch, for example climbing vines. When they come in contact with some solid object, the growth on the opposite side of contact increases and the tendril coils around the support.
  • 4. Chemotropism: the movement in response to some chemicals is called chemotropism. The hyphae of fungi are chemotropic.
اردو

جاندار بیرونی اور اندرونی دونوں محرکات پر ردعمل ظاہر کرتے ہیں۔ جانور محرکات کے جواب میں حرکت کر سکتے ہیں لیکن پودے اپنی جگہ قائم ہوتے ہیں، اس لیے وہ صرف اپنی نشوونما کا انداز بدل سکتے ہیں۔

ٹراپک حرکات: پودوں میں نشوونما کی حرکات جو کسی محرک سے شروع ہوتی ہیں، مجموعی طور پر ٹراپک حرکات یا ٹراپزم کہلاتی ہیں۔ ایسی حرکات پورے عضو کے روشنی، لمس، کیمیائی مادے، پانی اور کشش ثقل جیسے محرکات کی طرف یا اس سے دور مڑنے کی صورت میں ہوتی ہیں۔ پودوں میں ٹراپک حرکات کی بڑی اقسام درج ذیل ہیں:

  • ۱۔ فوٹوٹراپزم: پودے کے کسی حصے کی روشنی کے محرک کے جواب میں حرکت، جو تنے یا جڑ جیسے حصے کی غیر یکساں نشوونما سے ہوتی ہے۔ ٹہنیوں کے سرے عام طور پر مثبت فوٹوٹراپزم ظاہر کرتے ہیں جبکہ جڑیں منفی فوٹوٹراپزم ظاہر کرتی ہیں۔
  • ۲۔ جیوٹراپزم: پودوں کے حصوں کی کشش ثقل کے جواب میں حرکت۔ جڑیں مثبت جیوٹراپزم اور ٹہنیاں منفی جیوٹراپزم ظاہر کرتی ہیں۔
  • ۳۔ تھیگموٹراپزم: لمس کے محرک کے جواب میں حرکت، مثلاً چڑھنے والی بیلیں۔ جب وہ کسی ٹھوس چیز سے رابطے میں آتی ہیں تو رابطے کی مخالف طرف نشوونما بڑھ جاتی ہے اور ٹینڈرل سہارے کے گرد لپٹ جاتا ہے۔
  • ۴۔ کیموٹراپزم: بعض کیمیائی مادوں کے جواب میں حرکت کو کیموٹراپزم کہتے ہیں۔ فنگس کے ہائیفی کیموٹراپک ہوتے ہیں۔
☀ PhototropismShoot → light (+)Root → away (−)Differential growth⬇ GeotropismRoot → gravity (+)Shoot → away (−)Touch → tendril coils (thigmo)Chemicals → fungal hyphae bend (chemo)
Tropism samjho: پودا چل نہیں سکتا, صرف murr سکتا ہے — shoot روشنی کی طرف (photo+), جڑ زمین کی طرف (geo+), bail چھو جانے پر لپیٹ جاتی ہے (thigmo), fungus کے hyphae chemicals کی طرف مڑتے ہیں (chemo).
8.11 — Photoperiodism and 8.12 — Vernalisation: How Flowering is Controlled۸.۱۱ — فوٹوپیریڈزم اور ۸.۱۲ — ورنلائزیشن: پھول کھلنے کا کنٹرول
🏷 Tags: photoperiodism, short-day plants, long-day plants, day-neutral plants, phytochrome, P660, P730, florigen, vernalisation, vernalin
ENGLISH

8.11 — Photoperiodism. The response to changes in day length that enables plants to adapt to seasonal changes in their environment is termed as photoperiodism. Simply, it is the response of plants to the length of day and night.

The effect of photoperiodism was first studied in 1920 by Garner and Allard. They studied that the tobacco plant flowers only after exposure to a series of short days. The tobacco plant naturally flowers under the same conditions, in autumn, but flowering could be induced by artificially exposing it to short days. With further studies they were able to classify flowering plants into long-day plants, which require long days for flowering, short-day plants, which require short days for flowering, and day-neutral plants, which flower without being influenced by photoperiod. Later on, further studies indicated that it is really the length of the dark period which is critical. Thus, short-day plants are really long-night plants. If they are grown in short days, but the long night is interrupted by a short light period, flowering is prevented. Long-day plants will flower in short days if the long night period is interrupted.

Mechanism of flower induction — phytochrome. Phytochrome, a photoreceptor protein, exists in two forms: P660 and P730. P660 is a quiescent form. It absorbs red light at a wavelength of 660 nm and is converted to active P730, which absorbs far red light at 730 nm and is converted to P660. In nature, the P660 to P730 conversion takes place in daylight and the P730 to P660 conversion occurs in the dark. The rate at which P730 is converted to P660 provides the plant with a "clock" for measuring the duration of darkness.

It has been found that red light inhibits flowering in short-day plants but promotes flowering in long-day plants, under conditions in which flowering normally takes place. This observation led to the hypothesis that the P730-P660 interconversion might be the plant time-regulator for flowering. According to this hypothesis, P730, converted from P660 by the absorption of red light, would inhibit flowering in short-day plants but promote flowering in long-day plants. Because P730 accumulates in the day and diminishes at night, short-day plants could flower only if the night were long enough, during which a great amount of P730 would not be completely inactivated, so that enough P730 would remain at the end of night to promote flowering. But now it is generally agreed that the time-measuring phenomenon of flowering is not totally controlled by the interconversion of P660 to P730. Other factors, like the presence or absence of light and the length of dark or light period, also play an important role in flowering. The biological clock, once stimulated, causes the production of florigen hormone in leaves, which travels through phloem to the floral buds, initiating flowering.

Short-day plants (SDPs)Long-day plants (LDPs)Day-neutral plants (DNPs)
Flowering induced by dark periods longer than a critical length, e.g., cocklebur 8.5 h; tobacco 10–11 h. Examples: cocklebur (Xanthium), chrysanthemum, soyabean, tobacco, strawberry.Flowering induced by dark periods shorter than a critical length, e.g., henbane 13 h. Examples: henbane (Hyoscyamus niger), snapdragon, cabbage, spring wheat, spring barley.Flowering independent of photoperiod. Examples: cucumber, tomato, garden pea, maize, cotton.

8.12 — Vernalisation. Biennial and perennial plants are stimulated to flowering by exposure to low temperature. This is called vernalisation. The low temperature stimulus is received by the shoot apex of a mature stem or the embryo of the seed, but not by the leaves, as in photoperiodism. For some plants, vernalisation is an absolute requirement, while in some cases it simply assists in inducing flowering. The duration of low temperature (chilling) treatment required varies from four days to three months. Temperature around 4°C is found to be very effective in this regard. It stimulates the production of a hormone "vernalin" which induces vernalisation. Photoperiodism and vernalisation serve to synchronise the reproductive behaviour of plants with their environment, ensuring reproduction at favourable times of year. They also ensure that members of the same species flower at the same time, encouraging cross pollination for genetic variability.

اردو

۸.۱۱ — فوٹوپیریڈزم۔ دن کی لمبائی میں تبدیلی کا جواب جو پودوں کو اپنے ماحول کی موسمی تبدیلیوں کے مطابق ڈھالنے کے قابل بناتا ہے، اسے فوٹوپیریڈزم کہتے ہیں۔ سادہ الفاظ میں یہ دن اور رات کی لمبائی کے لیے پودوں کا جواب ہے۔

فوٹوپیریڈزم کے اثر کا مطالعہ سب سے پہلے ۱۹۲۰ میں گارنر اور ایلارڈ نے کیا۔ انہوں نے مطالعہ کیا کہ تمباکو کا پودا صرف مختصر دنوں کے سلسلے کے بعد ہی پھول دیتا ہے۔ تمباکو کا پودا قدرتی طور پر انہی حالات میں، خزاں میں، پھول دیتا ہے، لیکن مصنوعی طور پر مختصر دنوں میں رکھ کر بھی پھول لائے جا سکتے ہیں۔ مزید مطالعات سے وہ پھول دینے والے پودوں کو طویل دن والے پودوں میں درجہ بندی کر سکے جنہیں پھول آنے کے لیے طویل دن درکار ہوتے ہیں، مختصر دن والے پودوں میں جنہیں پھول آنے کے لیے مختصر دن درکار ہوتے ہیں، اور دن سے غیر متاثر پودوں میں جو فوٹوپیریڈزم سے متاثر ہوئے بغیر پھول دیتے ہیں۔ بعد میں مزید مطالعات سے ظاہر ہوا کہ اصل میں تاریک دورانیے کی لمبائی اہم ہے۔ اس طرح مختصر دن والے پودے دراصل طویل رات والے پودے ہیں۔ اگر انہیں مختصر دنوں میں اگایا جائے لیکن طویل رات کو روشنی کے مختصر دورانیے سے توڑ دیا جائے تو پھول آنا رک جاتا ہے۔ طویل دن والے پودے مختصر دنوں میں بھی پھول دیں گے اگر طویل رات کا دورانیہ توڑ دیا جائے۔

پھول آنے کا طریقہ کار — فائٹوکروم۔ فائٹوکروم، ایک فوٹوریسیپٹر پروٹین، دو شکلوں میں موجود ہے: P660 اور P730۔ P660 خاموش شکل ہے۔ یہ ۶۶۰ نینومیٹر طول موج کی سرخ روشنی جذب کرتا ہے اور فعال P730 میں بدل جاتا ہے جو ۷۳۰ نینومیٹر کی دور سرخ روشنی جذب کرتا ہے اور P660 میں بدل جاتا ہے۔ فطرت میں P660 سے P730 تبدیلی دن کی روشنی میں اور P730 سے P660 تبدیلی تاریکی میں ہوتی ہے۔ جس شرح سے P730 P660 میں بدلتا ہے، وہ پودے کو تاریکی کی مدت ناپنے کی "گھڑی" فراہم کرتی ہے۔

یہ پایا گیا ہے کہ سرخ روشنی مختصر دن والے پودوں میں پھول آنا روکتی ہے لیکن طویل دن والے پودوں میں پھول آنا بڑھاتی ہے، ان حالات میں جن میں عام طور پر پھول آتے ہیں۔ اس مشاہدے سے یہ مفروضہ بنا کہ P730-P660 تبدیلی پھول آنے کے لیے پودے کا وقت ناپنے والا نظام ہو سکتی ہے۔ اس مفروضے کے مطابق سرخ روشنی جذب کر کے P660 سے بننے والا P730 مختصر دن والے پودوں میں پھول آنا روکے گا لیکن طویل دن والے پودوں میں پھول آنا بڑھائے گا۔ چونکہ P730 دن میں جمع ہوتا ہے اور رات کو کم ہوتا ہے، مختصر دن والے پودے صرف اس صورت میں پھول دے سکتے ہیں جب رات اتنی طویل ہو کہ اس دوران P730 کی بڑی مقدار مکمل طور پر غیر فعال نہ ہو، تاکہ رات کے آخر میں اتنا P730 باقی رہے جو پھول آنا بڑھا سکے۔ لیکن اب عام طور پر یہ مانا جاتا ہے کہ پھول آنے کا وقت ناپنے کا مظہر مکمل طور پر P660 سے P730 تبدیلی سے کنٹرول نہیں ہوتا۔ دیگر عوامل جیسے روشنی کی موجودگی یا عدم موجودگی اور تاریک یا روشن دورانیے کی لمبائی بھی پھول آنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ حیاتیاتی گھڑی ایک بار تحریک پا کر پتوں میں فلوریجن ہارمون بناتی ہے جو فلوئم سے پھولوں کی کلیوں تک جاتا ہے اور پھول آنا شروع کرتا ہے۔

۸.۱۲ — ورنلائزیشن۔ دو سالہ اور کئی سالہ پودے کم درجہ حرارت کے سامنے آنے سے پھول آنے کی تحریک پاتے ہیں۔ اسے ورنلائزیشن کہتے ہیں۔ کم درجہ حرارت کا محرک پختہ تنے کے شوٹ ایپیکس یا بیج کے ایمبریو سے وصول ہوتا ہے، لیکن پتوں سے نہیں، جیسا کہ فوٹوپیریڈزم میں ہوتا ہے۔ بعض پودوں کے لیے ورنلائزیشن ایک لازمی ضرورت ہے جبکہ بعض صورتوں میں یہ صرف پھول آنے میں مدد کرتی ہے۔ کم درجہ حرارت (چلنگ) کے علاج کی مطلوبہ مدت چار دن سے تین ماہ تک مختلف ہوتی ہے۔ ۴ ڈگری سینٹی گریڈ کے قریب درجہ حرارت اس سلسلے میں بہت موثر پایا گیا ہے۔ یہ "ورنالن" نامی ہارمون کی پیداوار کو تحریک دیتا ہے جو ورنلائزیشن پیدا کرتا ہے۔ فوٹوپیریڈزم اور ورنلائزیشن پودوں کے تولیدی رویے کو ان کے ماحول سے ہم آہنگ کرتے ہیں، اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ تولید سال کے سازگار اوقات میں ہو۔ یہ یہ بھی یقینی بناتے ہیں کہ ایک ہی نوع کے ارکان ایک ہی وقت میں پھول دیں، جس سے جینیاتی تنوع کے لیے کراس پولینیشن کی حوصلہ افزائی ہوتی ہے۔

Phytochrome clockP660 —(red light, 660 nm)→ P730 (active)P730 —(far-red light, 730 nm / darkness)→ P660P730 → P660 rate = the plant's clock for night lengthClock → florigen in leaves → phloem → flower buds
Phytochrome samjho: دن میں P660 red light سے P730 بنتا ہے, رات میں P730 واپس P660 ہوتا ہے — اسی رفتار سے پودا رات کی لمبائی ناپتا ہے اور پھر florigen بنا کر پھول کھلاتا ہے. Short-day plants اصل میں long-night plants ہیں.
📝 Official Exercise Questions — with Answers📝 کتاب کی مشق — جوابات کے ساتھ
KITAB KI EXERCISE

یہ exercise کتاب کے printed pages 200–201 سے لی گئی ہے — تمام سوال کتاب کے اپنے ہیں, جواب کے ساتھ.

Section 1 — Multiple Choice Questionsحصہ 1 — کثیر الانتخابی سوالات
MCQs + ANSWERS

1. Process by which water evaporates from surface of leaf primarily through stomata:

  • (a) Transpiration ✓
  • (b) Guttation
  • (c) Imbibition
  • (d) Cohesion
Answer / جواب

Answer: (a) Transpiration — پانی پتہ کی سطح سے, خس توڑ پر stomata سے, بخارات بن کر نکلتا ہے; اسی کو transpiration کہتے ہیں اور یہی TACT کا driving force ہے. پانی پتے کی سطح سے خاص طور پر سٹومیٹا سے بخارات بن کر نکلتا ہے، اسی کو ٹرانسپائریشن کہتے ہیں۔

2. Through which structure does most of transpiration occurs?

  • (a) Root hairs
  • (b) Phloem
  • (c) Xylem
  • (d) Stomata ✓
Answer / جواب

Answer: (d) Stomata — Stomata کے khulne اور بند ہونے سے transpiration کی شرح control ہوتی ہے; زیادہ تار transpiration انہی سوراخوں سے ہوتی ہے. زیادہ تر ٹرانسپائریشن سٹومیٹا سے ہوتی ہے۔

3. The TACT theory primarily explains

  • (a) The movement of nutrients in the plants
  • (b) The transport of water in plants ✓
  • (c) The absorption of minerals
  • (d) The process of photosynthesis
Answer / جواب

Answer: (b) The transport of water in plants — TACT (Transpiration, Adhesion, Cohesion, Tension) بتاتا ہے کہ پانی کششِ ثقل کے خلاف xylem سے اوپر کیسے جاتا ہے. ٹیکٹ نظریہ بتاتا ہے کہ پانی کشش ثقل کے خلاف زائلم سے اوپر کیسے جاتا ہے۔

4. Which of the following is not a function of xylem?

  • (a) Transport of water
  • (b) Transport of minerals
  • (c) Transport of food ✓
  • (d) Mechanical support
Answer / جواب

Answer: (c) Transport of food — Xylem پانی اور حل شدہ minerals اوپر لے جاتا ہے اور sahara بھی دیتا ہے; خوراک (sugars) کی ترسیل phloem کا کام ہے. خوراک کی ترسیل فلوئم کا کام ہے، زائلم کا نہیں۔

5. Which of the following has a perforated cell wall?

  • (a) Vessel ✓
  • (b) Fibre
  • (c) Tracheid
  • (d) Sclereid
Answer / جواب

Answer: (a) Vessel — Vessels کے کناروں پر perforation plates ہوتی ہیں جو مسلسل نلی بناتی ہیں اور پانی کی تیز حرکت ممکن بناتی ہیں. ویسلوں کے کناروں پر پرفوریشن پلیٹیں ہوتی ہیں جو مسلسل نالی بناتی ہیں۔

6. Exposure to low temperature stimulates the process of flowering in biennial or perennial plants:

  • (a) Dormancy
  • (b) Photoperiodism
  • (c) Vernalization ✓
  • (d) All of above
Answer / جواب

Answer: (c) Vernalization — دو-sala اور کئی-sala پودوں میں کم درجہِ حرارت (taqreeban 4°C) پھول آنے کی تحریک دیتا ہے; اسے vernalisation کہتے ہیں. کم درجہ حرارت سے پھول آنے کی تحریک کو ورنلائزیشن کہتے ہیں۔

7. Plants that are adapted to survive in dry conditions:

  • (a) Xerophytes ✓
  • (b) Hydrophytes
  • (c) Mesophytes
  • (d) Halophytes
Answer / جواب

Answer: (a) Xerophytes — خشک حالات میں زندہ رہنے والے pauday xerophytes ہیں (misal: cactus, thorn trees); پانی بچانے کے لیے گودے دار تنے اور مومی تہ ہوتی ہے. خشک حالات میں زندہ رہنے والے پودے زیروفائٹس ہیں۔

8. When sugar content in a cell increases the concentration of solute increases, what happens to the water potential?

  • (a) Raises
  • (b) Drops ✓
  • (c) Unchanged
  • (d) None of these
Answer / جواب

Answer: (b) Drops — زیادہ solute کا مطلب زیادہ negative solute potential (Ψs), اس لیے total water potential (Ψw) گر جاتا ہے. زیادہ سولیوٹ کا مطلب زیادہ منفی سولیوٹ پوٹینشل ہے اس لیے واٹر پوٹینشل گر جاتا ہے۔

9. In higher plant, transport of food materials occurs through:

  • (a) Companion cells
  • (b) Sieve tubes ✓
  • (c) Vessel elements
  • (d) Tracheids
Answer / جواب

Answer: (b) Sieve tubes — آلہ پودوں میں خوراک (sucrose) کی ترسیل phloem کے sieve tubes سے ہوتی ہے; companion cells صرف مدد (ATP, proteins) دیتی ہیں. اعلیٰ پودوں میں خوراک کی ترسیل فلوئم کے سیو ٹیوبوں سے ہوتی ہے۔

10. The plant hormone which inhibits the stem and root growth is

  • (a) Auxin
  • (b) Ethylene ✓
  • (c) Cytokinin
  • (d) Gibberellin
Answer / جواب

Answer: (b) Ethylene — Ethylene تنے کی نشوونما کو, خس توڑ پر physiological stress میں, روکتی ہے اور جڑ کی نشوونما بھی روکتی ہے. ایتھیلین تنے اور جڑ کی نشوونما روکتی ہے۔

11. The leaves of some hydrophyte float on the surface of water. In such a leaf, stomata are found in:

  • (a) Lower epidermis
  • (b) Upper epidermis ✓
  • (c) Sides of leaf
  • (d) Deep depressions in leaf
Answer / جواب

Answer: (b) Upper epidermis — تیرتے ہوئے پتوں (jaise water lily) کی نچلی سطح پانی سے لگی ہوتی ہے, اس لیے stomata اوپری epidermis پر ہوتے ہیں تاکہ gas exchange ہو سکے. تیرتے ہوئے پتوں میں سٹومیٹا اوپری ایپی ڈرمس پر ہوتے ہیں۔

12. Mesophytes are adapted to survive in:

  • (a) Moderate environments ✓
  • (b) Dry conditions
  • (c) Water environments
  • (d) All of above
Answer / جواب

Answer: (a) Moderate environments — Mesophytes نہ زیادہ خشک نہ زیادہ گیلے, معتدل ماحول میں رہتے ہیں اور انہیں کسی خاص مطابقت کی ضرورت نہیں ہوتی. میزوفائٹس معتدل ماحول میں رہتے ہیں۔

Section 2 — Short Questionsحصہ 2 — مختصر سوالات
SHORT QUESTIONS + ANSWERS
1. Differentiate between macronutrients and micronutrients?

Macronutrients are needed in relatively larger amounts — there are 9 (carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, potassium, calcium, phosphorus, magnesium, sulphur). Micronutrients are needed in very small amounts — there are 7 (iron, manganese, zinc, molybdenum, copper, chlorine, boron). بڑے غذائی اجزاء زیادہ مقدار میں (۹) اور چھوٹے غذائی اجزاء بہت کم مقدار میں (۷) درکار ہوتے ہیں۔

2. What is water potential?

Water potential (Ψw) is the total kinetic energy of water molecules in a system. Pure water has maximum water potential, defined as zero; all solutions have a negative value. Water moves from higher Ψw to lower Ψw. It is the sum of solute potential and pressure potential: Ψw = Ψs + Ψp. واٹر پوٹینشل پانی کے مالیکیولز کی مجموعی حرکی توانائی ہے؛ خالص پانی کا صفر اور محلولوں کا منفی ہوتا ہے۔

3. What are the main three pathways for the movement of water between plant cells?

(1) Apoplast pathway — through adjacent cell walls, discontinuous at the endodermis due to Casparian segments. (2) Symplast pathway — through interconnected protoplasts via plasmodesmata. (3) Vacuolar pathway — through cell membranes, cytoplasm, tonoplast and vacuoles, from vacuole to vacuole (negligible movement). ایپوپلاسٹ (دیواروں سے)، سمپلاسٹ (پروٹوپلاسٹ و پلازموڈیسماٹا سے) اور ویکیولر (ویکیول سے ویکیول) تین راستے ہیں۔

4. Differentiate between hypertonic and hypotonic solution?

A hypotonic solution has a reduced solute concentration relative to the cell's interior, so water enters the cell by osmosis and it swells. A hypertonic solution has a high solute concentration relative to the cell's interior, so water moves out, the cell shrinks (plasmolysis). ہائپوٹونک میں پانی خلیے میں داخل ہو کر سوجن کرتا ہے، ہائپرٹونک میں پانی باہر نکل کر خلیہ سکڑتا ہے (پلازمولائسس)۔

5. What are halophytes?

Halophytes inhabit saline soil with high concentrations of salts like NaCl, MgCl2, MgSO4, or saline water. Only plants tolerating relatively high salt concentration can grow there. They have succulent leaves (sometimes succulent stems), and in some cases leaves modified into spines. Examples: sea arrowgrass and sea lavender. Halophytes near the seashore form mangrove (tidal woodland) vegetation. ہیلوفائٹس نمکین مٹی یا نمکین پانی میں رہتے ہیں، ان کے پتے گودے دار ہوتے ہیں، مثالیں سی ایروگراس اور سی لیونڈر ہیں۔

6. Differentiate between long day plants and short day plants?

Short-day plants require short days (really long nights) for flowering — flowering is induced by dark periods longer than a critical length (e.g., tobacco 10–11 h, cocklebur 8.5 h). Long-day plants require long days — flowering is induced by dark periods shorter than a critical length (e.g., henbane 13 h). Day-neutral plants flower independent of photoperiod (e.g., tomato, cotton). مختصر دن والے پودوں کو لمبی رات اور طویل دن والے پودوں کو چھوٹی رات درکار ہوتی ہے۔

7. Write down the phases of plant growth?

Primary growth occurs in three phases: (1) Cell division — apical meristem cells divide in the zone of cell division (small, non-vacuolated cells). (2) Cell elongation — volume increases by water uptake in the zone of cell elongation (large, vacuolated cells). (3) Cell differentiation — elongation stops, cells specialize for specific functions in the zone of differentiation. بنیادی نشوونما کے تین مراحل: خلیاتی تقسیم، خلیاتی طوالت اور خلیاتی تخصیص ہیں۔

8. Differentiate between Vernalin and Florigen.

Vernalin is the hormone produced in response to low temperature (chilling, around 4°C) that induces vernalisation — flowering stimulated by cold in biennial/perennial plants. Florigen is the hormone produced in leaves when the biological clock is stimulated by photoperiod; it travels through phloem to floral buds and initiates flowering. ورنالن سردی سے اور فلوریجن فوٹوپیریڈزم سے پھول آنے کی تحریک دیتا ہے۔

9. Differentiate between Thigmotropism and Geotropism.

Thigmotropism is movement in response to touch — e.g., climbing vines: on contact with a solid object, growth on the opposite side increases and the tendril coils around the support. Geotropism is movement in response to gravity — roots show positive geotropism (towards gravity) and shoots show negative geotropism (away from gravity). تھیگموٹراپزم لمس اور جیوٹراپزم کشش ثقل کے جواب میں حرکت ہے۔

10. How intercalary meristem is different from apical meristem?

Apical meristems are at the tips of roots and shoots, are perpetual growth zones, and drive primary growth (increase in length). Intercalary meristems are separated from the apex by permanent tissues, are situated at the bases of internodes (e.g., grasses), are temporary, and play an important role in the production of leaves and flowers. ایپیکل میریسٹم سروں پر مستقل اور انٹرکیلری انٹرنوڈز کی بنیاد پر عارضی ہوتا ہے۔

Section 3 — Long Questionsحصہ 3 — طویل سوالات
LONG + ANSWERS
1. Describe osmoregulation in Hydrophytes and Halophytes?

Osmoregulation is maintaining a stable internal equilibrium of water and dissolved substances irrespective of surroundings. Hydrophytes live in water: marine hydrophytes face hypertonic (saline) conditions where water tends to leave cells — they excrete excess salts through specialized salt glands, synthesize organic solutes (proline, glycine betaine, sugars) to raise internal osmotic potential and retain water, and have thick cuticles to reduce water loss. Freshwater hydrophytes face hypotonic conditions where water continuously enters cells — they expel excess water through hydathodes or vacuoles, actively absorb ions like potassium and calcium to maintain balance, and have thin/absent cuticles and reduced roots. Halophytes live in saline soil (NaCl, MgCl2, MgSO4) or saline water: only salt-tolerant plants grow there; they have succulent leaves (sometimes succulent stems) for storing water, and in some cases leaves modified into spines. Examples: sea arrowgrass, sea lavender; marshy seashore halophytes form mangrove (tidal woodland) vegetation. ہائیڈروفائٹس پانی میں اور ہیلوفائٹس نمکین مٹی میں اسموزی توازن برقرار رکھنے کے لیے مخصوص مطابقت رکھتے ہیں۔

2. Describe the Physiological adaptation of plants to extreme conditions. How do plants adjust their cell membrane composition and protein structures to survive high and low temperatures?

High temperature denatures enzymes and damages metabolism. Plants cope by evaporative cooling, but hot dry weather causes water deficiency and stomatal closure. Temperate plants face 40°C and higher: their cells synthesize large quantities of heat-shock proteins, which embrace enzymes and other proteins and prevent their denaturation. Low temperature alters membrane fluidity because membrane lipids become locked into crystalline structures, affecting solute transport, and membrane protein structure is also affected. Plants respond by increasing the proportion of unsaturated fatty acids, which keep the membrane structure at low temperature by preventing crystal formation (this adaptation needs time, so rapid chilling is more stressful than gradual cooling). Freezing causes ice crystal formation: ice confined around the cell wall is survivable, but ice within protoplasm perforates membranes and organelles and kills cells. Cold-region plants (oaks, maples, roses) change the solute composition of cells so the cytosol super cools without ice formation, though ice may form in cell walls. گرمی میں ہیٹ شاک پروٹینز اور سردی میں غیر سیر شدہ فیٹی ایسڈز پودے کو بچاتے ہیں۔

3. What is the role of meristem in the growth of plants?

Meristems are groups of cells capable of continuous cell division, located at growing points — in higher plants growth is limited to these regions. Apical meristems at root and shoot tips are perpetual growth zones that increase cell number and drive primary growth (increase in length) through the phases of cell division, elongation and differentiation. Intercalary meristems at internode bases (e.g., grasses) are temporary and produce leaves and flowers. Lateral meristems (vascular cambium between xylem and phloem, and cork cambium in the outer layer) divide to produce secondary xylem and secondary phloem and cork, causing secondary growth (increase in thickness/girth) and forming bark. The cambium's seasonal activity also produces annual rings (spring wood + autumn wood) used in dendrochronology. میریسٹمز مسلسل تقسیم سے پودے کی لمبائی اور موٹائی میں اضافہ کرتے ہیں۔

4. Describe the mechanism of opening and closing of stomata?

Guard cells (bean-shaped, with chloroplasts) act as multisensory hydraulic valves around the stomatal pore. Two hypotheses explain their movement. (1) Starch-sugar hypothesis (Van Mohl, 1856): in daylight guard cells photosynthesize, sugar concentration rises, water potential drops, water enters, cells become turgid and the stoma opens; at night photosynthesis stops, sugars become insoluble starch or are used in respiration, free sugars fall, water leaves, cells become flaccid and the stoma closes. This does not fully explain rapid turgor changes. (2) K+ influx hypothesis: active transport of K+ ions into guard cells lowers osmotic potential, water enters by osmosis, cells become turgid and the stoma opens (blue light enhances this by acidifying surroundings); at night K+ diffuses out passively, water is lost, cells become flaccid and the stoma closes. Additionally, under heat/wilting, abscisic acid from mesophyll cells stops K+ transport into guard cells, overriding light and CO2, and stomata close. گارڈ سیلز کے ترش یا ڈھیلے ہونے سے سٹوما کھلتا اور بند ہوتا ہے — شکر یا پوٹاشیم کے داخلے سے پانی اندر آتا ہے۔

5. Explain the concept of photoperiodism and its influence on plant flowering. How do short-day, long-day and day-neutral plants differ in their flowering responses, and what role does phytochrome play in this process?

Photoperiodism is the response of plants to the length of day and night, enabling adaptation to seasonal changes. Garner and Allard (1920) found tobacco flowers only after short days. Plants are classified as: short-day plants — flowering induced by dark periods longer than a critical length (really long-night plants; e.g., tobacco 10–11 h, cocklebur 8.5 h; if the long night is interrupted by a short light period, flowering is prevented); long-day plants — flowering induced by dark periods shorter than a critical length (e.g., henbane 13 h; they flower in short days if the long night is interrupted); day-neutral plants — flowering independent of photoperiod (e.g., cucumber, tomato, garden pea, maize, cotton). Phytochrome, a photoreceptor protein, exists as P660 (quiescent; absorbs red light 660 nm → active P730) and P730 (absorbs far-red light 730 nm → P660). P660→P730 conversion occurs in daylight, P730→P660 in darkness, and the rate of P730→P660 conversion gives the plant a "clock" for measuring night length. Red light inhibits flowering in short-day plants but promotes it in long-day plants — the P730–P660 interconversion was hypothesized to be the time-regulator, though flowering is not totally controlled by it; other factors (presence/absence of light, length of dark/light period) also matter. Once stimulated, the biological clock causes florigen production in leaves, which travels through phloem to floral buds and initiates flowering. فوٹوپیریڈزم دن رات کی لمبائی کا جواب ہے؛ فائٹوکروم رات کی لمبائی ناپتا ہے اور فلوریجن پھول کھلاتا ہے۔

طویل سوالات — اردو جوابات
1۔ ہائیڈروفائٹس اور ہیلوفائٹس میں اسموریگولیشن بیان کریں؟

اسموریگولیشن سے مراد اردگرد کے حالات سے قطع نظر پانی اور حل شدہ مادوں کا مستحکم اندرونی توازن برقرار رکھنا ہے۔ ہائیڈروفائٹس پانی میں رہتے ہیں: سمندری ہائیڈروفائٹس نمکین (ہائپرٹونک) حالات کا سامنا کرتے ہیں جہاں پانی خلیوں سے نکلنے کا رجحان رکھتا ہے — وہ مخصوص نمک کے غدودوں سے اضافی نمکیات خارج کرتے ہیں، پرولین، گلائسین بیٹین اور شکر جیسے نامیاتی سولیوٹس بناتے ہیں تاکہ اندرونی اسموزی پوٹینشل بڑھا کر پانی برقرار رکھیں، اور ان کی موٹی کیوٹیکل پانی کے ضیاع کو کم کرتی ہے۔ تازہ پانی کے ہائیڈروفائٹس ہائپوٹونک حالات میں رہتے ہیں جہاں پانی مسلسل خلیوں میں داخل ہوتا ہے — وہ ہائیڈاتھوڈز یا ویکیولز سے اضافی پانی خارج کرتے ہیں، پوٹاشیم اور کیلشیم جیسے آئن فعال طور پر جذب کرتے ہیں، اور ان کی کیوٹیکل پتلی یا غیر موجود ہوتی ہے اور جڑیں کم ہوتی ہیں۔ ہیلوفائٹس نمکین مٹی (NaCl، MgCl2، MgSO4) یا نمکین پانی میں رہتے ہیں: وہاں صرف نمک برداشت کرنے والے پودے اگ سکتے ہیں؛ ان کے پتے گودے دار ہوتے ہیں (کبھی کبھی تنا بھی)، اور بعض صورتوں میں پتے کانٹوں میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ مثالیں: سی ایروگراس، سی لیونڈر؛ سمندر کے کنارے دلدلی جگہوں کے ہیلوفائٹس مینگروو (ٹائیڈل وڈلینڈ) بناتے ہیں۔

2۔ انتہائی حالات کے لیے پودوں کی جسمانی مطابقت بیان کریں۔ زیادہ اور کم درجہ حرارت سے بچنے کے لیے پودے اپنی خلیاتی جھلی کی ترکیب اور پروٹین کی ساخت کو کیسے ایڈجسٹ کرتے ہیں؟

زیادہ درجہ حرارت خامروں کو ڈی نیچر کر دیتا ہے اور تحول کو نقصان پہنچاتا ہے۔ پودے بخاراتی ٹھنڈک سے نمٹتے ہیں لیکن گرم خشک موسم میں پانی کی کمی اور سٹومیٹا بند ہونے سے تکلیف ہوتی ہے۔ معتدل علاقوں کے پودے ۴۰ ڈگری سینٹی گریڈ اور اس سے زیادہ درجہ حرارت کا سامنا کرتے ہیں: ان کے خلیے بڑی مقدار میں ہیٹ شاک پروٹینز بناتے ہیں جو خامروں اور دیگر پروٹینوں کو گھیر کر ان کے ڈی نیچر ہونے سے بچاتے ہیں۔ کم درجہ حرارت جھلی کی روانی بدل دیتا ہے کیونکہ جھلی کے لپڈز قلمی ساختوں میں قید ہو جاتے ہیں جس سے سولیوٹس کی ترسیل متاثر ہوتی ہے، اور جھلی کے پروٹینوں کی ساخت بھی متاثر ہوتی ہے۔ پودے غیر سیر شدہ فیٹی ایسڈز کی مقدار بڑھا کر جواب دیتے ہیں جو قلم بننے سے روک کر کم درجہ حرارت پر جھلی کی ساخت برقرار رکھتے ہیں (اس مطابقت کے لیے وقت درکار ہوتا ہے، اس لیے اچانک ٹھنڈ بتدریج ٹھنڈ سے زیادہ دباؤ والی ہوتی ہے)۔ انجماد سے برف کے قلم بنتے ہیں: خلیاتی دیوار کے گرد برف قابل برداشت ہے لیکن پروٹوپلازم کے اندر برف جھلیوں اور عضیوں کو سوراخ دار کر کے خلیے مار دیتی ہے۔ سرد علاقوں کے پودے (اوک، میپل، گلاب) خلیوں کے سولیوٹس کی ترکیب بدل کر سائٹوسول کو بغیر برف بنے سپر کول کر لیتے ہیں، حالانکہ دیواروں میں برف بن سکتی ہے۔

3۔ پودوں کی نشوونما میں میریسٹم کا کیا کردار ہے؟

میریسٹمز مسلسل خلیاتی تقسیم کے قابل خلیوں کے گروہ ہیں جو نشوونما کے مقامات پر ہوتے ہیں — اعلیٰ پودوں میں نشوونما انہی علاقوں تک محدود ہوتی ہے۔ جڑوں اور ٹہنیوں کے سروں پر ایپیکل میریسٹمز مستقل نشوونما کے علاقے ہیں جو خلیوں کی تعداد بڑھاتے ہیں اور خلیاتی تقسیم، طوالت اور تخصیص کے مراحل سے بنیادی نشوونما (لمبائی میں اضافہ) کرتے ہیں۔ انٹرنوڈز کی بنیاد پر انٹرکیلری میریسٹمز (مثلاً گھاس) عارضی ہوتے ہیں اور پتے اور پھول بناتے ہیں۔ لیٹرل میریسٹمز (زائلم اور فلوئم کے درمیان ویسکولر کیمبیم، اور بیرونی تہہ میں کارک کیمبیم) تقسیم ہو کر ثانوی زائلم، ثانوی فلوئم اور کارک بناتے ہیں جس سے ثانوی نشوونما (موٹائی میں اضافہ) ہوتی ہے اور چھال بنتی ہے۔ کیمبیم کی موسمی سرگرمی سے سالانہ حلقے (بہار کی لکڑی + خزاں کی لکڑی) بھی بنتے ہیں جو ڈینڈروکرونولوجی میں استعمال ہوتے ہیں۔

4۔ سٹومیٹا کے کھلنے اور بند ہونے کا طریقہ کار بیان کریں؟

گارڈ سیلز (لوبیا کی شکل، کلوروپلاسٹ والے) سٹومیٹا کے سوراخ کے گرد کثیر حسی ہائیڈرولک والو کا کام کرتے ہیں۔ ان کی حرکت کی وضاحت دو مفروضوں سے ہوتی ہے۔ (۱) نشاستہ شکر مفروضہ (وین موہل، ۱۸۵۶): دن کی روشنی میں گارڈ سیلز ضیائی تالیف کرتے ہیں، شکر کی مقدار بڑھتی ہے، واٹر پوٹینشل گرتا ہے، پانی داخل ہوتا ہے، خلیے ترش ہو جاتے ہیں اور سٹوما کھل جاتا ہے؛ رات کو ضیائی تالیف رک جاتی ہے، شکر ناقابل حل نشاستہ بن جاتی ہے یا تنفس میں استعمال ہو جاتی ہے، آزاد شکر کم ہوتی ہے، پانی نکلتا ہے، خلیے ڈھیلے ہو جاتے ہیں اور سٹوما بند ہو جاتا ہے۔ یہ مفروضہ تیزی سے آنے والی ٹرگر تبدیلیوں کی مکمل وضاحت نہیں کرتا۔ (۲) پوٹاشیم داخلے کا مفروضہ: پوٹاشیم آئنوں کی فعال ترسیل گارڈ سیلز میں اسموزی پوٹینشل کم کرتی ہے، پانی اسموزس سے داخل ہوتا ہے، خلیے ترش ہو جاتے ہیں اور سٹوما کھل جاتا ہے (نیلی روشنی اردگرد کو تیزابی بنا کر اسے بڑھاتی ہے)؛ رات کو پوٹاشیم غیر فعال طور پر باہر نکل جاتا ہے، پانی ضائع ہوتا ہے، خلیے ڈھیلے ہو جاتے ہیں اور سٹوما بند ہو جاتا ہے۔ اس کے علاوہ گرمی/مرجھانے کی حالت میں میزوفل خلیوں سے ایبسسک ایسڈ گارڈ سیلز میں پوٹاشیم کی ترسیل روک دیتا ہے جو روشنی اور کاربن ڈائی آکسائیڈ پر غالب آ کر سٹومیٹا بند کر دیتا ہے۔

5۔ فوٹوپیریڈزم کے تصور اور پودوں کے پھول آنے پر اس کے اثر کی وضاحت کریں۔ مختصر دن، طویل دن اور دن سے غیر متاثر پودے پھول آنے میں کیسے مختلف ہیں، اور اس عمل میں فائٹوکروم کا کیا کردار ہے؟

فوٹوپیریڈزم دن اور رات کی لمبائی کے لیے پودوں کا جواب ہے جو موسمی تبدیلیوں کے مطابق ڈھلنے میں مدد کرتا ہے۔ گارنر اور ایلارڈ (۱۹۲۰) نے پایا کہ تمباکو صرف مختصر دنوں کے بعد پھول دیتا ہے۔ پودوں کی درجہ بندی یوں ہے: مختصر دن والے پودے — پھول آنا تاریک دورانیے کی نازک لمبائی سے زیادہ ہونے پر ہوتا ہے (دراصل طویل رات والے پودے؛ مثلاً تمباکو ۱۰–۱۱ گھنٹے، کاکلبر ۸.۵ گھنٹے؛ اگر طویل رات کو روشنی کے مختصر دورانیے سے توڑ دیا جائے تو پھول آنا رک جاتا ہے)؛ طویل دن والے پودے — پھول آنا تاریک دورانیے کی نازک لمبائی سے کم ہونے پر ہوتا ہے (مثلاً ہینبین ۱۳ گھنٹے؛ اگر طویل رات توڑ دی جائے تو مختصر دنوں میں بھی پھول دیتے ہیں)؛ دن سے غیر متاثر پودے — فوٹوپیریڈزم سے قطع نظر پھول دیتے ہیں (مثلاً کھیرا، ٹماٹر، مٹر، مکئی، کپاس)۔ فائٹوکروم، ایک فوٹوریسیپٹر پروٹین، P660 (خاموش؛ سرخ روشنی ۶۶۰ نینومیٹر جذب کر کے فعال P730 بنتا ہے) اور P730 (دور سرخ روشنی ۷۳۰ نینومیٹر جذب کر کے P660 بنتا ہے) کی صورت میں ہوتا ہے۔ P660 سے P730 تبدیلی دن کی روشنی میں اور P730 سے P660 تاریکی میں ہوتی ہے، اور P730 سے P660 تبدیلی کی شرح پودے کو رات کی لمبائی ناپنے کی "گھڑی" دیتی ہے۔ سرخ روشنی مختصر دن والے پودوں میں پھول آنا روکتی ہے لیکن طویل دن والے پودوں میں بڑھاتی ہے — P730-P660 تبدیلی کو وقت ناپنے والا نظام سمجھا گیا تھا، حالانکہ پھول آنا مکمل طور پر اس سے کنٹرول نہیں ہوتا؛ روشنی کی موجودگی یا عدم موجودگی اور تاریک/روشن دورانیے کی لمبائی جیسے دیگر عوامل بھی اہم ہیں۔ ایک بار تحریک پا کر حیاتیاتی گھڑی پتوں میں فلوریجن بناتی ہے جو فلوئم سے پھولوں کی کلیوں تک جا کر پھول آنا شروع کرتا ہے۔

Section 4 — Inquisitive Questionsحصہ 4 — تجسس انگیز سوالات
INQUISITIVE + ANSWERS
1. Can you explain the hypothesis regarding the opening and closing of stomata?

Two hypotheses explain it. Starch-sugar hypothesis (Van Mohl, 1856): in daylight, guard cells photosynthesize and produce sugars; rising sugar lowers water potential, water enters, cells become turgid and the stoma opens; at night, sugars turn to insoluble starch or are used in respiration, water leaves, cells become flaccid and the stoma closes — but this does not fully explain rapid turgor changes. K+ influx hypothesis: active transport of K+ into guard cells lowers osmotic potential, water enters by osmosis and the stoma opens (blue light enhances it); at night K+ diffuses out, water is lost and the stoma closes. ABA also closes stomata under heat/wilting by stopping K+ transport. نشاستہ شکر اور پوٹاشیم داخلے کے دو مفروضے سٹومیٹا کے کھلنے بند ہونے کی وضاحت کرتے ہیں۔

2. What mechanisms enable carnivorous plants to supplement their nutrient uptake despite being autotrophs?

Carnivorous plants are true autotrophs (they photosynthesize), but they grow in nutrient-poor soils, especially lacking nitrogen. They supplement uptake with modified leaves: the pitcher plant's sac with a hood and stiff hairs, the Venus flytrap's hinged two-lobed trap with trigger trichomes and interlocking bristles, and the sundew's glandular tentacles with dew drops. Captured insects are broken down by enzymes secreted from leaf glands, and the nitrogenous products are absorbed — accelerating development. کیڑے خور پودے ضیائی تالیف تو کرتے ہیں لیکن نائٹروجن کی کمی کیڑوں سے پوری کرتے ہیں۔

3. How can you say that parenchyma and schlerenchyma provide support to plants?

Parenchyma supports herbaceous plants and soft parts: its cells (epidermis, cortex, pith) absorb water, creating turgor pressure — the hydrostatic pressure from the vacuole (via the tonoplast's active ion transport) that keeps cells rigid and gives mechanical support to soft tissues. Sclerenchyma supports structurally: its mostly non-living cells have thick secondary walls saturated with lignin, giving strength and rigidity — fibres in bundles, sclereids protecting seeds/nuts, and vessels forming long water-conducting pipes. پیرنکائما ٹرگر پریشر سے اور سکلیرنکائما لگنن والی موٹی دیواروں سے سہارا دیتے ہیں۔

4. How do the annual rings depict climatic variability?

Each year the cambium produces two woods: light-coloured spring wood (wide vessels, highly active cambium in favourable spring conditions) and dark, dense autumn wood (narrower elements as cambium activity decreases). One spring + one autumn band = one annual ring. Ring width and wood type record that year's growing conditions (favourable vs stressful seasons), and the sharp autumn-to-spring boundary marks each year clearly. Counting rings gives the tree's age, and studying ring patterns (dendrochronology) reconstructs past climate conditions and events over long periods. سالانہ حلقوں کی چوڑائی اور رنگ اس سال کے موسمی حالات کی کہانی بتاتے ہیں۔

5. How does Pressure Flow Theory explain the movement of sugars through a plant?

Münch's pressure-flow theory (1930): sucrose made in mesophyll cells is actively loaded into companion cells and diffuses into sieve tubes, raising solute concentration there; water enters from nearby xylem by osmosis, raising pressure at the source end. At the sink (root, fruit, storage organ), sucrose is actively unloaded and water follows out, lowering pressure there. The resulting pressure difference drives bulk flow of the sucrose solution from source to sink through the phloem. Diffusion alone is far too slow (1 m per 8 years vs ~1 m per hour in phloem). سورس پر زیادہ دباؤ اور سنک پر کم دباؤ شکر کے محلول کو بہاتا ہے۔

6. What strategies would you adopt to induce flowering in a plant?

Match the strategy to the plant type. For short-day (long-night) plants: give short days with long, uninterrupted nights — and never break the night with light. For long-day plants: give long days, or interrupt a long night with a short light period. Use red light carefully: it inhibits short-day flowering but promotes long-day flowering (phytochrome P660↔P730). For biennial/perennial plants needing vernalisation: give a chilling treatment (around 4°C) for the required duration (four days to three months) so vernalin is produced. Ensure the plant is mature enough and healthy (adequate nutrients, especially phosphorus for flowering), and synchronize treatments so the whole crop flowers together for cross-pollination. پودے کی قسم کے مطابق دن کی لمبائی، رات کا ٹوٹنا یا سردی کا علاج پھول لانے کی حکمت عملی ہے۔

📌 باب کا خلاصہ و رہنمائی — اس باب میں کیا ہے؟
ENGLISH SUMMARY

Plant Physiology is the story of how a plant feeds, drinks, grows and decides when to flower. Nutrition (8.1): 9 macronutrients and 7 micronutrients, each with a job and a deficiency symptom — plus insectivorous plants (pitcher, Venus flytrap, sundew) that top up nitrogen from insects. Gas exchange (8.2): stomata guarded by bean-shaped guard cells, opening by sugar or K+ influx, closing at night or under ABA; palisade tissue does the photosynthesis. Support (8.3): parenchyma gives turgor support, collenchyma supports young parts, sclerenchyma gives lignified strength. Water potential (8.4): Ψw = Ψs + Ψp; water always flows from higher to lower potential. Water transport (8.5): root hairs take up water through apoplast, symplast and vacuolar pathways into xylem, and TACT (transpiration pull, adhesion, cohesion, tension) lifts it to the leaves. Food transport (8.6): phloem sieve tubes carry sucrose from source to sink by Münch's pressure-flow mechanism. Growth (8.7): apical, intercalary and lateral meristems; primary growth in three phases, secondary growth and bark, annual rings that record climate, and five hormone groups (auxins, gibberellins, cytokinins, ABA, ethylene). Osmoregulation (8.8): hypo-, hyper- and isotonic solutions, and four plant types — hydrophytes, mesophytes, xerophytes, halophytes — each fitted to its habitat. Thermoregulation (8.9): heat-shock proteins against heat, unsaturated fatty acids and supercooling against cold. Movements (8.10): phototropism, geotropism, thigmotropism, chemotropism. Flowering control (8.11–8.12): photoperiodism through the phytochrome P660↔P730 clock and florigen, and vernalisation through chilling and vernalin.

Revision guidance: پہلے Ψw = Ψs + Ψp اور TACT کے چار لفظ یاد کرو — ان سے آدھا chapter سمجھ آتا ہے. پھر phloem کا pressure-flow (source→sink) اور meristems کی تین اقسام لکھ کر یاد کرو. آخر میں hormone table (کون سا hormone کیا روکتا/بڑھاتا ہے) اور SDP/LDP/DNP کی مثالوں والی table رٹ لو — paper میں انہی سے سوال آتے ہیں.

اردو خلاصہ

پلانٹ فزیالوجی یہ کہانی ہے کہ پودا کیسے کھاتا، پیتا، بڑھتا اور پھول آنے کا فیصلہ کرتا ہے۔ غذائیت (۸.۱): ۹ بڑے اور ۷ چھوٹے غذائی اجزاء، ہر ایک کا کام اور کمی کی علامت — اور کیڑے خور پودے (پچر، وینس فلائی ٹریپ، سنڈیو) جو کیڑوں سے نائٹروجن پورا کرتے ہیں۔ گیسوں کا تبادلہ (۸.۲): لوبیا نما گارڈ سیلز والے سٹومیٹا، شکر یا پوٹاشیم کے داخلے سے کھلتے ہیں، رات کو یا اے بی اے سے بند ہوتے ہیں؛ پیلیسیڈ ٹشو ضیائی تالیف کرتا ہے۔ سہارا (۸.۳): پیرنکائما ٹرگر سہارا دیتا ہے، کولنکائما نوجوان حصوں کو، سکلیرنکائما لگنن والی مضبوطی دیتا ہے۔ واٹر پوٹینشل (۸.۴): Ψw = Ψs + Ψp؛ پانی ہمیشہ زیادہ سے کم پوٹینشل کی طرف چلتا ہے۔ پانی کی ترسیل (۸.۵): روٹ ہیئرز ایپوپلاسٹ، سمپلاسٹ اور ویکیولر راستوں سے پانی زائلم تک لے جاتے ہیں، اور ٹیکٹ (ٹرانسپائریشن کی کھینچ، ایڈہیژن، کوہیژن، ٹینشن) اسے پتوں تک اٹھاتا ہے۔ خوراک کی ترسیل (۸.۶): فلوئم کے سیو ٹیوب منچ کے پریشر فلو نظام سے سکروز کو سورس سے سنک تک لے جاتے ہیں۔ نشوونما (۸.۷): ایپیکل، انٹرکیلری اور لیٹرل میریسٹمز؛ تین مراحل میں بنیادی نشوونما، ثانوی نشوونما اور چھال، موسم کا ریکارڈ رکھنے والے سالانہ حلقے، اور پانچ ہارمون گروہ (آکسنز، جبرلینز، سائٹوکائننز، اے بی اے، ایتھیلین)۔ اسموریگولیشن (۸.۸): ہائپو، ہائپر اور آئسوٹونک محلول، اور چار قسم کے پودے — ہائیڈروفائٹس، میزوفائٹس، زیروفائٹس، ہیلوفائٹس — ہر ایک اپنے ماحول کے مطابق۔ تھرموریگولیشن (۸.۹): گرمی کے خلاف ہیٹ شاک پروٹینز، سردی کے خلاف غیر سیر شدہ فیٹی ایسڈز اور سپر کولنگ۔ حرکات (۸.۱۰): فوٹوٹراپزم، جیوٹراپزم، تھیگموٹراپزم، کیموٹراپزم۔ پھول آنے کا کنٹرول (۸.۱۱–۸.۱۲): فائٹوکروم P660↔P730 گھڑی اور فلوریجن سے فوٹوپیریڈزم، اور سردی و ورنالن سے ورنلائزیشن۔

دہرائی کی رہنمائی: پہلے Ψw = Ψs + Ψp اور ٹیکٹ کے چار الفاظ یاد کرو — ان سے آدھا باب سمجھ آتا ہے۔ پھر فلوئم کا پریشر فلو (سورس سے سنک) اور میریسٹمز کی تین اقسام لکھ کر یاد کرو۔ آخر میں ہارمونز کی جدول (کون سا ہارمون کیا روکتا/بڑھاتا ہے) اور ایس ڈی پی/ایل ڈی پی/ڈی این پی کی مثالوں والی جدول رٹ لو — پرچے میں انہی سے سوالات آتے ہیں۔

🎯 مزید MCQs اور Tests کے لیے

Chapter-wise tests, fresh random papers اور instant score کے لیے PunjabTest.com کا میں test section دیکھو:

PunjabTest.com — Tests →

PunjabTest.com — Complete Guide Book • FSc Part 1 Biology, Chapter 8 (New Book, Session 2026–27) • English + Urdu

← Chapter 7: Structural and Computational BiologyChapter 9: Human Digestive System →