ANATÓMIA RASTLÍN: HISTÓRIA, PREDMET ŠTÚDIA, METÓDY - BIOLÓGIE - 2026

Rastlinná anatómia v prísnom slova zmysle je základným podkladom pre štúdium najrôznejších rastlinných tkanív, ktorý je nástrojom veľký význam v botanike a biologických vied všeobecne. Táto disciplína sa zameriava hlavne na bunkové štúdium tkanív mikroskopiou od ich vzniku po ich vývoj.

Všetky reprodukčné tkanivá, ktoré sa študujú spoločne v oblasti rastlinnej embryológie a palynológie, sú často vylúčené. Spôsob, akým sú bunky spojené a usporiadané spolu, je veľmi zaujímavý v anatómii rastlín.

Zdroj: pixabay.com

Anatómia rastlín úzko súvisí s inými oblasťami, ako je fyziológia rastlín a ich morfológia. Charakteristiky pozorované vo väčšine prípadov sú rozdielne medzi skupinami rastlín a používajú sa na nadviazanie fylogenetických vzťahov.

histórie

Anatomia rastlín vo svojich začiatkoch zahŕňala aj štúdium morfológie rastlín a ich vonkajších charakteristík. Od polovice dvadsiateho storočia sa však anatomické štúdie obmedzujú výlučne na štúdium vnútorných orgánov a vnútorných tkanív, morfológia je samostatnou disciplínou.

Prvé práce na anatómii rastlín a botanike, ktoré sa vykonávajú pomocou mikroskopu, sú spôsobené Marcellom Malpighim a Nehemiahom Grewom. V roku 1675 Malpighi publikoval svoju prácu Anatome plantarum, kde prostredníctvom ilustrácií popisuje niektoré rastlinné štruktúry, ako napríklad stomatu listov.

Do roku 1682 publikoval Grew prácu s veľmi spoľahlivými ilustráciami o rastlinných tkanivách, ktoré preukazujú presnosť jeho pozorovaní. Táto práca bola nazvaná Anatómia rastlín.

Od šesťdesiatych rokov 20. storočia predstavoval vývoj mikroskopie veľký pokrok vo všetkých oblastiach anatómie rastlín.

Mikroskopia a jej využitie v anatómii rastlín

Štúdium štruktúr rastlín má vývoj úzko súvisiaci s tvorbou a vývojom mikroskopie. Od svojho vynálezu v 17. storočí sa mikroskopy stali intelektuálnym nástrojom, ktorý formoval mnohé oblasti biologickej vedy.

Jednou z prvých oblastí, ktoré sa uprednostňovali pri vývoji mikroskopie, bola botanika, najmä v anatomickej štúdii. Experimentálni vedci Robert Hooke a Leeuwenhoek boli uznaní za jedného z prvých, ktorí mikroskopicky pozorovali a opisovali rôzne štruktúry počas 17. storočia.

V práci Malpighiho a Grewa zohrala mikroskopia zásadnú úlohu, ktorá umožnila rozvoj týchto dvoch cenných botanických diel, vďaka čomu sa títo významní vedci 17. storočia stali priekopníkmi anatómie rastlín a botanickej mikrografie.

Odvtedy sa spolu s mikroskopiou rozvinula štúdia anatómie rastlín. Ten sa vyvíjal podľa vedomostných potrieb človeka.

Mikroskopia je v súčasnosti základným nástrojom pri štúdiu štruktúr rastlín, kde sa používa od jednoduchých lupín po elektrónové mikroskopy s vyspelými technológiami.

Čo študuje anatómia rastlín?

Anatómia rastlín je zodpovedná za štúdium všetkých jej tkanív a foriem organizácie, ktoré sa nachádzajú v rastlinách. To naznačuje, že hodnotí tkanivá a vnútornú bunkovú organizáciu a štúdium vonkajších štruktúr.

Medzi hodnotenými štruktúrami sú: listy, stonky, kôry, korene, špičky stoniek a koreňov, meristémy a tkanivá po diferenciácii buniek, usporiadanie buniek v orgánoch.

Metódy a techniky

Techniky použité na štúdium anatómie rastlín sú veľmi rozmanité. Každá z nich bude závisieť od tkaniva alebo orgánu, ktorý je študovaný.

Trvalé prípravy na mikroskopické štúdie sú vo všeobecnosti nevyhnutné ako zdroj základných informácií vo výskume aj vo výučbe. Na fixáciu vzoriek rôznych anatomických tkanív sa však musí vykonať rad základných techník na ich následné pozorovanie.

Posledne menované sa používajú, pretože tkanivá a ich zložky sa dajú ťažko rozlíšiť priamym pozorovaním.

Všetky rastliny sú vyrobené z rovnakých základných, dermálnych, základných a cievnych tkanív. V týchto tkanivách sa spôsob organizácie buniek medzi rastlinami výrazne líši, a preto sú anatomické metódy ich spracovania odlišné.

Všeobecne musí botanický materiál, ktorý sa má študovať, spĺňať určité vlastnosti, napríklad, že štruktúry sú úplne zdravé a vyvinuté. Okrem toho nesmú mať vonkajšie ani vnútorné štrukturálne poškodenie a ich sfarbenie je typické pre študovaný druh a vzorka, z ktorej sa odoberajú vzorky, je reprezentatívna.

Fixačný

Cieľom procesu fixácie je zachovať tkanivá a ich morfologické vlastnosti čo najbližšie k životu tkaniva. To sa dá dosiahnuť buď fyzikálnymi alebo chemickými fixačnými prostriedkami. Najčastejšie sa používajú jednoduché fixačné prostriedky, ako je etanol, metanol alebo acetón, ktoré sa fixujú dehydratáciou.

Pracujú veľmi dobre pre malé vzorky a dokážu dokonca zachovať pigmentáciu tkanív. Môžu sa tiež použiť aldehydy, ako je formaldehyd, glutaraldehyd a akroleín. Medzi ďalšie koagulačné fixačné činidlá patrí etanol, kyselina pikrová, chlorid ortuťnatý a oxid chromitý.

Používajú sa tiež fixačné zmesi, z ktorých existuje viac ako 2 000 publikovaných receptúr, najčastejšie sú to FAA, fixačné prostriedky s kyselinou chrómovou, zmesi Farmer a Carnoy.

Vždy počas tohto procesu sa musí venovať osobitná pozornosť času fixácie a teplote, pri ktorej sa vykonáva, pretože procesy, ako je autolýza, sa môžu urýchliť.

Preto sa odporúča vykonať pri nízkych teplotách a pri pH blízkom fyziologickej hodnote tkaniva, aby sa zabránilo tvorbe artefaktov v tkanivách, ktoré sa dajú anatomicky nesprávne interpretovať.

dehydratácia

Spočíva v eliminácii obsahu vody v predtým fixovaných rastlinných tkanivách. Toto sa často robí so zvyšujúcim sa gradientom dehydratačných činidiel, ktoré môžu alebo nemusia byť parafínovým rozpúšťadlom, pričom parafín je jedným z hlavných činidiel.

Dehydratácia parafínu rozpúšťadlom sa vykonáva hlavne etanolom v sérii 30, 50, 70 a 95%.

Po tomto procese sa tkanivá prevedú do dehydratačného činidla s obsahom parafínového rozpúšťadla. Tieto látky zvyčajne spôsobujú, že tkanivá sú priesvitné. Najbežnejšími činidlami sú xylén a chloroform. Pre tieto reagenty sa používa aj rad koncentrácií.

Infiltrácia / vloženie tkanív do parafínu

Táto operácia sa uskutočňuje, aby sa dehydratačné médium nahradilo infiltračným / inklúznym médiom. To dáva tkanivu dostatočnú tuhosť na vytváranie tenkých a pevných rezov v dôsledku dočasného stvrdnutia tkanív a dutín, ktoré predstavuje. Najčastejšie používaným materiálom je histologický parafín.

Microtomy

Vzorky obsiahnuté v parafínových blokoch sa delia pomocou mikrotómu, vďaka ktorému sú rezy dostatočne tenké, aby sa dali pozorovať pod mikroskopom. Všetky morfologické štruktúry sa po rezaní zachovávajú tak, aby sa uľahčilo štúdium tkaniva.

Rezy majú obvykle hrúbku 1 až 30 mikrónov. Často sa používa niekoľko typov mikrotómov, vrátane stolového mikrotómu, mrazu, kryostatu, rotácie sklíčka a ultramicrotómu. Niektoré z nich majú špecializované diamantové alebo sklenené čepele.

farbenie

Histologické rezy sa zafarbia, aby sa uľahčilo pozorovanie a analýza rôznych bunkových komponentov.

Farbivá a farbiace techniky sa používajú v závislosti od toho, ktoré štruktúry sa ľahšie pozorujú. Najbežnejšími farbivami používanými v botanike sú safranín "O", rýchlo zelený FCF, hematoxylín, oranžový G, anilínová modrá a toluidínová modrá. Výber jedného alebo druhého farbiva závisí od iónovej afinity farbiva so štruktúrovanou farbou.

Môžu sa použiť aj kontrastné škvrny, ako napríklad kombinácia safranínu "O" a rýchlo zeleného FCF. Safranín škvrny kutínovo červené, lignínované steny, jadro, chromatín a kondenzované triesloviny a suberín červenkastohnedý. Kým FCF zafarbí celulózové steny, vyzerajú namodralé a cytoplazmy purpurovo zelené.

Na druhej strane, látky farbené toluidínovou modrou sa pohybujú od tmavomodrej / červenkastej po svetloružovú / ružovú.

Histochemické testy

Histochemické testy sa používajú na odhalenie molekúl alebo skupín molekúl prítomných v študovanom tkanive a vyhodnotenie ich distribúcie v tkanive „in situ“.

Tieto testy sa môžu uskutočňovať pomocou chemických reakcií na detekciu voľných alebo konjugovaných uhľohydrátov a enzymatických histochemických testov, pri ktorých sa deteguje bunková enzymatická aktivita aj po chemickej fixácii tkaniva.

Konečný produkt tejto sady techník sa končí vyhodnotením histologického rezu pripraveného mikroskopickými nástrojmi. Môžu sa použiť optické alebo elektronické mikroskopy, buď skenovanie alebo prenos. Mnohé z týchto znakov sú veľmi malé (ultraštrukturálne alebo mikromorfologické).

Medzi ďalšie techniky patrí macerácia rastlinných tkanív s cieľom oddeliť ich zložky a pozorovať ich jednotlivo. Príkladom je macerácia tkanív, ako je drevo, čo uľahčuje pozorovanie tracheálnych prvkov a iných štruktúr a vykonáva ich podrobnú analýzu.

Referencie

1. Beck, CB (2010). Úvod do štruktúry a vývoja rastlín: anatómia rastlín pre 21. storočie. Cambridge University Press.
2. Blanco, CA (vyd.). (2004). Čepeľ: vonkajšia morfológia a anatómia. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., & Pombal, M. (2017). Atlas živočíšnej a rastlinnej histológie. Rastlinné tkanivá. Katedra funkčnej biológie a zdravotníctva. Biologická fakulta Univerzity Vigo. Španielsko. 12ppm.
4. Osorio, JJ (2003). Mikroskopia aplikovaná na botaniku. Teoreticko-praktický kurz. Akademické oddelenie biologických vied. Autonómna Juárez University of Tabasco.
5. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (zväzok 2). Obrátil som sa.
6. Sandoval, E. (2005). Techniky aplikované na štúdium anatómie rastlín (zväzok 38). UNAM.