ANATOMIE ROSTLIN: HISTORIE, PŘEDMĚT STUDIA, METODY - BIOLOGIE - 2025

Anatomie rostlin v přísném slova smyslu je základním podkladem pro studium nejrůznějších rostlinných tkání, který je nástrojem velký význam v botanice a biologických věd obecně. Tato disciplína se zaměřuje především na buněčné studium tkání mikroskopií od jejich vzniku po jejich vývoj.

Všechny reprodukční tkáně, které jsou společně studovány v oblasti rostlinné embryologie a palynologie, jsou často vyloučeny. Způsob, jakým jsou buňky spojeny a uspořádány spolu, je velmi zajímavý v anatomii rostlin.

Zdroj: pixabay.com

Anatomie rostlin úzce souvisí s dalšími oblastmi, jako je fyziologie rostlin a jejich morfologie. Charakteristiky pozorované ve většině případů jsou rozdílné mezi skupinami rostlin a používají se k navázání fylogenetických vztahů.

Dějiny

K jeho počátkům anatomie rostlin také zahrnovala studium morfologie rostlin a jejich vnějších charakteristik. Od poloviny dvacátého století se však anatomické studie omezují výhradně na studium vnitřních orgánů a vnitřních tkání, přičemž morfologie je samostatnou disciplínou.

První práce na rostlinné anatomii a botanice, prováděné pomocí mikroskopu, mají Marcello Malpighi a Nehemiah Grew. V roce 1675 Malpighi publikoval své dílo Anatome plantarum, kde prostřednictvím ilustrací popisuje některé struktury rostlin, jako je stomata listů.

Do roku 1682 publikoval Grew práci s velmi spolehlivými ilustracemi o rostlinných tkáních, které prokazují přesnost jeho pozorování. Tato práce se jmenovala Anatomie rostlin.

Od 60. let 20. století byl vývoj mikroskopie velkým pokrokem ve všech oblastech anatomie rostlin.

Mikroskopie a její využití v rostlinné anatomii

Studium struktur rostlin má vývoj úzce související s tvorbou a vývojem mikroskopie. Od svého vynálezu v 17. století se mikroskopy vyvinuly v intelektuální nástroj, který formoval mnoho oblastí biologické vědy.

Jednou z prvních oblastí, na které se upřednostňoval vývoj mikroskopie, byla botanika, zejména v anatomické studii. Experimentální vědci Robert Hooke a Leeuwenhoek byli uznáváni jako jeden z prvních, kteří mikroskopicky pozorovali a popisovali různé struktury během 17. století.

V dílech Malpighiho a Grewe hraje mikroskopie zásadní roli, což umožňuje rozvoj těchto dvou cenných botanických děl, čímž se tito důležití vědci sedmnáctého století stali průkopníky anatomie rostlin a botanické mikrografie.

Od té doby byla vyvinuta studie anatomie rostlin spolu s mikroskopií. Ten se vyvíjel podle potřeb člověka v oblasti znalostí.

Mikroskopie je v současné době nezbytným nástrojem pro studium struktur rostlin, kde se používá od jednoduchých lupů po elektronové mikroskopy pro pokročilé technologie.

Co studuje anatomie rostlin?

Anatomie rostlin je zodpovědná za studium všech tkání a forem jejich organizace přítomných v rostlinách. To znamená, že hodnotí tkáně i vnitřní buněčnou organizaci a studium vnějších struktur.

Mezi hodnocenými strukturami jsou: listy, stonky, kůry, kořeny, kmenové a kořenové špičky, meristémy a tkáně po diferenciaci buněk, uspořádání buněk v orgánech.

Metody a techniky

Techniky používané při studiu anatomie rostlin jsou velmi rozmanité. Každá z nich bude záviset na tkáni nebo orgánu, který je studován.

Trvalé přípravy na mikroskopické studium jsou obecně nezbytné jako zdroj elementárních informací jak ve výzkumu, tak ve výuce. Pro fixaci vzorků různých anatomických tkání je však nutné provést řadu základních technik pro jejich následné pozorování.

Posledně jmenované se používají, protože tkáně a jejich složky je obtížné jasně rozlišit pomocí přímých pozorování.

Všechny rostliny se skládají ze stejných základních, dermálních, základních a cévních tkání. V těchto tkáních se způsob organizace buněk mezi rostlinami výrazně liší, a proto se anatomické metody jejich zpracování liší.

Obecně musí botanický materiál, který má být zkoumán, splňovat určité vlastnosti, například, že struktury jsou zcela zdravé a vyvinuté. Kromě toho nesmí mít vnější nebo vnitřní strukturální poškození a jejich zbarvení je typické pro studovaný druh a vzorek, ze kterého jsou odebrány vzorky, je reprezentativní.

Fixace

Fixační proces usiluje o zachování tkání a jejich morfologických charakteristik co nejvíce podobných tomu, kdy byla tkáň naživu. Toho lze dosáhnout buď fyzikálními nebo chemickými fixačními prostředky. Nejpoužívanější jsou jednoduché fixační prostředky, jako je ethanol, methanol nebo aceton, které se fixují dehydratací.

Pracují velmi dobře pro malé vzorky a mohou dokonce zachovat pigmentaci tkání. Mohou být také použity aldehydy, jako je formaldehyd, glutaraldehyd a akrolein. Mezi další koagulační fixační prostředky patří ethanol, kyselina pikrová, chlorid rtuti a oxid chromitý.

Používají se také fixační směsi, z nichž existuje více než 2000 publikovaných receptur, z nichž nejčastější jsou FAA, fixační prostředky s kyselinou chromovou, Farmerovy a Carnoyovy směsi.

Během tohoto procesu je třeba věnovat zvláštní pozornost době fixace a teplotě, při které se provádí, protože procesy, jako je autolýza, mohou být urychleny.

Proto se doporučuje provádět při nízkých teplotách a při pH blízkém fyziologické tkáni, aby se zabránilo tvorbě artefaktů v tkáních, které by mohly být anatomicky nesprávně interpretovány.

Dehydratace

Spočívá v eliminaci obsahu vody dříve fixovaných rostlinných tkání. To se často děje se zvyšujícím se gradientem dehydratačních činidel, které mohou nebo nemusí být parafinové rozpouštědlo, přičemž parafin je jedním z hlavních činidel, které má zahrnovat.

Dehydratace parafinu rozpouštědlem se provádí hlavně ethanolem v sérii 30, 50, 70 a 95%.

Po tomto procesu jsou tkáně přeneseny do parafínového dehydratačního činidla. Tato činidla obvykle způsobují, že tkáně jsou průsvitné. Nejběžnějšími činidly jsou xylen a chloroform. Pro tato činidla se také používá řada koncentrací.

Infiltrace / zalití tkání do parafínu

Tato operace se provádí, aby se dehydratační médium nahradilo infiltračním / inkluzním médiem. To dává tkáni dostatečnou tuhost pro vytváření tenkých a pevných řezů v důsledku dočasného ztvrdnutí tkání a dutin, které představuje. Nejpoužívanějším materiálem je histologický parafin.

Mikrotomie

Vzorky obsažené v parafinových blocích jsou rozděleny pomocí mikrotomu, díky kterému jsou řezy dostatečně tenké, aby byly pozorovány pod mikroskopem. Všechny morfologické struktury jsou po řezání zachovány tak, aby bylo usnadněno studium tkáně.

Řezy mají obecně tloušťku 1 až 30 mikronů. Často se používá několik typů mikrotomů, včetně stolního mikrotomu, zmrazování, kryostatu, rotace sklíčka a ultramicrotomu. Některé z nich mají speciální diamantové nebo skleněné čepele.

Barvení

Histologické řezy jsou obarveny, aby se usnadnilo pozorování a analýza různých buněčných složek.

Barviva a barvicí techniky se aplikují v závislosti na tom, které struktury se snadněji pozorují. Nejběžnějšími barvivy používanými v botanice jsou safranin "O", rychle zelený FCF, hematoxylin, oranžový G, anilinová modrá a toluidinová modrá. Výběr jednoho nebo druhého barviva závisí na iontové afinitě barviva se strukturou, která má být barvena.

Lze také použít kontrastní skvrny, jako je kombinace safraninu "O" a rychle zeleného FCF. Safranin barví kutinovou červeň, lignifikované stěny, jádra, chromatin a kondenzované taniny a suberin červenohnědý. Zatímco FCF skvrny, celulózové stěny vypadají namodralě a do cytoplazmy purpurově zelený tón.

Na druhé straně se látky barvené toluidinovou modří pohybují od tmavě modré / načervenalé po světle modrou / růžovou.

Histochemické testy

Histochemické testy se používají k odhalení molekul nebo skupin molekul přítomných ve studované tkáni a vyhodnocení jejich distribuce tkáně "in situ".

Tyto testy lze provádět pomocí chemických reakcí k detekci volných nebo konjugovaných uhlohydrátů a enzymatických histochemických testů, při nichž je detekována buněčná enzymatická aktivita i po chemické fixaci tkáně.

Konečný produkt této sady technik končí hodnocením histologické sekce připravené mikroskopickými nástroji. Lze použít optické nebo elektronické mikroskopy, buď skenování, nebo přenos. Mnoho z těchto znaků je velmi malé (ultrastrukturální nebo mikromorfologické).

Mezi další techniky patří macerace rostlinných tkání k oddělení jejich složek a jejich pozorování jednotlivě. Příkladem je macerace tkání, jako je dřevo, což usnadňuje pozorování tracheálních prvků a dalších struktur a provádí jejich podrobnou analýzu.

Reference

1. Beck, CB (2010). Úvod do struktury a vývoje rostlin: anatomie rostlin pro 21. století. Cambridge University Press.
2. Blanco, CA (Ed.). (2004). Čepel: vnější morfologie a anatomie. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., & Pombal, M. (2017). Atlas zvířecí a rostlinné histologie. Rostlinné tkáně. Katedra funkční biologie a zdravotnictví. Fakulta biologická Univerzita Vigo. Španělsko. 12pp.
4. Osorio, JJ (2003). Mikroskopie aplikovaná na botaniku. Teoreticko-praktický kurz. Akademické oddělení biologických věd. Autonomní univerzita Juárez v Tabasco.
5. Raven, PH, Evert, RF, a Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Obrátil jsem se.
6. Sandoval, E. (2005). Techniky aplikované na studium anatomie rostlin (svazek 38). UNAM.