Anatomie, histologie a embryologie

Transkript

1 Anatomie, histologie a embryologie

2 Témata: - Kořen, kořenový vrchol, kořenový meristém - Základní radiální a longitudinální zonace kořene - Primární růst kořene a sekundární tloustnutí - Zakládání a vývin laterálních kořenů, typy kořenových systémů

3 Kořenový systém rostlin Základní morfologické členění výhonku (nadzemní části) Základní morfologické členění kořene (podzemní části)

4 Struktura a funkce kořenů Penetrace do půdy, ukotvení rostliny, větvení Příjem vody a minerálních látek Vedení vody a minerálních látek do nadzemní části rostlin Gravitropický růst Zásobní funkce Vztah rostliny s půdní mikroflórou a mikrofaunou

5 Kořenový vrchol Základní longitudinální struktura a organizace kořenového vrcholu z pohledu činnosti primárních meristémů

6 Kořenový vrchol - boční kořen odlupující se buňky boční kořenové čepičky - kořenová čepička - - sliz kotvící, absorpční a ochranní funkce kořene v půdě

7 Kořenový vrchol Schéma organizace dělení, prodlužování a diferenciace buněk pletiv v růstovém apexu kořene

8 closed open Roots can have open or closed organization at the root tip. How a root tip is organized can best be seen with a median longitudinal section. Closed organization means that the files of cells that arise from the root tip can be traced back to meristematic layers, or histogens. For example, the vascular tissue in this diagram can be clearly traced back to a single layer of cells. This histogen is called the plerome. The ground tissue in this drawing originates from a layer called the periblem, and the epidermis and the root cap both share a histogen layer which is called the calyptrogen/dermatogen complex. In open organization, the cell files cannot be traced back to a single, distinguishable layer.

9 Kořenový vrchol Apikální meristém a z něho derivovány regiony v kořenu Equisetum. Jediná apikální buňka trojúhelníkového tvaru je zdrojem všech částí kořene a kořenové čepičky

10 Kořenový vrchol Apikální meristém a z něho derivovány regiony v kořenu Picea. Všechny části kořene a kořenové čepičky pocházejí z jedné skupiny iniciál.

11 Kořenový vrchol Apikální meristém a z něho derivovány regiony v kořenu Raphanus. Základem všech částí kořene a kořenové čepičky jsou tři vrstvy iniciál. Epidermis má společný původ s kořenovou čepičkou. Na bočních stranách kořenového meristému jsou odděleny periklinálními buněčnými stěnami.

12 Kořenový vrchol Apikální meristém a z něho derivovány regiony v kořenu trávy Stipa. Základem všech částí kořene a kořenové čepičky jsou tři vrstvy iniciál. Diferencuje se meristém kořenové čepičky, calyptrogen. Epidermis má společný původ s kortexem.

13 Kořenový vrchol Apikální meristém v kořenu Nicotiana. Uzavřená organizace meristému s třemi samostatnými vrstvy iniciál. Epidermis a kořenová čepička vznikají z iniciály c, centrální cylindr z iniciály a, kortex z iniciály b.

14 Kořenový vrchol Apikální meristém v kořenu Zea. Uzavřená organizace meristému s třemi samostatnými vrstvy iniciál. Epidermis a kortex vznikají z iniciály b, centrální cylindr z iniciály a, kořenová čepička z calyptrogenu.

15 Kořenový vrchol Longitudinální organizace kořenového apexu Nicotiana tabacum (A) and Zea mays (B). Ilustrace dvou odlišných metod původu epidermis. A, epidermis se separuje od kořenové čepičky periklinálními buněčnými děleními. B, epidermis pochází ze stejné iniciály jako kortex prostřednictvím periklinálního dělení buňky derivované z iniciály kortexu.

16 Kořenový vrchol Apikální meristém v kořenu Allium sativum. Otevřená organizace meristému. Regiony různých pletiv se spojují ve společné skupině iniciál.

17 Kořenový vrchol Organizace protomeristémů v embryonálním stádiu, ve vyvíjejících se kořenech, organizace kmenových buněk (stem cells) a klidového centra (quiescent center) v apikálním meristému kořenu Arabidopsis thaliana.

18 Kořenový vrchol Organizace kmenových buněk (stem cells) a klidového centra (quiescent center) v apikálním meristému kořenu Arabidopsis thaliana.

19 Kořenový vrchol Organizace kmenových buněk (stem cells) a klidového centra (quiescent center) v apikálním meristému kořenu Arabidopsis thaliana.

20

21 Kořenový vrchol Organizace kmenových buněk (stem cells), klidového centra (quiescent centre) a organizačního centra (orgnizing centre) v apikálních meristémech růstového vrcholu a kořenu Arabidopsis thaliana.

22 Kořenový vrchol Organizace kmenových buněk (stem cells), klidového centra (quiescent centre) a organizačního centra (orgnizing centre) v apikálních meristémech růstového vrcholu a kořenu Arabidopsis thaliana.

23 Kořenový vrchol Modelování organizace apikálního meristému kořene Arabidopsis thaliana z mikroskopických dat studia rostoucích kořenů.

24 Longitudinální a radiální anatomická struktura kořene longitudinální zonace Kořenový vrchol radiální zonace

25 Kořenový vrchol Longitudinální a radiální anatomická struktura kořene

26 Elongation zone longitudinální anatomická struktura kořenové špičky Transition zone Vasculature Meristematic zone Pericycle Endodermis Cortex Epidermis Stem cell niche Lateral root cap Quiescent center and initials Columella root cap

27 Kořenový vrchol schematické znázornění typických tvarů buněk v jednotlivých zónách kořene barevné znázornění distribuce vývojových zón v epidermě kořene Longitudinální anatomická struktura kořene

28 radiální histologická struktura kořene Kořenový vrchol stéla pericykl endodermis cortex (primární kůra) epidermis lateral root cap (boční čpička)

29 Kořen longitudinální histologická struktura kořene

30 Kořenový vrchol Využívání molekulárních markerů ke studiu organizace a vývoje apikálního meristému kořene Arabidopsis thaliana.

31 kořenová čepička, sliz-produkující buňky kořenové čepičky a jeho hromadění v apexu usnadňuje pronikání kořene do půdy a chrání jeho pletiva před mechanickým, chemickým a biotickým poškozením Mucilage Slough Cells

32 Gravitropism root tip senses gravity auxin hormone is produced auxin accumulates on lower side growth is inhibited on lower side root curves downward kořenový vrchol je místem percepce gravitropického signálu a místem realizace gravitropického růstu kořene.

33 Gravitropism kořenový vrchol je místem percepce gravitropického signálu a místem realizace gravitropického růstu kořene.

34 Gravitropism Endodermis ve stonku je místem percepce gravitropického signálu a místem realizace gravitropického růstu.

35 Gravitropism kořenový vrchol je místem percepce gravitropického signálu a místem realizace gravitropického růstu kořene.

36 Gravitropism kořenový vrchol je místem percepce gravitropického signálu a místem realizace gravitropického růstu kořene.

37 Gravitropism * * * * kořenový vrchol je místem percepce gravitropického signálu a místem realizace gravitropického růstu kořene.

38 Diferenciace protoxylému a metaxylému v rostoucím kořenu Kořenový vrchol protoxylém metaxylém

39 Diferenciace vodivých pletiv v rostoucím kořenu Kořenový vrchol

40 radiální struktura kořene Symplastic Apoplastic Transport vody a v ní rozpuštěných látek v rámci kořene a apolpastické bariéry.

41

42 The Casparian Strip

43 endodermis xylem inside cortex outside The endodermis is thus responsible for selective mineral uptake. minerals cannot go between cells minerals must go through cells suberinwaxy barrier to apoplastic movement cell membrane proteins (active transporters) determine which minerals may be taken up

44 casparyho proužky

45 Dicot root in Cross Section VE vessel SE sieve element CC companion cell

46

47 Kořenový vrchol Akumulace auxinu v buňkách pericyklu při iniciaci bočných kořenů.

48 Lateral root development in Zea mays A meristem develops from parenchyma cells latent meristem (pericycle) and the lateral root grows out through the cortex

49 Iniciace bočních kořenů Akumulace auxinu v buňkách pericyklu při iniciaci bočných kořenů.

50 Iniciace bočních kořenů Akumulace auxinu v buňkách pericyklu při iniciaci bočných kořenů.

51 Lateral root development in Arabidopsis thaliana

52 Arabidopsis lateral root development 0 I II III IV V High auxin concentration

53 Iniciace bočních kořenů Akumulace auxinu v buňkách pericyklu při iniciaci bočných kořenů.

54 Lateral Roots Arise from the Pericycle of the Stele

55 Arabidopsis lateral root development

56 Arabidopsis lateral root development

57 Arabidopsis lateral root development

58 Arabidopsis lateral root development

59 Arabidopsis lateral root development

60 Arabidopsis lateral root development

61 Arabidopsis lateral root development

62 Napojení vodivých pletiv bočných kořenů na vodivé dráhy primárního kořene.

63 Napojení vodivých pletiv bočných kořenů na vodivé dráhy primárního kořene.

64 Kořenová soustava Kořenový systém, skládající se z adventivních kořenů, nazýváme homorhizie. Tento typ kořenové soustavy je fylogeneticky starší, nacházíme ho i u kapraďorostů, ale především je typický pro jednoděložné rostliny. Zde kořeny sekundárně netloustnou a mají téměř stejnou velikost a tvar. Druhým typem kořenového systému je tzv. allorhizie, kdy je vytvořen hlavní (kůlový) kořen a postranní kořeny, které vznikají postupně od báze kůlového kořene k jeho vrcholu (apexu). Tato kořenová soustava je běžná u nahosemenných a dvouděložných rostlin.

65 Kořenová soustava allorhizie (tap root system) homorhizie (fibrous root system)

66 Kořenová soustava

67 Tap root and Fibrous (Diffuse) Root Systems Both arise from radicle

68 Comparison of Root Systems

69

70 Monocot vs dicot anatomy Root: Dicot, < 6 phloem patches, no pith

71 Monocot vs dicot anatomy Root: Monocot, many phloem and xylem patches, pith present

72 100 m (a) Root with xylem and phloem in the center (typical of eudicots) 50 m Epidermis Cortex Endodermis Vascular cylinder Pericycle Core of parenchyma cells Xylem Phloem Endodermis Pericycle Xylem Phloem 100 m (b) Root with parenchyma in the center (typical of monocots) Key to labels Dermal Ground Vascular Porovnání histologické organizace kořenů jednoděložných a dvouděložných rostlin.

73 Porovnání histologické organizace kořenů jednoděložných a dvouděložných rostlin.

74 Secondary Growth in Dicot Roots

75 Secondary Growth in Dicot Roots vascular