Anatomie, histologie a embryologie

Témata: - Systém vodivých pletiv - Xylém, typy xylémových buněk - Floém, typy a specializace floémových buněk http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html

Cévnaté rostliny (Tracheophytae) - v ontogenetickém vývoji převažuje sporofyt (nepohlavní, většinou diploidní generace produkující spory) nad gametofytem (pohlavní, většinou haploidní generace produkující gamety) - sporofyt cévnatých rostlin (kormus) je rozlišen na vegetativní a generativní orgány, které jsou tvořeny systémy pravých pletiv. Jednotlivými orgány probíhají cévní svazky, které vytvářejí vaskulární (vodivý) systém rostliny Svazky cévní jsou tvořeny částí: - dřevní, která zajišťuje transport vody a roztoků od kořenů směrem vzhůru - lýkovou, která zajišťuje transport látek vzniklých během fotosyntézy na místa spotřeby nebo do zásobních orgánů. Cévní svazek je od okolních pletiv oddělen pochvou (pericyklem), která je tvořena buňkami parenchymatickými nebo sklerenchymatickými Soubor cévních svazků obklopených základním pletivem tvoří ve stoncích a kořenech střední válec - stélé

Interdependent systems roots depend on sugars produced by photosynthetic leaves shoots depend on water & minerals absorbed from the soil by roots sugars water & minerals

Xylem brings water up from the roots to the shoots

Water Transport Root Pressure Capillary action Transpiration Water is drawn in root by osmosis. Excess water is pushed into xylem by pressure. This pressure push water up in xylem.

Capillary Action Since the adhesive force between water molecules and tube materials is larger than cohesive force between water molecules, water column is pulled up by adhesive force.

Water diffuse out Symplast, apoplast Diffusion evaporation

Glucose increase Stomata

Model of transpiration

Model of sugar transport

Model of plant transport

Systémy pletiv vodivých a zpevňovacích (vaskulární systémy) jsou tvořeny vodivými elementy dřeva a lýka a většinou také dřevním a lýkovým parenchymem a sklerenchymem. Vodivé elementy xylému (=dřeva): -Tracheidy (= cévice) - protáhlé vřetenovité buňky (1 mm až několik mm dlouhé), v místech styku tracheid nejsou ještě dokonalé perforace, evolučně původnější než trecheje. -Tracheje (= cévy) - protáhlé kapiláry (až několik metrů dlouhé) tvořené jednotlivými tracheálními články. V místech styku tracheálních článků jsou buněčné stěny perforovány dokonalejší transport. Vodivé elementy floému (= lýka): - sítkové buňky - u výtrusných cévnatých rostlin a nahosemenných rostlin - sítkovice - u krytosemenných rostlin Tracheidy a tracheje plnící vodivou funkci jsou mrtvé, během jejich vývoje dochází k úplné autolýze protoplastu (programovaná buněčná smrt - apoptóza). V sítkových buňkách a sítkovicích zůstává zachován zbytek cytoplazmy

Primární a sekundární vodivá pletiva http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html

Tracheary Elements Tracheids - Imperforate Vessels - Perforate Angiosperms (most) Gnetales A few Monilophytes

Primární a sekundární vodivá pletiva Tracheary Elements

Primární a sekundární vodivá pletiva Tracheary Elements http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html Formy sekundární buněčné stěny vystužující buňky xylému

Primární a sekundární vodivá pletiva Tracheary Elements http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html Perforace mezi sousedními xylémovými elementy

Vessel Tracheids 100 m Tracheids and vessels (colorized SEM) Pits Perforation plate Vessel element Vessel elements, with perforated end walls Tracheids

Heartwood & Sapwood

Kinds of Wood Heartwood - dead xylem cells that are often darker Sapwood - xylem that conduct water and minerals

Kinds of Wood Springwood - xylem cells that develop early in the growing season Summerwood - small, thickwalled xylem cells that develop later in the growing season

Sieve cells - No sieve plates Sieve Elements Sieve tube members - Sieve plates

Primární a sekundární vodivá pletiva Sieve Elements sieve tube companion cell sieve plate plasmodesmata living cells

Structure of phloem

Primární a sekundární vodivá pletiva Sieve Elements

Vznik sítkových elementů Příčný řez buňkou vyvíjejícího se (A) a plně vyvinutého (C) sítkového elementu tabáku.

Primární a sekundární vodivá pletiva Primární xylém a floém vzniká činností primárního apikálního meristému - prokambia 1. V nejmladších vrcholových rostoucích zónách stonků a kořenů vzniká nejprve protofloém (přítok asimilátů) a později protoxylém (vodivé elementy vyztuženy kruhovitě a spirálně umožněn prodlužovací růst). 2. V určité vzdálenosti od vrcholu, v zóně kde již byl prodlužovací růst ukončen, se diferencuje metafloém a metaxylém (vodivé elementy vyztuženy schodovitě = žebříčkovitě, síťovitě nebo dvůrkatě). Metaxylém může vznikat centrifugálně od protoxylému (protoxylém endarchní stonky většiny rostlin) nebo cetripetálně od protoxylému (protoxylém exarchní kořeny, stonky plavuní). Sekundární xylém (deuteroxylém) a sekundární floém (deuterofloém) vzniká činností sekundárního meristému - kambia 1. Kambium vzniká z pruhů prokambia (fascikulární kambium) a z parenchymatických buněk dřeňových paprsků (interfascikulární kambium). Dělením buněk kambia centripetálním směrem vzniká deuteroxylém, centrifugálním směrem deuterofloém a vytváří se tak otevřené cévní svazky. 2. Sekundární tloustnutí osových orgánů

Primární a sekundární vodivá pletiva

VASKULÁRNÍ SYSTÉM ROSTLINY Stelární teorie Stélé (z řeckého sloup): specificky uspořádaný soubor vodivých pletiv (cévních svazků) v rostlinném orgánu. V osových orgánech je stélé nejčastěji součástí centrálního cylindru (= středního válce) obklopeného endodermis, popř. škrobovou pochvou. Pokud není centrální cylindr anatomicky diferencován (např. oddenky kapradin, stonky většiny jednoděložných rostlin), probíhají cévní svazky rozptýleně celým orgánem. Stelární teorie: zabývá se popisem a fylogenetickým vývojem vaskulárních systémů cévnatých rostlin.

VASKULÁRNÍ SYSTÉM ROSTLINY Stelární teorie Typy stélé Protostélé: centrální hadrocentrický cévní svazek, vývojově nejstarší. Odvozený typ je plektostélé ve stoncích plavuní Aktinostélé: radiální cévní svazek v kořeni. V sekundárně tloustnoucích kořenech se mění v pseudoeustélé. Sifonostélé: stélé s centrálním kanálem (= sifonem). Polystélé: síť hadrocentrických cévních svazků v oddencích kapradin. Arthrostélé: do kruhu uspořádané, kolaterální, uzavřené cévní svazky ve stoncích přesliček. Eustélé: do kruhu uspořádané, kolaterální, otevřené (kambium) cévní svazky ve stoncích nahosemenných a dvouděložných krytosemenných rostlin. Ataktostélé: systém roztroušených, kolaterálních, uzavřených cévních svazků ve stoncích jednoděložných rostlin.

VASKULÁRNÍ SYSTÉM ROSTLINY http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html

VASKULÁRNÍ SYSTÉM ROSTLINY

- úplné svazky tvořené dřevem i lýkem - neúplné tvořené z jedné části TYPY CÉVNÍCH SVAZKŮ Koncentrické lýko a dřevo v soustředných kruzích, uzavřené cévní svazky, hlavně u nižších rostlin hadrocentrické dřevo uvnitř, lýko vně - kapraďorosty leptocentrické dřevo vně, lýko uvnitř oddenky jednoděložných Kolaterální = boční - uzavřené prokambium se vydiferencovalo na primární dřevo a prim. lýko, u rostlin, které druhotně netloustnou stonky jednoděložných a listy - otevřené část prokambia nevydiferencovaná, část se přeměnila v interfascikulární kambium (druhotné dělivé pletivo) mezi xylémem a floémem. Tvoří se z něho druhotné dřevo (deuteroxylém) a druhotné lýko (deuterofloém) u rostlin druhotně tloustnoucích Bikolaterální xylém obklopen ze dvou stran floémem, otevřené svazky, kambium se diferencuje mezi vnějším lýkem a dřevem, charakteristické pro tykvovité, lilkovité Radiální na určitém poměru se střídá dřevo a lýko, podle počtu X a F rozdělujeme svazky na monoarchní (jedno dřevo, jedno lýko), diarchní (2 dřeva, 2 lýka) polyarchní (více než 5Xa 5F, jednoděložné). Charakteristické pro kořeny v primárním stavu

TYPY CÉVNÍCH SVAZKŮ http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html

TYPY CÉVNÍCH SVAZKŮ

Svazky cévní

Svazky cévní uzavřené otevřené

Cross Section of a Leaf

Figure 35.18a Key to labels Dermal Ground Cuticle Sclerenchyma fibers Stoma Vascular Upper epidermis Palisade mesophyll Bundlesheath cell Xylem Phloem (a) Cutaway drawing of leaf tissues Guard cells Vein Cuticle Spongy mesophyll Lower epidermis

cross section of a monocot leaf Kranz anatomy parenchymatická pochva

Kranz anatomy

Fotosyntetická fixace CO 2 u C3 a C4 rostlin C4 plants differ from C3 plants by: (i) using two different cell types of mespophyll and bundle sheath cells (ii) employing two CO 2 fixation enzymes Ribulose bisphosphate carboxylase and phosphoenolpyruvate carboxylase (iii) the CO 2 is reduced twice

Root dicot

Root monocot

Dicot Stem

Vascular Tissue

Vascular Tissue Sunflower Stem

sclerenchyma phloem cambium xylem

cambium

collect annual rings Vascular tissue in stems dicot trees & shrubs monocot grasses & lilies

Vascular tissue in stems