1

Abschlussgewebe:

Funktion,

Charakteristika,

Typen

Epidermis

und Differenzierungen:

Spaltöffnungen, Haare

Anatomie und Morphologie der Pflanzen5. KurstagPflanzliche Gewebe:Dauergewebe II

2

Markparenchym

Rindenparenchym

Festigungsgewebe

(Kollenchym; Sklerenchym)

Leitgewebe(Leitbündel)

Abschlussgewebe

Pflanzliche Gewebe (im Spross)

Grundgewebe

3

Übersicht: Pflanzliche Gewebe

Bildungsgewebe (Meristeme) Dauergewebe

1. Apikalmeristeme ( )

2. Meristemoide

3. Kambien

1. Grundgewebe (Parenchyme)

2. Festigungsgewebe

3. Abschlussgewebe

4. Leitgewebe

Sekretionsgewebe

Absorptionsgewebe

Reproduktive Gewebe

später

heute

später

heute

später

teilungsbereite, undifferenzierte Zellen

ausdifferenzierte Zellen mit spezialisierter Funktion

*Heute: Strukturen/Zellen im Abschlussgewebe mit Sekretions- bzw. Absorptionsfunktion

*

später

*

4

Abschlussgewebe

Grenzschicht: Kontakt zur Umwelt

als äußere Häute grenzen Abschlussgewebe oberirdische Pflanzenorgane von der Außenwelt ab

Abschlussgewebe können auch innere Häute sein, die bestimmte Gewebe voneinander abgrenzen

Ein Abschlussgewebe kann primärer oder sekundärerNatur sein:

• geht primär von einem Apikalmeristem aus

• kann in einem späteren Stadium des Wachstums sekundär von einem Kambium ausgehen

5

Abschlussgewebe

primär

sekundär

Periderm

äußeres

RhizodermisExodermis

inneres

Endodermis

Abschlussgewebe: Typen

aus: Braune/Leman/Taubert: Pflanzenanatomisches Praktikum I

Epidermis

heute:Wurzel

SprossBlatt

Spross

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Abschlussgewebe: Funktionen

Schutz:Gegen mechanische Beschädigungen und gegen abiotischen und

biotischen Einwirkungen von außen

Durch stark Zellwände, Ein- oder Auflagerungen, sowie differenzierte Zellstrukturen

Kontrollfunktion:Über den Durchtritt von Wasser und Gasen

Durch Oberflächenbeschaffenheit, sowie die Ausprägung bestimmter Zellstrukturen

Sonst:Schutz vor UV-Licht

Anlocken von Insekten

Durch Farbstoffe (z.B. Anthocyane)

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Epidermis

Definition:Einschichtiges (d.h. eine Zelllage dickes) primäres Abschlussgewebe

der oberirdischen Pflanzenorgane (Spross, Blätter)

Funktionen:

• Schutz gegen mechanische Einwirkung und gegenEinwirkung von abiotischen und biotischen Umweltfaktoren

• Verhinderung von Austrocknung

• Vermittlung von Gasaustausch

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Epidermis

Charakteristika:

• lückenlose, verzahnte Zellschicht

• nach außen verdickte Zellwand mit hydrophoben Ein- und Auflagerungen zur Verhinderung von Wasserverlust

• Spaltöffnungen zur Kontrolle von Gasaustausch (CO2-Einstrom; Wasserdampf-Ausstrom)

• trägt oft Haare zu vielen Zwecken (Schutz, Sekretion, Aufnahme)

• Zellen weisen keine Chloroplasten auf(außer die Schließzellen der Spaltöffnungen!)

Lotus-Effekt: geringe Benetzbarkeit der Blattoberfläche

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aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum

Fraßschutz(„bewaffnetes“ Haar)

Mechanischer Schutz

(verdickte, verzahnte Zellwände nach außen)

Kontrolle des Gasaustauschs(Spaltöffnung)

Verdunstungsschutz(hydrophobe Ein- und

Auflagerungen)

Blattoberfläche von Loasa spec. (Südamerika)

Charakteristika der Epidermis

10aus: Nultsch: Allgemeine Botanik

Epidermiszellemit welligem Verlauf der Seitenwände; keine Chloroplasten

Stark verdickteäußere Zellwand

Epidermis – schematischer Aufbau

CuticulaAuflage auf der Zellwand: von der Zelle ausgeschieden

Verzahnung der Zellen: „puzzleartig“ zusammengesetzt

Oberflächenriefung

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Epidermis – Feinstruktur der Außenwand

Cuticula:Besteht aus Cutin, in das Wachse eingebettet sind.Auflagerung auf der Zellwand: Komponente werden durch die Zellwand ausgeschieden und miteinander auf der Zellober-fläche vernetzt

Nicht cutinisierte Zellwand:(verdickt, nur Zellulose)

VerdunstungsschutzMechanische Stabilität

Cuticularschicht:Äußere Schicht der Zellwand wird inkrustiert (eingelagert) mit Cutin

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Wasserabweisende Verbindungen der Epidermis

Cutin:amorphe Polyester aus langkettigen Hydroxy-, Epoxy- und Oxosäuren

mit gesättigten und ungesättigten Mono-und Dicarbonsäuren

Wachse:Monoester langkettiger aliphatischer Fettsäuren mit langkettigen

aliphatischen und cyclischen Alkoholen

Zur Bildung der Cuticula werden die Bestandteile des Cutins in der Epidermiszelle synthetisiert, durch die Zellwand ausgeschieden und auf der Zelloberfläche vernetzt. Wachse werden auch ausgeschieden und in dem Cutin-Matrix deponiert.

Bei der Entstehung der Cuticularschichten werden die äußeren Zellwandschichten unterhalb der Cuticula mit Cutin inkrustiert

Wachse können auch auf die Cuticula aufgelagert werden (epicuticulare Wachse)

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Epidermis:weitere Ausbildungen der Öberfläche

Das Flächenwachstum der Cuticula ist oft stärker als das der Epidermiszellen

Bildung von Cuticularleisten;Die Oberfläche ist gefältelt

(„Cuticularriefung“)

Epicuticulare Wachse können auch auf die Cuticula aufgelagert werden

Reflexion von Strahlung

Erhöhung von Wärmeaustausch

Herabsetzen der Benetzbarkeit

Reduktion von Fraßschäden

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Kursprogramm: Punkt #1

Aufbau der Epidermis

Objekt: Riemenblatt (Clivia nobilis, Amaryllidaceae)

Aufgabe: • Blattquerschnitt im Bereich der Epidermis

anfertigen

Schnitte ohne Anfärbung und nach Anfärbung mit Astrablau, Sudan III-Glycerin und Chlorzinkjod betrachten

• Aufbau von Epidermis und Cuticula betrachten

Anzufertigen ist:• eine beschriftete Detailzeichnung von einigen Epidermiszellen im

Verband mit Andeutung der darunterliegenden ParenchymzellenDarstellung der Cuticularschichten und der Cuticula!

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Cuticularschicht

Cuticula

nicht-cutinisierteZellwand

Mesophyll-Parenchymzellen(mit Chloroplasten)

Mittellamelle

Äußere Begrenzung der Zellwand

Riemenblatt-Epidermis

Cuticula

Cuticularschicht

nicht-cutinisierte Zellwand

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Anfärbung der Epidermis / Cuticula

Astrablau

Färbt nicht-verholzte und nicht-cutinisierte Zellwände (Cellulose ohne Einlagerungen) blau

Sudan III-Glycerin

Färbt Cutin der Cuticula und in der Zellwand (Cuticularschichten) orange-rot

Chlorzinkjod

Färbt nicht-cutinisierte Zellwände (Cellulose) blau bis violettCutin in der Zellwand braun-orangeCutin/Wachse auf der Zellwand (Cuticula) gelb-orange

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Anfärbung der Epidermis/Cuticula

Färbung mit Chlorzinkjod ist ein Direktverfahren

(wie mit Sudan III/Glycerin)

Schnitte werden direkt in das Färbereagenz gelegt (nicht vorher in Wasser

gesammelt!)

Der gefärbte Schnitt wird direkt in einen Tropfen des Färbreagenzes auf dem

Objekträger überführt und dann mit einem Deckglas zum Mikroskopieren

bedeckt

Schnitte können in ein Paar Tropfen Farbreagenz in einer kleinen Petrischale gesammelt werden!

ChlorzinkjodSudan III/Glycerin

aus: Wanner:

Mikroskopisch-Botanisches Praktikum

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Färbung: Chlorzinkjod

Färbung: Sudan-III-Glycerin

Riemenblatt-Epidermis

Zellwand ohne Einlagerungen

Cuticula

Färbung: Astrablau

Cuticular-schichten

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Cuticula

Cuticular-schichten

ZellwandNicht-cutinisierteZellwand

Riemenblatt (Clivia nobilis, Amaryllidaceae)Querschnitt durch das BlattDetailzeichnung einiger Epidermiszellen im Verband400x VergrößerungFärbung mit Astrablau, Sudan III/Glycerin und Chlorzinkjod

Blau mit AstrablauViolett mit Chlorzinkjod(wegen Cellulose)

Rot-orange mit Sudan III/GlycerinGelb-orange mit Chlorzinkjod(wegen Cutin)

Rot-orange mit Sudan III/Glycerin(wegen Cutin)Gelb-braun mit Chlorzinkjod(wegen Cutin/Cellulose)

dunne seitliche und innere Zellwände

Angrenzende Assimilations-parenchymzellen

Epidermiszellenstark verdickte äußere Zellwände

Chloroplasten

typische Zeichnung

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Differenzierungen des Epidermis

einzelne Epidermiszellen (Meristemoide) können sich teilen und zu Spaltöffnungen, Haaren und anderen Anhängen differenzieren

Meristemoide:

In Dauergewebe vereinzelt liegende Zellen mit Meristemcharakter (d.h. Fähigkeit zur Teilung)

Spaltöffnungen:

Kontrollierter Gasaustausch

Haare:

Verdunstungsschutz; Fraßschutz; Strahlungsschutz; Kletterhilfe;

Wasseraufnahme, u.a.

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Die Entstehung von Spaltöffnungen

aus: Nultsch: Allgemeine Botanik

Meristemoide

teilen sich innerhalb der Epidermis in zwei ungleiche Zellen.

Die kleinere Zelle teilt sich ein zweites Mal in zwei gleichartige Zellen.

Diese entwickeln sich zu Schließzellen.

22aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum

Epidermiszellen:- alle gleichartig geformt- „puzzleartig“ zusammengefügt- ohne Interzellularen- ohne Chloroplasten

Stoma (Spaltöffnung)- Schließzellen

- mit Chloroplasten- Spalt

Spaltöffnungsapparate im Epidermis der Blattunterseite

Aufsicht auf die untere Epidermis eines Christrosenblattes

23aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum

Aufbau des Spaltöffnungsapparats (Helleborus-Typ)

Cuticularleiste

Schließzelle

Zentralspalt(geschlossen)

Vorhof

Epidermiszelle

außen

innen

von außenbetrachtet

Atemhöhle

Protoplast mit Chloroplasten

Chloroplasten(als einzige Zellen der Epidermis!)

Kern

Aufsicht Querschnitt

Hinterhof

stark verdickte Wände

24

Funktionsweise der Spaltöffnung

Ungleich verdickte Wände der Schließzellen und Nachbarzellen bewirken bei

Turgorerhöhung ( Wasseraufnahme!) das Öffnen und bei

Turgorerniedrigung ( Wasserverlust!) das Schließen der Spaltöffnung!

geschlossen geöffnet

Atemhöhle

Hinterhof

Vorhof

Gelenk

Gelenk

25

Trockenheit

(Pflanzenhormon Abscisinsäure: ABA)

K+ Cl-Malat2- K+ Cl-Malat2-

Wasser

Wasser

Aufnahme von IonenTurgor hoch, Wasser strömt ein

Spaltöffnung öffnet

Verlust von IonenTurgor niedrig, Wasser strömt aus

Spaltöffnung schließt

aus: Weiler/Nover: Allg. Mol. Botanik

Turgor bedingt die Öffnung des Spaltes

*

*

*

*

*

„Nebenzellen“:spezielle spaltöffnungs-assoziierte Epidermiszellen

*

*

*

*

*

26

Kursprogramm: Punkt #2

Spaltöffnungsapparat

Objekt: Christrose (Helleborus niger, Ranunculaceae)

Aufgabe: • Blattflächenschnitt der Blattunterseite anfertigen

(Epidermis einritzen, Epidermis abziehen, in Ethanol kurz einlegen)

• Identifizierung eines Spaltöffnungsapparats unter dem Mikroskop

Auch Anordnung der Epidermiszellen beachten!

Anzufertigen ist:• eine beschriftete Zeichnung eines Spaltöffnungsapparats

(Schließzellen und Spaltöffnung) im Aufsicht, mit einigen angrenzenden Epidermiszellen

27aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum

Epidermiszelle Spalt (Zentralspalt)

Schließzelle

CuticularleisteVorhof

Cuticular-Riefung

Stoma (Spaltöffnung)

ChloroplastKern

Spaltöffnungsapparate Im Epidermis der Blattunterseite

„Puzzleartige“ Epidermiszellen!

Alle gleichartig geformt: keine besondere „Nebenzellen“

*

*

28aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum

Aufbau des Spaltöffnungsapparats (Helleborus-Typ)

Cuticularleiste

Schließzelle

Zentralspalt(geschlossen)

Vorhof

Epidermiszelle

außen

innen

von außenbetrachtet

Atemhöhle

Protoplast mit Chloroplasten

Chloroplasten(die einzigen Epidermis-zellen, die sie besitzen!)

Kern

Aufsicht Querschnitt

Hinterhof

stark verdickte Wände

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Verschiedene Ansichtsebenen der Spaltöffnung

1. Ebene 3. Ebene2. Ebene

CuticularleistenZentralspaltVorhof

Hinterhof

30Kern

Christrose (Helleborus niger, Ranunculaceae)Flächenschnitt der Blattunterseite: Aufsicht auf die untere BlattoberflächeZeichnung einiger Epidermiszellen mit Spaltöffnungen400x Vergrößerung

Chloroplasten

Stoma (Spaltöffnung)

Spalt (Zentralspalt)

Epidermis-zelle

Cuticular-Riefung

Schließzelle

Cuticularleiste

Vorhof

(Spalt offen)

(Spalt geschlossen)

Verzahnter Zusammenschluss

der Epidermiszellen

Die Mittellamellen der Epidermiszellen sind nicht sichtbar, die Zell-wände des Stomasauch nicht (Aufsicht!). Trotzdem wird zum Verständnis alles mit Zellwanddicke und Mittellamelle gezeich-net!

typische Zeichnung

31

Epidermis – Haare und Anhänge

Einzelne Zellen der Epidermis (Meristemoide!) differenzieren sich zu ein- oder mehrzelligen Haaren und Anhängen

Der Aufbau der Haare ist so vielfältig wie deren Funktion!

Drüsenhaar

BrennhaarEin- oder mehrzellige Haare

aus: Nultsch: Allgemeine Botanik

Haarsockel: aus Epidermis und

darunterliegendem Gewebe

einzellig, unverzweigt

einzellig, verzweigt

mehrzellig, verzweigt

Köpfchenhaar

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Einige Haare und ihre Funktionen

Haar mit WiderhakenInsektenabwehr

Hakenhaar auf einer RankeKletterhilfe

Sternhaare auf filzigem BlattLicht-, Verdunstungsschutz

Schuppenhaare auf OrchideenblattWasseraufnahme

aus: Wanner: Mikroskopisch-Botanisches Praktikum

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Kursprogramm: Punkt #3

Drüsenhaar

Objekt: Geranie (Pelargonium spec., Geraniaceae)

Aufgabe: • Querschnitt des Blattstiels anfertigen

- zu schneidendem Blattstielbereich nicht mit den Fingern anfassen!

• Drüsenhaar identifizieren; Aufbau betrachten

Anzufertigen ist:• eine beschriftete Zeichnung eines Drüsenhaars (möglichst mit

einer angeschnittenen Fußzelle) und einiger angrenzenden Epidermiszellen

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Ansicht und Aufbau eines Drüsenhaars

Sekret Cuticula

Köpfchenzelle= Drüsenzelle

Stielzellen

Epidermis

Fuß- oder Basalzelle

Querschnitt durch den Geranienblattstiel

aus: Wanner: Mikroskopisches-Botanisches Praktikum

Eher realistisch!

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Fußzelle hinter andere

Epidermiszellen

(Elektronen-mikroskopische

Aufnahme: z.T. Aufsicht,

z.T. Querschnitt)

Fußzelle im Querschnitt getroffen

Cuticula

Sekret

Kopf- (Drüsen-) zelle

Stielzellen

Fuß- (Basal-) zelle

Epidermiszelle

darunterliegende Kollenchymzelle

aus: Wanner: Mikroskopisches-BotanischesPraktikum

darunterliegende Kollenchymzelle

Eigene Aufnahme

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Sekret

Cuticula

Köpfchenzelle= Drüsenzelle

Stielzellen

Epidermiszelle

Fuß- oder Basalzelle

Zellwand

Zellwand stark verdickt

angrenzende Rindenzellen

Geranie (Pelargonium spec., Geraniaceae)Querschnitt durch den BlattstielDetailzeichnung eines Drüsenhaars mit angrenzenden Epidermiszellen400x Vergrößerung

Das Drüsenhaar wird in die Seitenansicht betrach-tet; die Fußzelle wird im Querschnitt der Epidermis wahrscheinlich nicht ge-troffen. Zum Verständnis wird aber alles gezeichnet, als ob es im Querschnitt erfasst wurde!

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Zusammenfassung der Aufgaben

1.: Detailzeichnung von einigen Epidermiszellen des Riemenblattes im Querschnitt

2.: Zeichnung einiger Spaltöffnungen der unteren Epidermis des Blattes der Christrose in Aufsicht

3.: Zeichnung eines Drüsenhaars in Seitenansicht an einem quergeschnitten Blattstiel der Geranie

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Viel Erfolg!