Anatomie und Morphologie der · PDF file1 Abschlussgewebe : Funktion, Charakteristika, Typen...
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Abschlussgewebe:
Funktion,
Charakteristika,
Typen
Epidermis
und Differenzierungen:
Spaltöffnungen, Haare
Anatomie und Morphologie der Pflanzen5. KurstagPflanzliche Gewebe:Dauergewebe II
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Markparenchym
Rindenparenchym
Festigungsgewebe
(Kollenchym; Sklerenchym)
Leitgewebe(Leitbündel)
Abschlussgewebe
Pflanzliche Gewebe (im Spross)
Grundgewebe
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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
*
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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
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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
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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
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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
*
*
*
*
*
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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
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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!