SprossachsePrinzipielle Struktur und Zelltypen

Ontogenie und Phylogenie

D-Praktikum Anatomie der Pflanzen

Marcus Koch, Christoph Dobeš

HIP, Abteilung Biodiversität und Pflanzensystematik

SprossSpross = das System aus Achse (=Sprossachse, Caulom) und Blatt

Die SprossachseSprossachse ist neben dem Blatt und der Wurzel eines der drei morphologischen Grundorgane der Höheren Pflanzen

Grundprozesse der Ontogenie: Zellteilung in Meristemen Zunahme des Zellvolumes

Ausdifferenzierung/Spezialisierung der Zellen Organisation zu Geweben

Die Lage und Herkunft von Meristemen ist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung und Differenzierung des Pflanzenkörpers

Apikalmeristem – primäres Wachstum, primäre Gewebe

Vaskuläre Kambien, Phellogen – sekundäres Wachstum, sekundäre Gewebe

SprossSpross

räumliche und zeitliche Komponenten der Entwicklung

Esau 1965, Fig. 1.3

http://www.puc.edu/Faculty/Gilbert_Muth/art0062.jpg

Ontogenie der Leitelemente

(a) Primäres und (b) sekundäres Xylem

(a) geht auf Prokambium zurück

Proto- und Metaxylem

Protoxylem differenziert sich in im Streckungswachstum befindlichen Sproß oder früher aus

Metaxylemelemente werden erst nach Abschluß dieser Phase initiiert

sekundäre Wände als Ringe, Schrauben, Netze oder „Porenzylinder“ ausgebildet – die Reihung spiegelt die Ontogenese der Elemente wieder (Proto- > Metaxylem)

(b) Xylem des sekundären Dickenwachstums: Bildung aus fazialem (Derivat des Pro kambiums) und interfazialem Kambium

Esau 1969 Abb 69

Berberis vulgaris – Blatt längs

Tüpfeltrachee

Schraubentrachee

Esau 1960

Tetrastigma – Sproß quer

Esau 1969, Abb. 76Esau 1969, Abb. 66

Elemente des Xylems

Axiale Elemente

Leitelemente - WasserleitungTracheidenTracheen

Fasern - FestigkeitHolzfasern

Parenchym - Speicherung

Radiale Elemente Parenchym (Markstrahlen)

Tracheide und Trachee

lignifizierte Sekundärwände, tot

Trachee in Anlehnung an die Ähnlichkeit mit Tracheen der Insekten (Sanio, 1863)

untereinander durch Wanddurchbrechungen verbunden > Zusammenschluß zu durchgehenden, röhrenförmigen Leitelementen (Gefäß – bis 5m Länge) über Perforationsplatte (ephedroid, retikulat oder leiterförmig; einfach)

Tracheiden fehlen Perforationen (Kontakt über Hoftüpfel) – Wasserleitung durch Zellwandmembranen

Esau 1969

Esau 1960 Fig.8.6.

VVV abb. tracheiden

Phylogenie der Leitelemente

Tracheiden sind die primitiveren Elemente, die alsausschließlicher Typ in meisten Farnen und Gymnospermen

Tracheen treten als abgeleitete Zelltypen in den(1) Gnetopsida: Gnetum(2) Angiospermen: meisten Dikotylen und den Monokotylen(3) Pteriopsida: Pteridium(4) Lycopodiopsida: Lycpodiaceae, Selaginellaceae(5) Equisetopsidahinzu

Parallelevolution in den genannten Gruppen

In (2), (3) und (4) entstanden die terminalen Durchbrechungen der Tracheen aus Porenfeldern mit leiterförmiger Anordnung der Tüpfel

> Verkürzung der Zellen, Vergrößerung des Zellquerschnittes, Waagrechtstellung der polaren Zellwände

Parallel mit der Spezialisierung auf den Wassertransport erfolgt die Entwicklung von Holzfasern als Stützelemente.

Die sukzessiven Entwicklungsstadien der Leitelemente blieben in den abgeleiteten Gruppen erhalten.

Pryers et al. 2004 – Amer.J.Bot. 91: 1583

Anordung der Gefäßbündelim Sproß

Stelärtheorie – Auffassung der Einheit aus Leit- und Grundgewebe als eine evolutionäre Einheit

SteleStele = Gefäßsystem + Grundgewebe (+ Perizykel)

Protosteleursprüngliche Gefäßpflanzen (zB Rhynia, Judendstadien der Farne)

EusteleMagnoliidae und Eudikotyledonen

AtaktosteleMonokotyledonen

Restliche: Pteridopsida

Strasburger, 35. Auflage

Stelentypen in Stelentypen in PteridophytenPteridophyten

Handbuch der Pflanzenanatomie, VII, 3

Die Grundvariationen der Sprossachse ergeben sich aus der Anordnung und deren ontogenetischen Abwandlung von Grund- und Leitgewebe

wesentliche Typen in den Dikotylen

Sekundäre AbwandlungenVerlust der Tracheen in Wasserpflanzen einigen Sukkulenten und Parasiten

Strasburger, 35. Auflage

SchnittebenenSchnittebenen

http://www.puc.edu/Faculty/Gilbert_Muth/art0059.jpg

Material:

Pinus – jung, altMazerationspräparatMonokotyle mit konzentrischen GefäßbündelnFarn

perforation – pit

Leitelemente = trachery elementsTrachee = Gefäßelement = vessel elementGefäß = vesselTracheide = tracheidePerforationsplatte = perforation plate

Notizen:Proto-/Metaxylem: Metaxylem dichter (mit Holzfasern, Protoxylem reich an parenchymProtoxylem wird im Rahmen des Streckungswachstums zerissenProtoxylem Ring-und Spiraltracheen; Metaxylem Spiral., Netz- und „pitted“ Tracheen

perforation – pit

Leitelemente = trachery elementsTrachee = Gefäßelement = vessel elementGefäß = vesselTracheide = tracheidePerforationsplatte = perforation plate

perforation – pit

Leitelemente = trachery elementsTrachee = Gefäßelement = vessel elementGefäß = vesselTracheide = tracheidePerforationsplatte = perforation plate

Esau 1960Esau 1960