10- Anatomie a morfologie rostlin

říše - ROSTLINY

podříše Biliphyta

(červené rostliny)

-řasy s primitivními

chloroplasty

podříše Viridiplantae

(zelené rostliny)

oddělení

Glaucophyta

oddělení

Rhodophyta

(ruduchy)

•oddělení zelené řasy

(Chlorophytae)

•oddělení streptofyty

(Streptophytae)

• parožnatky

• mechorosty

• vyšší rostliny

Morfologie rostlin

CytologieRostlinná vs. živočišná buňka

• buněčná stěna, střední lamela,

plasmodesmata

• plastidy – chloroplasty, chromoplasty,

leukoplasty, vakuoly, inkluze

• ? intermediální filamenta, lyzosom,

centrosom

Plasmodesmy

Symplast – cytoplasmatické kontinuum

Apoplast – buněčné stěny a

mezibuněčné prostory

Plasmodesmy – cytoplasmatické

spoje

- průměr kolem 50nm, až několik

tisíc v buňce

- desmotubulus - endoplasmatické

retikulum

Plastidy- vývoj z proplastidů v

meristematických pletivech

- dvojitá membrána

- dělí se při dělení buněk

-přechod z jednoho typu v

druhý – zrání paprik, šípků,

zelenání nadzemní části

kořene mrkve

chloroplasty chromoplasty

- thylakoidy – grana – stroma

- škrobová zrna (chloroplasty,

amyloplasty)

chloroplasty

chromoplasty

Buněčné inkluze šťavelan vápenatý,

křemičitany

volně plovoucí

řasy

sedenterní

řasy

mechorosty

kapraďorosty

cévnaté

rostliny

Přechod rostlin z vody na souš

Stélka – (Thallus)

• vegetativní tělo jednobuněčných a mnohobuněčných organizmů

• postrádá diferencovaná pletiva, růst zajištěn iniciálou

• obvykle chybí spojení buněk pomocí plasmodesmat

• nejsou členěny na kořen, stonek a listy, ale podobnou funkci mají

rizoidy, kauloid a fyloidy

Kormus (Cormus)

• tělo kvetoucích rostlin a kapraďorostů

• potřeba diferenciace po přechodu

rostlinstva z vody na souš

• tělo tvořeno soubory pletiv

• vegetativní orgány, reprodukční

orgány

Pletivo

• Komplex buněk společného původu, buňky různého tvaru a

funkce, které však slouží určité hlavní funkci

• Pletiva nepravá

– chybí střední lamela

– plektenchym (shluk houbových vláken)

• Pletiva pravá– střední lamela

– buňky morfologicky a fyziologicky rozrůzněny

– cévnaté rostliny, ale i stélky kapraďorostů, mechorostů

Střední lamela – pektinové látky – rozklad způsobí maceraci

Klasifikace pletiv

1) podle stádia vývoje:• dělivá – meristematická

• trvalá – krycí, vodivá, základní

• neomezený růst rostlin – lokalizovaný (vs. difusní růst u

živočichů) adaptabilita rostlin

• meristémy – nediferencované, organizované dělení, vznik

populací buněk

• izodiametrické, lehce protáhlé

velká jádra, velké množství cytoplasmy, proplastidy

• absence velkých vakuol

• tenká buněčná stěna

• absence mezibuněčných prostorů

• totipotence buněk

• buněčný cyklus – regulován v rámci

celé rostliny

• může být i v klidovém stádiu

PRIMÁRNÍ MERISTÉM – prvotní dělivé

pletivo, dělivá aktivita ustává:

• protoderm (dermatogen) – systém

krycích pletiv

• prokambium – vznik vodivých pletiv

• základní meristém – vznik základních

pletiv

SEKUNDÁRNÍ MERISTÉM –

obnovením dělivé aktivity trvalých pletiv

– kambium a felogen

Equisetum

• iniciála iniciála + derivát

• iniciály – kmenové buňky rostlin

• iniciály procházejí opakovaně

buněčným cyklem

PROTOMERISTÉM – původní dělivé

pletivo, vývoj z embryonálních buněk,

složen z iniciál

TUNIKA

KORPUS

• 1-2 řady buněk na povrchu

• pouze antiklinální dělení

• dělení všemi směry

• z korpusu vznikají střední

pletiva stonku

• nerozliší se u nahosemenných

•Embryo• v diferencovaném pletivu

embrya lze pozorovat

základy všech budoucích

pletiv a orgánů

apikální meristém

prýtuděloha

(na povrchu protoderm)

hypokotyl

(střed – prokambium)

apikální meristém

kořene

embryo dvouděložné rostliny

primární

rostlinné tělo

• Klasifikace meristémů podle polohy

1. Apikální meristémy– na vrcholech prýtů i kořenů

hlavních, postranních, adventivních

– hlavní zdroj růstu rostlin

– fylogeneticky – získal na významu pro vystoupení rostlin z vodního prostředí na souš (nevýhoda – snadné napadení herbivory)

Apikální meristém prýtu– velikost a tvar závisí skupině rostlin

malé – trávy (90 μm), největší cykas

(3,5 mm)

Arabidopsis thaliana – huseníček rolní

Oblíbená experimentální rostlina biologů

jeden z nejmenších

genomů mezi rostlinami

5 chromozómů

27 000 genů

35 000 proteinů

genové manipulace

(T-DNA insertní mutanti)

krátká vegetační doba

Zelený fluoreskující protein (Green fluorescent

protein – GFP) a glukuronidasa

Aequorea victoria

Nobelova cena

za chemii, 2008Martin Chalfie,

Osamu Shimomura, a

Roger Y. Tsien

glukuronidasa - GUS

WUSCHEL (WUS) – funkce kmenových

buněk

CLAVATA (CLV) – jen v buňkách tuniky

negativní zpětná vazba vede k

lokalizované expresi genu WUS

Základ fylotaxe již ve vzrostném

vrcholu

Fibonacciho posloupnost

- “zlatý“ úhel – 137,5°

Apikální meristém kořene

• na povrchu kryt čepičkou

• iniciály se dělí dvěma směry

• klidové centrum

čepička

apikální meristém

statocyty

statolity

diktyosomy

• Klasifikace meristémů podle polohy

2. Laterální meristémy

• sekundární růst – druhotné tloustnutí rostlinných orgánů, rovnoběžné s povrchem orgánů

• produkují druhotná/sekundární pletiva, která vytvářejí druhotné/sekundární tělo

– kambium – sekundární pletiva vodivá

– felogen – sekundární pletiva krycí

3. Interkalární meristémy

• např. na bázi stonkových internodií trav

• deriváty apikálního meristému, které se od něj oddělily zónami trvalých buněk

4. Další meristémy – bazální, marginální

Lokalizace sekundárního meristému

Rostliny

dvouděložné

Rostliny

jednoděložné

Laterální

kambium

felogen

Interkalární

Další typy meristémů:

marginální, bazální

Klasifikace pletiv

1) podle stádia vývoje:• dělivá – meristematická

• trvalá – krycí, vodivá, základní

• parenchym

• kolenchym

• sklerenchym

• xylem

• floem

• epidermis prýtu

• epidermis kořene

• periderm

Klasifikace pletiv

2) Podle typu buněk

– jednoduchá – např. parenchym, kolenchym, sklerenchym

– složená – nejméně dva typy buněk

Základní typy trvalých

pletiv:

1-parenchym

2-prozenchym

3-kolenchym

4,5-sklerenchym

nástěnná cytoplasma

vakuola

Kolenchym

• “kolla“ – řecky lepidlo

• pletivo tvořené živými buňkami s nerovnoměrně ztloustlou buněčnou stěnou, často protáhlé buňky

• pouze v primárním těle

• funkce – především mechanická odolnost pletiv, ale mohou i fotosyntetizovat

• buněčná stěna obsahuje velké množství pektinů a vody pružnost

• v podpovrchových vrstvách stonků

a řapíků, listových čepelí, podél

vodivých drah

• pochází z parenchymatických buněk

reverzibilní meristém

Sklerenchym• mechanické pletivo s rovnoměrně ztloustlou sekundární

buněčnou stěnou – ukládá se poté, co buňka přestane růst,

mimo místa, kudy prostupují plasmodesmy

• i u buněk parenchymatických a kolenchymatických a cévních

elementů – sklerifikace

• stěny se často lignifikují, protoplast často odumírá

• vyskytují se jednotlivě nebo v malých skupinách

– sklerenchymatická vlákna

– sklereidy

sklereidy

Vlákna

• většinou se diferencují přímo z meristematických buněk

• pruhy nebo válce ve stoncích, v primární kůře, pericyklu, pochvy

kolem cévních svazků

• dlouhé špičaté buňky, elastická vlákna, lignifikovaná

• vznikají při koordinovaném růstu,

kdy střed buňky přestává růst, ale

konce pokračují

• nejdelší popsané buňky u rostlin 55

cm Boehmeria nivea

• vlákna zůstávají často živá

• bavlník – trichomy na osemení;

Agave sisalana -sklerenchymatická

pochva cévních svazků

Sklereidy

• vznikají většinou z parenchymatických buněk

• méně ohebné než vlákna

• shluky – idioblasty v základních pletivech, souvislé masy

Interceluláry(mezibuněčné prostory)

Lyzigenní interceluláry (siličné kanálky) z oplodí citroníku

Aerenchym

Klasifikace pletiv

1) podle stádia vývoje:• dělivá – meristematická

• trvalá – krycí, vodivá, základní

• parenchym

• kolenchym

• sklerenchym

• xylem

• floem

• epidermis prýtu

• epidermis kořene

• periderm

• povrch rostlinného těla

• ochrana a komunikace s vnějším

prostředím

• primární pokožka – z protodermu

• kryje listy celý život – stonky při

druhotném tloustnutí tvoří periderm

borka dřevin

Pokožka prýtu

• ochrana před vysýcháním,

regulovaná výměna plynů, výdej

vodní páry – transpirace

• vnější stěny ztloustlé – kutin, vosky

• nemají chloroplasty, velké vakuoly

obsahují flavonoidy – pohlcování UV

Epidermis

Pokožka kořene – rhizodermis

• nejsou průduchy

• mladší části – intenzivní příjem vody a živin - kořenové

vlásky – jednobuněčné absorpční trichomy

• životnost pouze několik dní, zóna se posouvá směrem k

vzrostnému vrcholu

• starší – lignifikace, suberinizace, kutinizace

Průduchy (stomata)• výměna plynů, transpirace

• průduchová štěrbina - vznik schizogenně

• pohyb svěracích buněk

• nejvíce v listové epidermis – i více než 100/ mm2 (1-2 % pokožky)

• květní obaly, plody i

semena – ale tam

nebývají funkční

Mikrofotografie průduchů z plochy a v řezua – epidermis, b – svěrací buňky

c – průduchová štěrbina, d - mezofyl

Zeleně svítí α-tubulin značený GFP

Funkce průduchů – regulace transpirace

• Kompromis mezi fotosyntézou a vypařováním (transpirací)

Otvírání průduchů – závisí na turgoru

vakuol svěracích buněk.

Regulace vstupem (otvírání) a

výstupem (zavírání) draselných iontů

do svěracích buněk.

Lenticely - čočinky- v druhotném krycím pletivu –

v korku

Chlupy – trichomy

• u většiny vyšších cévnatých rostlin – vytvářejí je pokožkové buňky

• funkce - ochrana před nadměrným osluněním a odparem (většinou

mrtvé buňky), škůdci, požerem živočichy

• vznik – z některých buněk pokožky – prostým vychlípením

• jednobuněčné, nebo dělením vícebuněčné

• žláznaté – jsou sekrečními strukturami – silice éterické oleje,

odpuzují býložravce, přitahují opylovače, vylučují nektar, přebytečné

soli, lapací slizy a trávicí enzymy u masožravých rostlin (tentakule)

• žahavé trichomy kopřiv – jasná obranná funkce

• mrtvé –sklerenchymatické

Emergence – povrchové struktury vznikající za účasti pokožky a

hlouběji ležících pletiv – trny

Papily - jsou jednoduché vychlípeniny vnější buněčné stěny

epidermálních buněk

Trichomy: sekreční a žahavý

papily na korunních lístcích macešky

Trichomy

Příklady trichomůzleva: divizna, hlošina, muškát

tentakule – Drosera sp.Origanum majorana Olea europeana

Korek

• Epidermis může přežívat i několik let – objem pletiv se

zvětšuje – její funkci přebírá korek

• Korek – produkt sekundárního dělivého pletiva –

felogénu

• Felogen – odstředivě – korek; směrem do středu

druhotnou kůru – feloderm periderm

Klasifikace pletiv

1) podle stádia vývoje:• dělivá – meristematická

• trvalá – krycí, vodivá, základní

• parenchym

• kolenchym

• sklerenchym

• xylem

• floem

• epidermis prýtu

• epidermis kořene

• periderm• primární vodivá pletiva

vznik z prokambia

• sekundární vodivá

pletiva

vznik z kambia

pletivo

složené

vice typů buněk – parenchym, kolenchym, sklerenchym

(sklerenchymatická vlákna)

Buňky xylému – cévní elementy

- tracheidy – cévice

- tracheje – cévy – vznik z tracheálních

článků cév – programovaná buněčná smrt

šířka 10-200 μm šířka 10 μm

perforační deska

Struktura stěn cévních

elementů

- Nerovnoměrné tloustnutí

(kolenchymatického typu)

Tečky

Cévice (tracheidy) u nahosemenných rostlin

Schéma dvůrkaté ztenčeniny z

tracheid nahosemenných rostlin

Vznik transpiračního proudu v listech

Vzestupný tok vody xylémem

Transport vody a látek xylémem

• Transport proti gravitační síle

• Podílí se na něm:

Kořenový vztlak – ve stélé (středním

válci) se akumulují ionty → klesá vodní

potenciál → pohyb vody z kůry do stélé

Transpirace - tah směrem k listům – v

xylému vzniká negativní tlak (podtlak) v

Soudržnost vodního sloupce – koheze

mezi molekulami vody a adheze vody na

stěny xylému.

• sítková buňka (A)

• sítkové políčko (1)

• článek sítkovice s průvodními

buňkami (B)

• sítková deska (2)

• průvodní buňky (3)

Sítkové elementy:

1. sítkové buňky

2. sítkovice

Přestup sacharózy do sítkovice

Transport látek floémem

• Transport cukrů (sacharóza až v 30% konc.), minerální látky, aminokyseliny,

hormony, mRNA

• Z místa tvorby do místa spotřeby nebo uskladnění – asimiláty, na jaře i

vzestupný tok ze zásobních orgánů (z hlíz, cibulí, atp.)

• Sacharóza do floému – symplastem, někdy i v kombinaci s apoplastem –

aktivní transport – protonové pumpy

• Pohyb floémem – tlakový tok

Cévní svazky

uzavřený otevřený

jednoděložné rostliny dvouděložné rostliny

Cévní svazky

kolaterální

(bočný)

nejčastější v prýtech semenných

rostlin

bikolaterální

(dvojbočný)

tykvovité, lilkovité

radiální

(paprsčité)

kořeny krytosemenných rostlin v

prvním roce

koncentrické

(soustředné)dřevostředný – hadrocentrický

(kapraďorosty)

lýkostředný –leptocentrický

(oddenky a hlízy jednoděložných

rostlin)

Dendrochronologie

Borovice osinatá

Pinus aristata

stáří 4 750 let

Uspořádání cévních svazků na průřezu stonkem

Primární stavba stonku

Primární stavba kořene

Casparyho proužky

1. Protostélé

2. Stelátní

protostélé

3. Aktinostélé

4. Pseudoeustélé

5. Plektostélé

6. Ektofloické

sifonostélé

7. Arthrostélé

8. Eustélé

9. Ataktostélé

10. Amfifloické

sifonostélé

(solenostélé)

11. Polystélé

Vývoj středního válce - stélé

protostélé

Klasifikace pletiv

1) podle stádia vývoje:• dělivá – meristematická

• trvalá – krycí, vodivá, základní

• parenchym

• kolenchym

• sklerenchym

• xylem

• floem

• epidermis prýtu

• epidermis kořene

• periderm

Pletiva základní

• vyplňují prostor mezi krycími a

vodivými pletivy

• představuje většinu hmotnosti rostliny

• funkce:

– asimilační (mezofyl listu)

– zásobní (hlízy oddénky)

– vodní pletivo (sukulentní rostliny)

– mléčnice

– vyměšovací pletiva - vylučování vody –

hydatody (vodní skuliny)

transferové

buňky

hydatody

• gutace – při vysokém

kořenovém vztlaku

• přeměněné průduchy

• epithem – mezi svazkem

cévním a hydatodou

Pletiva vyměšovací

- vodní skuliny – hydatody

- mléčnice

- nektaria - medníky

Gutace – vylučování vody nebo roztoků

při nízké transpiraci a dostatečné energii

Výsledkem působení kořenového vztlaku

Nektária - medníky

Článkovaná mléčnice ze

stonku máku (Papaver sp.)

Mléčnice

• produkty specializovaného

metabolizmu rostliny – ochranná

funkce

• dlouhé, pružné trubice, často

větvené

• nemají transportní funkci

• nástěnná cytoplasma, četná jádra

• vakuola - voda, alkaloidy,

glykosidy, oleje, kaučuk, kleje,

barviva, lipidy

•nečlánkované – morušníkovité,

pryšcovité, svlačcovité

• článkovité – síť – mákovité,

hvězdicovité