2019-11-12

1

MORFOLOGIA

FUNKCJONALNA

ROŚLIN

Tkanki przewodzące i układ

przewodzący

Plan wykładu

1. TKANKI PRZEWODZĄCE

KSYLEM (drewno) roślin okrytonasiennych

pochodzenie, powstawanie

elementy strukturalne ksylemu

ontogeneza

różnice protoksylem – metaksylem – ksylem wtórny

FLOEM (łyko) roślin okrytonasiennych

pochodzenie, powstawanie

elementy strukturalne floemu

ontogeneza

różnice protofloem – metafloem – floem wtórny

2. FILOGENEZA ELEMENTÓW PRZEWODZĄCYCH

3. TYPY WIĄZEK PRZEWODZĄCYCH

4. FILOGENEZA UKŁADU TKANEK PRZEWODZĄCYCH

– TEORIA STELARNA

5. UKŁAD TRANSPORTOWY (PRZEWODZĄCY)

2019-11-12

2

TKANKI PRZEWODZĄCE

DREWNO (KSYLEM) TRANSPORTUJE

WODĘ I SOLE MINERALNE

ŁYKO (FLOEM) TRANSPORTUJE

ZWIĄZKI ORGANICZNE - ASYMILATY

TKANKI PRZEWODZĄCE ROŚLIN OKRYTONASIENNYCH

tkanki stałe niejednorodne

elementy strukturalne

KSYLEM (drewno) FLOEM (łyko)

gr. xylos (drewno) gr. floios (kora)

- naczynia (tracheje) - rurki sitowe

- cewki (tracheidy) - komórki towarzyszące

- włókna drzewne - włókna łykowe

- miękisz drzewny - miękisz łykowy

2019-11-12

3

CECHY WSPÓLNE

- wspólne obu tkankom są DWA typy komórek:

1. MIĘKISZOWE 1A. MIĘKISZ ŁYKOWY 1B. MIĘKISZ DRZEWNY - JEDYNY ŻYWY ELEMENT DREWNA! ROLE: PRZEWODZENIE 1. transport promienisty

2. funkcja spichrzowa

2. SKLERENCHYMATYCZNE 2A. WŁÓKNA ŁYKOWE - JEDYNY MARTWY ELEMENT ŁYKA! 2B. WŁÓKNA DRZEWNE ROLA - WZMACNIAJĄCA (układ wzmacniający)

KSYLEM (drewno) roślin okrytonasiennych

ONTOGENEZA

(kolejność w rozwoju osobniczym)

protoksylem (drewno wczesne)

prokambium

metaksylem (drewno późne)

kambium ksylem wtórny

2019-11-12

4

KSYLEM (drewno) roślin okrytonasiennych

POCHODZENIE, POWSTAWANIE

ksylem pierwotny (protoksylem i metaksylem)

- z prokambium w merystemie wierzchołkowym pędu

- z pleromu (= prokambium) w merystemie wierzchołkowym

korzenia

ksylem wtórny

z kambium w łodydze lub korzeniu

Ksylem pierwotny

2019-11-12

5

CZŁON NACZYNIA

zanik poprzecznych ścian komórkowych

↓ szybszy transport przez

POR = OTWÓR !

N A C Z Y N I E

=

z e s p ó ł

k o m ó r e k

BUDOWA NACZYŃ JEDNO NACZYNIE = zespół WIELU

martwych komórek,

tzw. CZŁONÓW NACZYNIA ułożonych w

szeregi,

tworzące długie i cienkie rureczki

Przeciętna długość naczynia – 10 cm,

u Robinia – 1 m,

u Quercus – 2 m,

u lian – 3-5 m

SPRAWNY TRANSPORT w naczyniu →

częściowy lub całkowity zanik ścian

poprzecznych między członami

Kolejne stadia rozwoju

członu rurki naczyniowej

2019-11-12

6

Wybrane elementy

drewna

Pinus Malus Quercus Malus Alnus

Quercus

pierścieniowate spiralne drabiniasto

jamkowate

jamkowane

parenchyma

Typy naczyń

2019-11-12

7

spiralne drabiniasto jamkowate

jamkowane

parenchyma

TYPY NACZYŃ

WYRÓŻNIANE NA PODSTAWIE RODZAJU ZGRUBIEŃ

ŚCIANY WTÓRNEJ → skorelowane ze średnicą naczynia

•Zgrubienia

przeciwdziałają zapadaniu

się naczyń, gdy przy silnej

transpiracji spada w nich

ciśnienie.

•Dzięki takiej budowie

z łatwością oddają i

przyjmują wodę w

kierunku bocznym

Naczynia = tracheje w mikroskopie skaningowym

2019-11-12

8

2019-11-12

9

JAMKA

cewka jamkowana

BUDOWA CEWEK JEDNA CEWKA = JEDNA MARTWA, WYDŁUŻONA

KOMÓRKA

TRANSPORT z cewki do cewki odbywa się WYŁĄCZNIE przez

JAMKI W ŚCIANIE KOMÓRKOWEJ

2019-11-12

10

CEWKI NACZYNIA

ściana końcowa rurki naczynia

przekrój podłużny

jamki

tracheidy (Pinus sp.)

2019-11-12

11

Drewno sosny

cewka

jamki lejkowate

miękiszowy promień rdzeniowy

OGRÓD BOTANICZNY W KEW

2019-11-12

12

OGRÓD BOTANICZNY W KEW

Dlaczego woda w roślinie porusza się z różną szybkością?

• Pnącza 100-150 m/godz.

• Rośliny zielne 10-60 m/godz.

• Drzewa i krzewy liściaste 4-44 m/godz.

• Dąb 20-45 m/godz.

• Drzewa iglaste 1-1,4 m/godz.

2019-11-12

13

porównanie struktury

PROTOKSYLEM METAKSYLEM KSYLEM WTÓRNY ...............................................................................................................................................................................................

CEWKI I NACZYNIA

o małych średnicach duże średnice duże średnice

pierścieniowate siatkowate jamkowate

spiralne jamkowate

(drabinkowate) .............................................................................................................................................................................................

MIĘKISZ DRZEWNY

liczny nieliczny nieliczny

(przenośnikowy) ...............................................................................................................................................................................................

WŁÓKNA DRZEWNE

brak liczne bardzo liczne

2019-11-12

14

FLOEM (łyko) roślin okrytonasiennych

ONTOGENEZA

(kolejność w rozwoju osobniczym)

protofloem (łyko wczesne)

prokambium

metafloem (łyko późne)

kambium floem wtórny

FLOEM (łyko) roślin okrytonasiennych

POCHODZENIE, POWSTAWANIE

• floem pierwotny (protofloem i metafloem)

- z prokambium w merystemie wierzchołkowym pędu

- z pleromu (= prokambium) w merystemie wierzchołkowym

korzenia

• floem wtórny

z kambium w łodydze lub korzeniu

2019-11-12

15

ELEMENTY FLOEMU

OKRYTOZALĄŻKOWYCH pozostałych grup

● rurki sitowe (z członów) ● komórki sitowe

● komórki przyrurkowe

● miękisz łykowy ● miękisz łykowy

● włókna łykowe (składnik martwy)

FUNKCJE FLOEMU

1.PRZEWODZĄCA (asymil.) →rurki sitowe + kom. przyrurkowe (ALBO komórki sitowe), miękisz łykowy 2. SPICHRZOWA → miękisz łykowy 3. MECHANICZNA → głównie włókna łykowe 4. Możliwość tworzenia FELLOGENU - miękisz łykowy

2019-11-12

16

BUDOWA RUREK

SITOWYCH

Jedna RURKA SITOWA =

zespół wielu żywych

komórek,

tzw. CZŁONÓW RURKI

SITOWEJ, tworzących rurę

FLOEM

Paprotniki

Nagonasienne

Dwuliścienne

drzewiaste

Dwuliścienne zielne

Jednoliścienne

komórka sitowa

człony rurek sitowych

2019-11-12

17

FLOEM

pola sitowe

komórki

przyrurkowe

rurki sitowe

Vitis sp. floem

przekrój poprzeczny

Vitis sp. floem

przekrój podłużny

2019-11-12

18

Cucurbita sp. floem

przekrój poprzeczny

Cucurbita sp. floem

przekrój podłużny

KOMÓRKI PRZYRURKOWE =

= KOMÓRKI TOWARZYSZĄCE

Mają:

● mniejsze rozmiary

● ściany pierwotne,

niezmodyfikowane

● typowy protoplast, m.in. jądro

komórkowe

● wspólne pochodzenie z członem

rurki sitowej

ROLA:

wspomagają funkcje życiowe

CZŁONÓW RUREK SITOWYCH

2019-11-12

19

porównanie struktury

PROTOFLOEM METAFLOEM FLOEM WTÓRNY ...............................................................................................................................................................................................

RURKI SITOWE

o małych średnicach duże średnice duże średnice .............................................................................................................................................................................................

KOM.TOWARZYSZĄCE

brak występują występują ..............................................................................................................................................................................................

MIĘKISZ ŁYKOWY

liczny nieliczny nieliczny

(przenośnikowy) ...............................................................................................................................................................................................

WŁÓKNA ŁYKOWE

nieliczne z prokambium, dość liczne dość liczne

lub z przekształcenia

miękiszu protofloemu

Użyłkowanie blaszki liściowej

= nerwacja liścia

= wiązki przewodzące

2019-11-12

20

FILOGENEZA (rozwój rodowy, ewolucja) ELEMENTÓW

PRZEWODZĄCYCH

rośliny niższe – brunatnice pierwsze oznaki specjalizacji funkcjonalnej

w obrębie tkanek rzekomych – „nibysita”

mszaki – wyspecjalizowany tylko gametofit - hydroidy; leptoidy

widłaki, paprocie, skrzypy

– floem niezróżnicowany,

– ksylemie tylko cewki; wyjątkowo naczynia

- np. u widliczki (Selaginella), orlicy (Pteridium aquilinum)

nagonasienne

– ksylem - tylko cewki + miękisz

wyjątkowo + naczynia (gniotowe - Gnethinae, przęśl – Ephedra) –

floem - długie komórki sitowe + komórki albuminowe+ miękisz

okrytonasienne – wyspecjalizowanie funkcjonalne elementów strukturalnych ksylemu i floemu

ELEMENTY PRZEWODZĄCE U PŁONNIKA

2019-11-12

21

HYDROIDY I LEPTOIDY U PLONNIKA

TYPY WIĄZEK PRZEWODZĄCYCH

radialna

łyko zewnętrzne

łyko wewnętrzne

kolateralna zamknięta kolateralna otwarta bikolateralna otwarta

koncentryczna - hadrocentryczna

koncentryczna - leptocentryczna

łyko kambium wiązkowe

drewno

drewno

łyko

2019-11-12

22

wiązka KOLATERALNA ZAMKNIĘTA

PĘD WIELU ROŚLIN JEDNOLIŚCIENNYCH

floem ksylem

wiązka KOLATERALNA OTWARTA

PĘD WIELU ROŚLIN DWULIŚCIENNYCH

floem KAMBIUM WIĄZKOWE ksylem

2019-11-12

23

Wiązka kolateralna

otwarta

wiązka BIKOLATERALNA OTWARTA

pęd niektórych roślin dwuliściennych,

np. dyniowate, psiankowate

floem zewnętrzny

KAMBIUM

WIĄZKOWE

ksylem

floem wewnętrzny

2019-11-12

24

Wiązka bikolateralna w łodydze Cucumis sp.

wiązka RADIALNA = PROMIENISTA W KORZENIU

floem

ksylem

2019-11-12

25

floem ksylem floem ksylem

fragment wiązki wiązka

HADROCENTRYCZNEJ LEPTOCENTRYCZNA

( u paproci ) ( u konwalii )

wiązki KONCENTRYCZNE PĘDU niektórych roślin

ksylem (drewno)

floem (łyko)

Wiązka hadrocentryczna w ogonku liściowym orlicy pospolitej

2019-11-12

26

Wiązka koncentryczna - leptocentryczna

floem (łyko)

ksylem (drewno)

Konwalia majowa

łyko drewno

Zmiana układu tkanek przewodzących w strefie przejściowej

pomiędzy korzeniem a łodygą

2019-11-12

27

Układ tkanek przewodzących

oraz ślady i luki liściowe w łodygach

syfonostela

typ I

syfonostela

typ II eustela ataktostela

Jakie typy wiązek przewodzących występują w

poszczególnych organach ?

RADIALNA =PROMIENISTA

KOLATERALNA OTWARTA

KOLATERALNA ZAMKNIĘTA

BIKOLATERALNA , np.

dynia,

ziemniak

2019-11-12

28

STELA = WALEC OSIOWY

Zespół tkanek przewodzących wraz z towarzyszącymi im

tkankami miękiszowymi i wzmacniającymi, tworzący pewną

całość położoną w centralnej części łodygi lub korzenia.

TEORIA STELARNA

Różne typy walca osiowego (typy stel), które różnią się

układem wiązek przewodzących, wykształciły się w toku

ewolucji pędu roślin naczyniowych.

TYPY STEL - EWOLUCJA

2019-11-12

29

TYPY STEL

PROTOSTELA

AKTYNOSTELA S. amfifloiczna

SYFONOSTELA

S.Ektofloiczna

S. wielocykliczna

PLEKTOSTELA (POLISTELA)

DIKTIOSTELA

EUSTELA

ATAKTOSTELA

Różne typy stel

jednoliścienne

nagonasienne

dwuliścienne

paprocie paprocie

psylofity

paprocie

2019-11-12

30

drewno

łyko

AKTYNOSTELA U WIDŁAKÓW

(także wymarłe widłaki)

AKTYNOSTELA

AKTYNOSTELA W WALCU OSIOWYM KORZENIA

(budowa pierwotna)

floem (łyko)

ksylem (drewno)

2019-11-12

31

Przekrój poprzeczny przez

łodygę widłaka z plektostelą

PLEKTOSTELA

Płytkowate pasma drewna

są poprzedzielane i

otoczone łykiem

Syfonostela wielocykliczna

(polistela) w kłączu orlicy

pospolitej

skórka pasmo komórek o

zgrubiałych ścianach

ksylem

floem

endoderma

merystele

pasmo sklerenchymy

Syfonostela

amfifloiczna

Syfonostela

ektofloiczna

SYFONOSTELA

2019-11-12

32

Walec osiowy typu eustela

w łodydze rośliny zielnej

Walec osiowy typu eustela

w łodydze rośliny zdrewniałej

EUSTELA

Występowanie:

skrzypowe, rośliny

nagozalążkowe,

okrytonasienne (tylko

dwuliścienne)

ATAKTOSTELA

Występowanie: okrytonasienne (tylko jednoliścienne)

2019-11-12

33

Dzięki gradientowi potencjału wodnego, począwszy

od gleby, poprzez roślinę powstaje SIŁA SSĄCA

TRANSPIRACJI

Rodzaje transportu

SYMPLASTOWY

na bazie ciągłości protoplastu komórek

APOPLASTOWY

na bazie ciągłości wody (dzięki siłom spójności wody - kohezji

cząsteczek H2O - wiązanie wodorowe) w ścianach

komórkowych, przestworach komórkowych i w martwych

komórkach w tym przede wszystkim w naczyniach i cewkach

MEMBRANOWY

przez plazmalemmę, między symplastem a apoplastem

transport membranowy występuje w każdej TKANCE - jest on

jednak wolny (mało wydajny)

Szybki transport membranowy występuje tylko w wymianie między elementami

przewodzącymi a innymi tkankami uczestniczą w nim wyspecjalizowane

KOMÓRKI PRZENOŚNIKOWE

2019-11-12

34

W ewolucji roślin lądowych wykształcił się

DLUGODYSTANSOWY transport

a) symplastowy - poprzez ciągi elementów sitowych.

Transportowanymi substancjami są: SACHAROZA,

pochodne cukrów: D-mannitol, sorbil, specyficzne białka,

mRNA, hormony roślinne

b) apoplastowy (superapoplastowy)- poprzez ciągi elementów

trachealnych (cewki, naczynia)

SYMPLAST I

APOPLAST

wakuola

jądro

cytoplazma

jamki z plazmodesmami

wnętrze martwej komórki

ściana wtórna

ściana pierwotna

2019-11-12

35

Schemat wzajemnego

przenikania się symplastu i

apoplastu wodnego we fragmencie korzenia

Drogi przepływu wody z kory

pierwotnej do elementu trachealnego w korzeniu

2019-11-12

36

miękisz asymilacyjny

„załadunek” cukrów

do floemu w liściu

Mechanizm

transportu w

komórkach

floemu

ŹRÓDŁO

(komórki liścia)

komórki

towarzyszące

rurka

sitowa

biegnąca

przez całą

długość

rośliny

ODPŁYW

(komórki korzenia)

sacharoza

woda

2019-11-12

37

Biel i twardziel

Wcistki w naczyniach

Tworzenie twardzieli

2019-11-12

38

Tkanki przewodzące w łodydze zielnej