anatomie, histologie a embryologiecr-hana.upol.cz/cellbiol/bilder/ahe/ahe12.pdf · 2018-05-05 ·...
TRANSCRIPT
Anatomie, histologie a embryologie
Morfologická organizace rostlin ve vegetativní fáze
periklinální dělení
radiální antiklinální dělení
transverzální dělení
Pojmenování rovin buněčného dělení vzhledem k rovinám a povrchům
válcovitých rostlinných orgánů
Rostlinné pletiva: Z hlediska funkce a lokalizace
- Krycí pletiva
Epidermis Periderm
- Základní pletiva Parenchyma Collenchyma Sclerenchyma
- Vodivá pletiva Xylem Phloem
- Specializovaná pletiva
Trvalá pletiva
- Buňky derivované z meristemů, měnící svoji strukturu a metabolizmus
při získávání konečné funkce – při diferenciaci
Základní pletiva Parenchyma Collenchyma Sclerenchyma
Intercelulární prostory podle způsobu vzniku:
- schizogenní – rozpuštění střední lamely a oddělení buněk od sebe
- lyzigenní – lyze buněk
- rhexigenní – roztržení odumřelých pletiv
- schizolyzigenní nebo schizorhexigenní – kombinace vícerých způsobů
Rostlinné pletiva: Z hlediska proliferace
- meristematická pletiva - trvalá pletiva
Rostlinné pletiva:
http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html
Transverse section
pholem
Important structural tissues of many angiosperms
xylem
epidermis
parenchyma
collenchyma
sclerenchyma
Klasifikace meristémů:
•protomeristémy - embryonální meristémy, přetrvávající jako skupiny iniciál růstových
vrcholů kořenů a stonků. U některých vranečků, přesliček a většiny kapradin tvoří
protomeristém jediná velká terminála, nejčastěji tetraedrického nebo klínovitého tvaru
•primární meristémy - apikální (vrcholové) meristémy
•sekundární meristémy - kambium, felogen
•interkalární (vmezeřené) meristémy
•latentní meristémy – dělí se za určitých specifických podmínek (např. pericykl =
perikambium, z něhož vznikají postranní kořeny)
Stádia embryogeneze u Arabidopsis thaliana
Tissues
Meristems-> Tissues
procambium
primary pholem primary xylem pith
procambium cortex
Meristems
Immature leaf shoot apical meristem
ground meristem procambium protoderm
Spiral thickening
Shoot apical meristem
Apical meristems and primary
meristems in a root
Apical meristem and primary
meristems in a shoot
Leaf
primordia
Apical
meristem
at tip of
shoot
Apical
meristem
in lateral
bud
Ground
meristem
Protoderm
Procambium
Apical
meristem
Root cap
Apikální a primární meristémy stonky a kořene
Organizace protomeristémů v embryonálním stádiu, ve vyvíjejících se kořenech,
organizace kmenových buněk (stem cells) a klidového centra (quiescent center) v
apikálním meristému kořenu Arabidopsis thaliana.
Kořenový vrchol
Kořenový vrchol
Longitudinální a radiální anatomická struktura kořene
longitudinální zonace
radiální zonace
Elongation zone
Transition zone
Meristematic zone
Stem cell niche
Vasculature
Pericycle
Endodermis
Cortex
Epidermis
Lateral root cap
Columella root cap
Quiescent center and
initials
longitudinální
anatomická struktura
kořenové špičky
Organizace kmenových buněk (stem cells), klidového centra (quiescent centre) a
organizačního centra (orgnizing centre) v apikálních meristémech růstového vrcholu a
kořenu Arabidopsis thaliana.
růstové vrcholy
Key to labels
Dermal
Ground
Vascular
Cuticle
Bundle- sheath cell
Xylem
Phloem
Sclerenchyma fibers
Stoma
Upper epidermis
Palisade mesophyll
Spongy mesophyll
Lower epidermis
Cuticle Vein
Guard cells
(a) Cutaway drawing of leaf tissues
Primární a sekundární vodivá pletiva
http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html
Sieve Elements
Sieve cells - No sieve plates Sieve tube members - Sieve plates
Systémy pletiv vodivých a zpevňovacích (vaskulární systémy) jsou tvořeny vodivými
elementy dřeva a lýka a většinou také dřevním a lýkovým parenchymem a
sklerenchymem.
Vodivé elementy xylému (=dřeva):
-Tracheidy (= cévice) - protáhlé vřetenovité buňky (1 mm až několik mm dlouhé), v
místech styku tracheid nejsou ještě dokonalé perforace, evolučně původnější než
trecheje.
-Tracheje (= cévy) - protáhlé kapiláry (až několik metrů dlouhé) tvořené jednotlivými
tracheálními články. V místech styku tracheálních článků jsou buněčné stěny
perforovány – dokonalejší transport.
Vodivé elementy floému (= lýka):
- sítkové buňky - u výtrusných cévnatých rostlin a nahosemenných rostlin
- sítkovice - u krytosemenných rostlin
Tracheidy a tracheje plnící vodivou funkci jsou mrtvé, během jejich vývoje dochází k
úplné autolýze protoplastu (programovaná buněčná smrt - apoptóza).
V sítkových buňkách a sítkovicích zůstává zachován zbytek cytoplazmy
TYPY CÉVNÍCH SVAZKŮ
TYPY CÉVNÍCH SVAZKŮ
http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html
Vascular tissue in stems
dicot trees & shrubs
monocot grasses & lilies
collect annual rings
Dicot root in Cross Section
VE – vessel
SE – sieve element
CC – companion cell
Epidermis
Cortex
Endodermis
Vascular cylinder
Pericycle
Core of parenchyma cells
Xylem
Phloem
Endodermis
Pericycle
Xylem
Phloem
Dermal
Ground
Vascular
Key to labels
50 m
100 m 100 m
(a) (b) Root with parenchyma in the
center (typical of monocots)
Root with xylem and phloem in the center (typical of eudicots)
Porovnání histologické organizace kořenů
jednoděložných a dvouděložných rostlin.
Primární a sekundární vodivá pletiva
Primární a sekundární vodivá pletiva
• Primární xylém a floém – vzniká činností primárního apikálního meristému -
prokambia.
1. V nejmladších vrcholových rostoucích zónách stonků a kořenů vzniká nejprve
protofloém (přítok asimilátů) a později protoxylém (vodivé elementy vyztuženy
kruhovitě a spirálně – umožněn prodlužovací růst).
2. V určité vzdálenosti od vrcholu, v zóně kde již byl prodlužovací růst ukončen, se
diferencuje metafloém a metaxylém (vodivé elementy vyztuženy schodovitě =
žebříčkovitě, síťovitě nebo dvůrkatě). Metaxylém může vznikat centrifugálně od
protoxylému (protoxylém endarchní – stonky většiny rostlin) nebo cetripetálně od
protoxylému (protoxylém exarchní – kořeny, stonky plavuní).
• Sekundární xylém (deuteroxylém) a sekundární floém (deuterofloém) – vzniká
činností sekundárního meristému - kambia.
1. Kambium vzniká z pruhů prokambia (fascikulární kambium) a z parenchymatických
buněk dřeňových paprsků (interfascikulární kambium). Dělením buněk kambia
centripetálním směrem vzniká deuteroxylém, centrifugálním směrem deuterofloém a
vytváří se tak otevřené cévní svazky.
2. Sekundární tloustnutí osových orgánů
primární apikální meristémy stonku
primární apikální meristémy kořene
kambium
pericykl
interkalární meristémy
Lokalizace základních typů meristémů v rostlinném těle
dicot monocot
Dicot Stem
Shoot tip (shoot apical meristem and young leaves)
Axillary bud meristem
Root apical meristems
Vascular cambium
Cork cambium
Lateral meristems
Primary growth in stems
Epidermis
Cortex
Primary phloem
Primary xylem
Pith
Secondary growth in stems
Cork cambium
Cortex
Primary phloem
Secondary phloem
Vascular cambium
Secondary xylem
Primary
xylem
Pith
Periderm
Činnost vaskulárního a korkového kambia při sekundárním hrubnutí stonky
the secondary lineage
fascicular cambium
secondary xylem
vascular cambium
secondary phloem
cork cambium
ASSOCIATED WITH THE
VASCULAR BUNDLE
ONLY COMPLETE RING OF CAMBIUM
Development of the periderm sub-
epidermal layers
phellem
phellogen
phelloderm
The first periderm is
formed just beneath
the epidermis
phellem
phellogen phelloderm
a waterproof, fireproof
insulator
Činnost vaskulárního a korkového kambia při sekundárním hrubnutí stonky
Secondary Growth in Dicot Roots
Secondary Growth in Dicot Roots
vascular
Kořenová soustava
homorhizie
(fibrous root system) allorhizie
(tap root system)
Dicots
• Leaves have branched Veins
• Tap Roots
• Flower parts in 4’s & 5’s
• Seed has two parts (cotyledons)
• Vascular bundles are in a ring
Monocots
• Leaves have parallel Veins
• Fibrous Roots
• Flower parts in 3’s
• Seed has one part (cotyledon)
• Vascular bundles are scattered
- Organizované tělo semenných rostlin představuje sporofyt - fáze životního cyklu
- Sporofyt začíná splynutím gamét a vytvořením jednobuněčné zygoty, která se vyvíjí
v embryo v procese zvaném embryogeneze
- Embryogeneze zakládá organizaci těla celé rostliny
Střídání gametofytu (pohlavní generace) a sporofytu
(nepohlavní generace)
Soubor všech kališních (sepals) a korunních (petals) lupínků – perianth
Soubor všech tyčinek – androecium
Soubor všech pestíků - gynoecium
Květní orgány
• Květní části jsou uloženy v květním lůžku
• Květní obaly:
ROZLIŠENÉ – kalich
koruna
NEROZLIŠENÉ – okvětní plátky, okvětí
• Tyčinka - ♂: nitka prašník
• Pestík - ♀: blizna
čnělka
semeník
Květ
Semenné rostliny jsou heterosporické rostliny, mají dva druhy sporangií:
- Megasporangia – produkují se megaspóry – ovarium (semeník)
- Mikrosporangia – produkují se mikrospóry – anther (prašník)
Megasporangia
produkují se megaspóry
Mikrosporangia
produkují se mikrospóry
Vývin pylu:
Mikroskopogenéze – vývin mateřských buněk mikrospor (mikrosporocytů) na mikrosory
Vyžaduje meiózu
Mikrogametogenéze – vývin mikrospór na samčí gametofyt – pylové zrna
Vyžaduje mitózu
Proces tvorby samčích spor a gamet
1. Microsporogenesis
a. Occurs in anther regions called pollen sacs (microsporangia)
b. Microspore mother cells produce microspores (immature pollen grains) via
meiosis
2. Microgametogenesis
a. Microspores differentiate into pollen grains
1) Generative cell of microspore divides forming 2 sperm cells
2) Occurs during pollen germination
b. Mature male gametophyte (germinating pollen grains) consists of 3 cells, 2
of which are nonflagellated sperm
Proces tvorby samčích spor a gamet
Ontogenetický vývoj vajíčka
1. Megasporogeneze (ontogeneze haploidní megaspory)
2. Megagametogeneze (ontogeneze samičí gamety = oosféry v samičím gametofytu =
zárodečném vaku).
• Megasporogeneze: megaspora se vyvíjí z diploidní buňky nucellu (= archesporu,
sporogenního pletiva), z tzv. mateřské buňky megaspor (= megasporocytu).
• Redukčním dělením (meióza) megasporocytu vznikají čtyři haploidní buňky, z nichž
se obvykle vyvíjí jen jediná buňka, nejvíce vzdálená od klového otvoru, zatímco
ostatní tři buňky degenerují. Tato buňka představuje megasporu (= samičí výtrus).
• Megaspora vakuolizuje, polarizuje a zvětšuje svůj objem. Z této buňky se procesem
megagametogeneze vyvíjí zárodečný vak.
• Megagametogeneze: jádro megaspory se třikrát mitoticky dělí za vzniku
osmijaderného zárodečného vaku se čtyřmi polárními jádry na mikropylárním a čtyřmi
polárními jádry na chalazálním pólu.
• V další fázi dochází k celularizaci jader (vytváření buněk v zárodečném vaku).
• V chalazální oblasti se zformují tři antipody (buňky protistojné), v mikropylární oblasti
vzniká vaječný aparát, tvořený dvěma synergidami (buňky pomocné) a oosférou
(buňka vaječná, samičí gameta).
• Na obou pólech zůstává po jednom volném pólovém jádře. Pólová jádra splývají ve
střední části zárodečného vaku v jedno centrální diploidní jádro zárodečného vaku.
Megasporogeneze a megagametogeneze u anatropického vajíčka.
Megasporogeneze = vznik čtyř haploidních megaspor redukčním dělením (= meiózou).
Megasporocyt = nucellátní diploidní mateřská buňka megaspor
Megagametogeneze = vznik samičího gametofytu (= zárodečného vaku) se samičí
gametou (= oosférou) trojnásobným mitotickým dělením megaspory.
Megasporogeneze a megagametogeneze
Vývoj samčích a samičích gamét v květných orgánech
SOUHRN
A schematic depiction of Arabidopsis floral structure, male and female (D-E) gametophytes, and the
pollination process.
(D) An early stage ovule with integument, nucellus, and the megaspore mother cell. (E) A mature female
gametophyte at stage 6 with seven cells: one egg cell, two synergids, a central cell, and three antipodals. (F)
Pollen tubes grow toward the ovules for fertilization.
Vývoj samčích a samičích gamét v květných orgánech
Spermatické buňky při dvojitém oplodnění u Arabidopsis Krok 1: Uvolnění spermatických buněk z pylové láčky do samičího gametofytu. Jedna buňka synergid při tomto procesu degeneruje
Krok 2: Fáze imobility. Po dopravení zůstávají spermatické buňky na hranici mezi oosférou a centrální buňkou (okolo 7 min)
Krok 3: Dvojité oplodnění - spermatické buňky fuzují s buňkou určení (plasmogamy). Jádra spermatických buněk pokračují v pohybu
k jádrům gamét a dochází k jejich splývání, karyogamy
model of double fertilization
Vývoj samčích a samičích gamét v květných orgánech
embryogeneze
SOUHRN
Stádia embryogeneze u Arabidopsis thaliana.
Stavba semene jedno- a dvouděložných rostlin