Jsou uvedeny výsledky mikromorfometrické analýzy buněk listové čepele elodea (Elodea canadensis Michx.): plocha buněk horního a spodního povrchu listové čepele, lineární rozměry těchto buněk (šířka , délka, výška) a okrajové ostnaté buňky. Plochy a lineární rozměry buněk byly měřeny na příčných řezech listu a přímo na celé listové čepeli in situ.
morfologie rostlinných buněk
geometrie mezofylu
Elodea patří mezi jednoděložné, krytosemenné a vodní rostliny z čeledi. Hydrocharitaceae. Ve středním Rusku včetně moskevské oblasti je hojně zastoupen druh Elodea canadensis Michx. (Anacharis canadensis Planch.) v řekách, jezerech a rybnících [1, 3]. List Elodea je klasický předmět pro vzdělávací účely. Na tomto zařízení školáci a studenti studují stavbu živé rostlinné buňky, kruhový pohyb cytoplazmy a chloroplastů, obalování buněk v mezofylu listu atd. [4, 6]. V posledních letech je Elodea široce používána jako biotest při environmentálním monitorování znečištění vod, zejména těžkými kovy a radionuklidy [2, 10]. Elodea je navíc součástí vodních biocenóz hydrofytů a je zohledněna při popisu floristického složení různých území.
V tomto ohledu jsou morfometrické charakteristiky listové čepele Elodea za normálních podmínek a pod vlivem různých polutantů vodního prostředí důležité pro rozvoj systému environmentálních biotestů a použití jako morfologický parametr v taxonomii rodu Elodea.
Tento článek prezentuje výsledky měření hlavních morfometrických parametrů buněk listové čepele elodea canadensis Michx.
Materiál a metody výzkumu
Morfometrická anatomická analýza listů byla provedena pod mikroskopem MBS-10 s digitálním fotoaparátem Canon A-350. Příčné řezy byly připraveny ručně bez fixace nebo dalšího barvení. Mikromorfologie listové čepele byla studována pod inverzním mikroskopem Olympus XI vybaveným digitálním fotoaparátem Olympus-330 na výstupním optickém portu. Pro záznam pohybu cytoplazmy v mezofylových buňkách byla použita sestava skládající se z mikroskopu Olympus XI, 3-maticové HD GY101 videokamery (JVC, Japonsko) a průtokové mikrokamery [7]. Filmové snímky byly zachyceny pomocí desky a softwaru Pinnacle Studio v.9.
Pro finální přípravu fotografií a mikromorfometrickou analýzu byly použity programy Photoshop 7.0, CorelDRAW v.11.633, PhotoM v.1.21 (http://t_lambda.chat.ru) a ImageTool v.2.0. Statistická analýza dat byla provedena pomocí programu Statistica v.6.0
Výsledky výzkumu a diskuse
1. Obecný popis morfologie čepele listu Elodea
Četné články obsahují morfologické popisy Elodea сanadensis. Je dobře známo, že Elodea má rozvětvené stonky, které mohou být připojeny ke dnu nádrží, ale snadno se odlomí nebo odlomí a pokračují ve svém vývoji ve volně plovoucím stavu. Listy Elodea jsou malé, přisedlé, čárkovitě kopinaté s jednou centrální žilnatinou, umístěné na stoncích ve falešných přeslenech, 3-5 listů na přeslen. Okraj listu obsahuje ostnaté zuby, jejichž špičky směřují k vrcholu listové čepele. Nejmladší listy se nacházejí v horní části větví Elodea a obsahují buňky, jejichž stěny jsou tenké a v těsném vzájemném kontaktu. Buňky jsou vyplněny cytoplazmou a obsahují velké jádro a chloroplasty. U starších buněk je vakuola vysoce vyvinutá, zvětšuje se velikost chloroplastů [4, 6 atd.].
2. Rozměry listové čepele
V tabulce Obrázek 1 ukazuje hlavní rozměry listové čepele. Buňky mezofylu se táhnou v řadách podél centrální žíly; v „mladých“ listech je na horním povrchu listu 15-20 takových řad, ve „zralých“ listech – 30-50. V centrální žíle se počet podélných řad buněk pohybuje od 4 do 6. Buňky mezofylu a centrální žíly obsahují velké množství chloroplastů, které podstupují aktivní kruhový pohyb kolem centrální vakuoly. Okraj listu je pokryt ostnatými zuby, skládající se z jedné až dvou buněk.
Tabulka 1
Morfometrické parametry čepele listu Elodea
Elodea je sladkovodní rostlina s přesleny podlouhle oválných listů na tenkém stonku. Nejmladší buňky, jejichž struktura ještě není vytvořena, tvoří malá listová primordia umístěná na vrcholu výhonku pod růstovým kuželem. K přípravě preparátu se špička výhonku (ne více než 1 cm dlouhá) položí na podložní sklíčko do velké kapky vody a velké listy se opatrně odstraní pod mikroskopem nebo lupou dvěma pitevními jehlami. Nejmenší šupinovité lístky, nahloučené na vrcholu výhonu, se odtrhnou od stonku, narovnají, přikryjí krycím sklem a zkoumají při malém a poté při velkém zvětšení mikroskopu. Velikost a tvar buněk závisí na velikosti vyvíjející se listové čepele. Nejmladší listová primordia, která lze oddělit od stonku, se skládají z buněk, jejichž obrysy se značně liší. Většina buněk je polygonálních, některé jsou úzké a protáhlé. Často existují buňky, které právě vznikly v důsledku dělení. Buněčné membrány jsou velmi tenké, těsně uzavřené. Buňky jsou vyplněny hustou cytoplazmou obklopující velké, jasně viditelné jádro. Malá tělíska, která se také nacházejí v cytoplazmě, jsou chloroplasty (obr. 6a, b). Rýže. 6. Struktura buněk listu Elodea: a, b, – po sobě jdoucích fázích vývoje buněk; 1 – jádra; 2 – plastidy; 3 – vakuoly V podložních listech se s rostoucí velikostí buněk zvětšuje počet plastidů a jejich velikost, obsah buněk se zesvětluje a zprůhledňuje díky výskytu vakuol s vodnatou buněčnou mízou; jádra nejsou viditelná ve všech buňkách. Mladé buňky mohou mít několik malých vakuol, které, jak buňky rostou a diferencují, se vzájemně spojují a tvoří jednu nebo několik velkých vakuol, které zabírají až 90 % celkového objemu buněk. Centrální vakuola je oddělena od cytoplazmy jedinou membránou, která má podobnou tloušťku jako plazmalema. Tato membrána se nazývá tonoplast. Vakuoly plní různé funkce. Jednou z hlavních funkcí je udržování tlaku buněčného turgoru. Molekuly rozpuštěné ve vakuolové šťávě určují její osmotickou koncentraci. Vakuoly mohou buňky využít i jako zásobní rezervoáry, kam nejen ukládají rezervní látky, ale shromažďují i metabolity určené k vylučování. Chcete-li vidět jádra, listy mohou být ošetřeny roztokem jódu ve vodném roztoku jodidu draselného (který zabíjí buňku), toto činidlo způsobí, že jádra zhnědnou. Cvičení.Připravte si provizorní preparát listového primordia. Prozkoumejte a nakreslete mladou a vyvíjející se buňku. Napište popisky ke kresbám. Popište rozdíly mezi mladou a vyvíjející se buňkou.
Buněčná struktura vytvořeného listu elodea
List utržený ze stonku se umístí spodní stranou do kapky vody na podložní sklíčko, přikryje se krycím sklíčkem a zkoumá se pod mikroskopem s malým a velkým zvětšením. List Elodea je mnohem větší než zorné pole mikroskopu, takže i při práci s malým zvětšením se musí s preparátem pohybovat. List se skládá ze dvou vrstev buněk a buňky horní vrstvy, obrácené k pozorovateli, jsou větší než buňky spodní vrstvy. I při malém zvětšení je upozorněno na nerovnoměrné zbarvení listové čepele, uprostřed níž je podél listu „střední žebro“ sestávající ze světlejších buněk. Okrajové buňky listu jsou téměř průhledné. Některé buňky vyčnívají ven ve formě ostrých zubů (obr. 7a) s konci obrácenými k horní části listu. V buňkách báze listové čepele nejsou žádné zuby (obr. 7b). Vnější stěny zubů jsou velmi silné, červenohnědé. Úzké tmavé pruhy různé délky probíhají paralelně se středním žebrem podél listu. Představují systém mezibuněčných prostor – prostorů mezi buňkami horní a spodní strany listu, vyplněných vzduchem. Pod mikroskopem se mezibuněčné prostory zdají tmavé kvůli velkému rozdílu v indexech lomu světla vzduchu (n=1) a buněčných membrán (n=1,5). Když voda, jejíž index lomu se blíží indexu lomu membrán (n = 1,33), vstoupí poškozenými oblastmi do mezibuněčných prostor a vytlačí z nich vzduch, mezibuněčné prostory se stanou neviditelnými. Obr. 7. Buňky vytvořeného listu elodea: 1 – jádro; 2 – chloroplasty; 3 – vakuola; 4, 8 – cytoplazma; 5 – listový hřebíček; 6 – buněčná membrána; 7 – mezibuněčný prostor; 9 – „midrib“ buňky Buňky mají tenké průhledné stěny, vzájemně těsně spojené. Velikost, tvar buněk a také počet v nich obsažených zelených plastidů – chloroplastů – se liší. Buňky „středního žebra“ jsou úzké, velmi protáhlé po délce listu, obsahují málo plastidů, většina z nich je umístěna podél bočních stěn. Obrysy těchto plastidů jsou oválné. Buňky přiléhající k “midrib” jsou širší, čtvercové, polygonální nebo podlouhlé. Buňky obsahují mnoho plastidů, v půdorysu jsou kulaté, v bočním průmětu oválné nebo eliptické. Jádro, cytoplazma a vakuola nejsou v buňce viditelné, protože indexy lomu světla všech těchto struktur jsou přibližně stejné. Jádro se stává viditelným, pokud je list ošetřen roztokem jódu ve vodném roztoku jodidu draselného, ale je třeba si uvědomit, že toto činidlo buňku zabíjí. Přítomnost cytoplazmy a konvenční hranice buněčné vakuoly lze posoudit pouze podle pohybu plastidů, ke kterému dochází podél buněčných stěn ve směru nebo proti směru hodinových ručiček, což je charakteristické pro kruhový nebo rotační pohyb. V takových buňkách zaujímá cytoplazma obklopující velkou centrální vakuolu pozici stěny. V buňkách čerstvě natrženého listu se cytoplazma obvykle nepohybuje nebo se pohybuje velmi pomalu, ale po několika minutách je pohyb jasně viditelný, nejprve v buňkách středního žebra a poté v buňkách přilehlých k němu. Buňky umístěné podél okraje listové čepele jsou protáhlé, ale výrazně kratší než buňky středního žebra. Jejich vnější stěny jsou silnější než vnitřní. Buňky jsou chudé na obsah; těch několik plastidů, které obsahují, je mnohem menší než těch v jiných buňkách. Při pečlivém zkoumání můžete v okrajových buňkách, včetně zubů, vidět jádra, což jsou světlá jemnozrnná tělíska. Cvičení.Připravte si provizorní přípravek vytvořeného listu Elodea. Drogu prozkoumejte, načrtněte a popište. Napište popisky ke kresbám.
