KASVIEN ANATOMIA: HISTORIA, TUTKIMUSKOHDE, MENETELMÄT - BIOLOGIA - 2026

Anatomia kasvien suppeassa merkityksessä on keskeinen perusta tutkimuksessa hyvin erilaisia kasvisolukkoja, on väline suuri merkitys kasvitieteen ja biotieteiden yleensä. Tämä kurinalaisuus keskittyy pääasiassa kudosten solututkimukseen mikroskopialla niiden alkuperästä kehitykseen.

Kaikki lisääntymiskudokset, joita tutkitaan yhdessä kasvien embryologian ja palynologian alalla, jätetään usein ulkopuolelle. Tapa, jolla solut kootaan ja järjestetään keskenään, kiinnostaa kasvien anatomiaa.

Lähde: pixabay.com

Kasvien anatomia liittyy läheisesti muihin alueisiin, kuten kasvien fysiologiaan ja niiden morfologiaan. Useimmissa tapauksissa havaitut ominaisuudet eroavat kasviryhmien välillä ja niitä käytetään fylogeneettisten suhteiden luomiseen.

Historia

Kasvien anatomiaan sisältyi alkuvaiheessa myös kasvien morfologian ja niiden ulkoisten ominaisuuksien tutkiminen. Anatomian tutkimukset ovat kuitenkin 2000-luvun puolivälistä lähtien rajoittuneet yksinomaan sisäelinten ja sisäkudosten tutkimukseen morfologian ollessa erillinen tieteenala.

Ensimmäiset mikroskoopin avulla suoritetut kasvien anatomian ja kasvitieteen työt johtuvat Marcello Malpighista ja Nehemiah Grewistä. Vuoteen 1675 mennessä Malpighi oli julkaissut teoksensa Anatome plantarum, jossa hän kuvaa kuvioiden avulla eräitä kasvirakenteita, kuten lehtien stomaattia.

Omasta puolestaan, vuoteen 1682 mennessä Grew julkaisi työn, joka sisälsi erittäin luotettavia kuvia kasvikudoksista, jotka osoittavat hänen havaintojensa tarkkuuden. Tämän työn otsikko oli Kasvien anatomia.

1960-luvulta alkaen mikroskopian kehitys edusti suurta edistystä kaikilla kasvien anatomian alueilla.

Mikroskopia ja sen käyttö kasvien anatomiassa

Kasvirakenteiden tutkimuksella on ollut kehitys, joka liittyy läheisesti mikroskopian luomiseen ja kehitykseen. Mikroskoopit ovat keksittyään 1500-luvulla, ja niistä on kehittynyt älyllinen työkalu, joka muokkasi monia biologisen tieteen aloja.

Yksi ensimmäisistä mikroskopian kehittämisen suosimista alueista oli kasvitiede, etenkin anatomisessa tutkimuksessa. Kokeelliset tutkijat Robert Hooke ja Leeuwenhoek on tunnustettu yhtenä ensimmäisistä, jotka havaitsivat mikroskooppisesti ja kuvaavat erilaisia ​​rakenteita 1500-luvulla.

Malpighin ja Grew'n teoksissa mikroskopialla oli keskeinen rooli, joka mahdollisti näiden kahden arvokkaan kasvitieteellisen teoksen kehittämisen ja teki näistä seitsemännentoista vuosisadan tärkeistä tutkijoista kasvien anatomian ja kasvitieteellisen mikrografian edelläkävijöitä.

Siitä lähtien kasvien anatomian tutkimusta on kehitetty yhdessä mikroskopian kanssa. Jälkimmäinen kehittyi ihmisen tietotarpeiden mukaan.

Mikroskopia on tällä hetkellä olennainen työkalu kasvien rakenteiden tutkimisessa, jossa sitä käytetään yksinkertaisista suurennuslasista edistyneen tekniikan elektronimikroskoopeihin.

Mitä kasvien anatomia opiskelee?

Kasvien anatomia on vastuussa kasvien kaikkien kudosten ja niiden organisaatiomuotojen tutkimisesta. Tämä osoittaa, että se arvioi sekä kudokset että solun sisäisen organisaation ja ulkoisten rakenteiden tutkimuksen.

Arvioitujen rakenteiden joukossa ovat: lehdet, varret, haukot, juuret, varsi- ja juurikärjet, meristeemit ja kudokset solujen erilaistumisen jälkeen, solujen järjestely elimissä, mm.

Menetelmät ja tekniikat

Kasvien anatomian tutkimiseen käytetyt tekniikat ovat hyvin erilaisia. Jokainen niistä riippuu tutkitusta kudoksesta tai elimestä.

Pysyvät mikroskooppitutkimukset ovat yleensä välttämättömiä perustietojen lähteinä sekä tutkimuksessa että opetuksessa. Eri anatomisten kudosten näytteiden kiinnittämiseksi on kuitenkin suoritettava joukko perustekniikoita niiden seuraavaa havaitsemista varten.

Jälkimmäisiä käytetään, koska kudokset ja niiden komponentit ovat vaikeasti erotettavissa selvästi suorien havaintojen avulla.

Kaikki kasvit koostuvat samoista perus-, ihon-, perus- ja verisuonikudoksista. Näissä kudoksissa tapa, jolla solut järjestetään, eroaa huomattavasti kasvien välillä, ja siksi niiden käsittelyyn tarkoitetut anatomiset menetelmät ovat erilaisia.

Yleensä tutkittavan kasvitieteellisen materiaalin on täytettävä tietyt ominaisuudet, esimerkiksi, että rakenteet ovat täysin terveitä ja kehittyneitä. Tämän lisäksi niissä ei saa olla ulkoisia tai sisäisiä rakenteellisia vaurioita, ja niiden väri on tyypillistä tutkituille lajeille ja että näyte, josta näytteet otetaan, on edustava.

fiksaatio

Kiinnitysprosessilla pyritään säilyttämään kudokset ja niiden morfologiset ominaisuudet mahdollisimman samanlaisina kuin kudoksen ollessa elossa. Tämä voidaan saavuttaa joko fysikaalisilla tai kemiallisilla kiinnikkeillä. Yleisimmin käytettyjä ovat yksinkertaiset kiinnitysaineet, kuten etanoli, metanoli tai asetoni, jotka kiinnittyvät dehydraatiolla.

Ne toimivat erittäin hyvin pienissä näytteissä ja voivat jopa säilyttää kudospigmentaation. Aldehydejä, kuten formaldehydiä, glutaraldehydiä ja akroleiiniä voidaan myös käyttää. Muita hyytyviä kiinnittimiä ovat etanoli, pikriinihappo, elohopeakloridi ja kromitrioksidi.

Käytetään myös kiinnitysseoksia, joista on julkaistu yli 2000 kaavaa, joista yleisimpiä ovat FAA, kiinnikkeet kromihapolla, Farmerin ja Carnoyn seokset.

Aina tämän prosessin aikana on kiinnitettävä erityistä huomiota kiinnitysaikaan ja lämpötilaan, jossa se tehdään, koska prosessit, kuten autolyysi, voidaan kiihdyttää.

Siksi on suositeltavaa suorittaa se alhaisissa lämpötiloissa ja pH: ssa, joka on lähellä kudoksen fysiologista, jotta vältetään sellaisten kudosten esineiden muodostuminen, jotka joutuvat anatomisiin väärinkäsityksiin.

nestehukka

Se koostuu aikaisemmin kiinteiden kasvien kudosten vesipitoisuuden poistamisesta. Tämä tehdään usein kasvavilla gradientilla dehydratoivia aineita, jotka saattavat olla liuottimia parafiinille, parafiinin ollessa yksi tärkeimmistä aineista, joka sisältyy.

Parafiinin dehydratointi liuottimilla suoritetaan pääasiassa etanolilla sarjassa 30, 50, 70 ja 95%.

Tämän prosessin jälkeen kudokset siirretään parafiiniliuottimen dehydratoivaan aineeseen. Nämä aineet tekevät kudoksista yleensä läpikuultavia. Yleisimmät aineet ovat ksyleeni ja kloroformi. Näille reagensseille käytetään myös konsentraatiosarjaa.

Kudosten tunkeutuminen / upottaminen parafiiniin

Tämä toimenpide suoritetaan kuivatusväliaineen korvaamiseksi tunkeutumis- / inkluusioväliaineella. Tämä antaa kudokselle riittävän jäykkyyden ohuiden ja kiinteiden leikkausten tekemiseen kudosten ja sen onteloiden tilapäisen kovettumisen vuoksi. Laajimmin käytetty materiaali on histologinen parafiini.

kudosleikkeiden

Parafiinilohkoihin sisältyvät näytteet leikataan mikrotomin avulla, mikä tekee leikkauksista riittävän ohuita, jotta niitä voidaan havaita mikroskoopilla. Kaikki morfologiset rakenteet säilyvät leikkaamisen jälkeen siten, että kudoksen tutkiminen on helpompaa.

Yleensä palat ovat 1 - 30 mikronia. On olemassa monentyyppisiä mikrotomeja, joita käytetään usein, mukaan lukien pöytätietokoneen mikrotomi, jäädyttäminen, kryostaatti, diojen rotaatio ja ultramrototomi. Jotkut heistä erikoistuneilla timantti- tai lasiterillä.

värjäystä

Histologiset leikkeet värjätään helpottamaan eri solukomponenttien havaitsemista ja analysointia.

Väriaineita ja värjäystekniikoita käytetään riippuen siitä, mitkä rakenteet tarkkaillaan helpommin. Kasvitieteessä yleisimmin käytettyjä väriaineita ovat safraniini "O", nopeavihreä FCF, hematoksyliini, oranssi G, anilinisininen ja toluidinisininen. Yhden tai toisen väriaineen valinta riippuu väriaineen ionisesta affiniteetista värjättävään rakenteeseen.

Kontrasti-tahroja, kuten safraniinin "O" ja nopeasti vihreän FCF: n yhdistelmää, voidaan myös käyttää. Safraniini värjäävät cutin-punaiset, kirkkaat seinät, nukleolit, kromatiini- ja tiivistyneet tanniinit ja suberiinipunertavanruskeat. FCF-värjäysten aikana selluloosaseinät näyttävät sinertäviltä ja purppuraan vihreältä solulta sytoplasmaan.

Toisaalta toluidiininsinisillä värjätyt kankaat vaihtelevat tummansinisestä / punertavasta vaaleansiniseen / vaaleanpunaiseen.

Histokemialliset testit

Histokemiallisia testejä käytetään paljastamaan tutkitussa kudoksessa läsnä olevat molekyylit tai molekyyliryhmät ja arvioimaan niiden kudosjakauma "in situ".

Nämä testit voidaan suorittaa käyttämällä kemiallisia reaktioita vapaiden tai konjugoitujen hiilihydraattien havaitsemiseksi ja entsymaattisia histokemiallisia testejä, joissa solujen entsymaattinen aktiivisuus havaitaan jopa kudoksen kemiallisen kiinnityksen jälkeen.

Tämän tekniikkajoukon lopputuote loppuu mikroskopiatyökaluilla valmistetun histologisen osan arviointiin. Optisia tai elektronisia mikroskooppeja voidaan käyttää joko skannaukseen tai siirtoon. Monet näistä hahmoista ovat hyvin pieniä (ultrainfrastruktuurisia tai mikromorfologisia).

Muihin tekniikoihin kuuluu kasvakudosten maseraatio niiden komponenttien erottamiseksi ja tarkkailemiseksi erikseen. Esimerkki tästä on kudosten, kuten puun, maseraatio, joka helpottaa henkitorven elementtien ja muiden rakenteiden havaitsemista ja tekee niistä yksityiskohtaisen analyysin.

Viitteet

1. Beck, CB (2010). Johdanto kasvien rakenteeseen ja kehitykseen: kasvien anatomia 2000-luvulla. Cambridge University Press.
2. Blanco, CA (toim.). (2004). Terä: ulkoinen morfologia ja anatomia. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., ja Pombal, M. (2017). Eläinten ja kasvien histologian atlas. Kasviskudokset. Funktionaalisen biologian ja terveystieteiden laitos. Biologinen tiedekunta Vigon yliopisto. Espanja. 12pp.
4. Osorio, JJ (2003). Kasvitieteeseen sovellettu mikroskopia. Teoreettinen-käytännön kurssi. Biotieteiden akateeminen osasto. Tabascon autonominen Juárezin yliopisto.
5. Raven, PH, Evert, RF ja Eichhorn, SE (1992). Kasvibiologia (osa 2). Käänsin.
6. Sandoval, E. (2005). Kasvien anatomian tutkimuksessa sovelletut tekniikat (osa 38). UNAM.