АНАТОМИЯ НА РАСТЕНИЯТА: ИСТОРИЯ, ОБЕКТ НА ИЗСЛЕДВАНЕ, МЕТОДИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В анатомията на растенията в тесния смисъл на думата, е фундаменталната основа за изучаване на голямо разнообразие от растителни тъкани, като инструмент, от голямо значение в ботаниката и в областта на биологическите науки като цяло. Тази дисциплина се фокусира главно върху клетъчното изследване на тъканите чрез микроскопия от техния произход до тяхното развитие.

Всички репродуктивни тъкани, които се изучават заедно в областта на растителната ембриология и палинология, често се изключват. Начинът, по който клетките се събират и подреждат помежду си, представлява голям интерес към анатомията на растенията.

Източник: pixabay.com

Анатомията на растенията е тясно свързана с други области като физиологията на растенията и тяхната морфология. Характеристиките, наблюдавани в повечето случаи, са различия между групите растения и се използват за установяване на филогенетични връзки.

история

В своето начало анатомията на растенията включва и изследването на морфологията на растенията и техните външни характеристики. От средата на ХХ век обаче анатомичните изследвания са изключително ограничени до изучаване на вътрешни органи и вътрешни тъкани, като морфологията е отделна дисциплина.

Първите работи по анатомия и ботаника на растенията, извършени с помощта на микроскопа, се дължат на Марчело Малпиги и Нехемия Греу. Към 1675 г. Малпиги публикува своя труд Anatome plantarum, където описва чрез илюстрации някои растителни структури, като стомаха на листата.

От своя страна до 1682 г. Греу публикува творба с много надеждни илюстрации върху растителни тъкани, които демонстрират точността на неговите наблюдения. Тази работа беше озаглавена Анатомията на растенията.

Започвайки през 60-те години, развитието на микроскопията представлява голям напредък във всички области на анатомията на растенията.

Микроскопия и нейната употреба в анатомията на растенията

Проучването на растителните структури има развитие, тясно свързано със създаването и развитието на микроскопията. От своето изобретение през 17 век микроскопите са се превърнали в интелектуалния инструмент, който оформя много области на биологичната наука.

Една от първите области, които се предпочитат с развитието на микроскопията, е ботаниката, особено при анатомично изследване. Експерименталните учени Робърт Хук и Левенгук са признати за едни от първите, които наблюдават микроскопично и описват различни структури през 17-ти век.

В работата на Malpighi and Grew микроскопията играе основна роля, позволяваща разработването на тези две ценни ботанически произведения, превръщайки тези важни учени от 17-ти век в пионерите на анатомията на растенията и на ботаническата микрография.

Оттогава изследването на анатомията на растенията се развива заедно с микроскопия. Последното се развиваше според нуждите на човека от знания.

Понастоящем микроскопията е важен инструмент в изследването на структурите на растенията, където се използва от прости лупи до електронни микроскопи за напреднали технологии.

Какво изучава анатомията на растенията?

Анатомията на растенията е отговорна за изследването на всички тъкани и форми на организация на същите, присъстващи в растенията. Това показва, че тя оценява както тъканите, така и вътрешната клетъчна организация и изследването на външните структури.

Сред оценяваните структури са: листата, стъблата, корите, корените, върховете на стъблата и корените, меристемите и тъканите след диференциране на клетките, подреждането на клетките в органите и др.

Методи и техники

Техниките, прилагани за изследване на анатомията на растенията, са много разнообразни. Всеки от тях ще зависи от тъканта или органа, който се изследва.

По принцип постоянните препарати за микроскопични изследвания са незаменими като източник на елементарна информация както в научните изследвания, така и в преподаването. За фиксирането на проби от различни анатомични тъкани обаче трябва да се изпълни серия от основни техники за тяхното последващо наблюдение.

Последните се прилагат, защото тъканите и техните компоненти е трудно да се разграничат ясно с преки наблюдения.

Всички растения са изградени от едни и същи основни, дермални, основни и съдови тъкани. В тези тъкани начинът на организиране на клетките се различава значително между растенията и следователно анатомичните методи за обработката им са различни.

Като цяло, ботаническият материал, който ще се изучава, трябва да отговаря на определени характеристики, например, че структурите са напълно здрави и развити. В допълнение към това те не трябва да имат външни или вътрешни структурни увреждания и оцветяването им е характерно за изследваните видове и че образецът, от който са извлечени пробите, е представителен.

фиксиране

Процесът на фиксиране се стреми да запази тъканите и техните морфологични характеристики възможно най-сходни с тези, когато тъканта е била жива. Това може да се постигне или с физически, или с химически фиксиращи средства. Най-широко използвани са прости фиксиращи средства като етанол, метанол или ацетон, които се фиксират чрез дехидратация.

Те работят много добре за малки проби и дори могат да запазят пигментацията на тъканите. Могат да се използват и алдехиди като формалдехид, глутаралдехид и акролеин. Други коагулиращи фиксатори включват етанол, пикринова киселина, живачен хлорид и хромов триоксид.

Използват се и фиксиращи смеси, от които има повече от 2000 публикувани формули, като най-честите са FAA, фиксиращи вещества с хромова киселина, смеси Farmer и Carnoy.

Винаги по време на този процес трябва да се внимава специално с времето на фиксиране и температурата, при която се извършва, тъй като процеси като автолиза могат да бъдат ускорени.

Затова се препоръчва да се изпълнява при ниски температури и при pH, близко до физиологичното на тъканта, за да се избегне образуването на артефакти в тъканите, които се поддават на анатомични погрешни интерпретации.

дехидрация

Състои се в елиминирането на съдържанието на вода в предварително фиксираните растителни тъкани. Това често се прави с увеличаващ се градиент на дехидратиращи агенти, които могат или не могат да бъдат разтворители за парафин, като парафинът е един от основните агенти, които трябва да се включват.

Дехидратацията на парафина с разтворители се извършва главно с етанол в серия от 30, 50, 70 и 95%.

След този процес тъканите се прехвърлят в дехидратиращо средство с парафинов разтворител. Тези агенти обикновено правят тъканите полупрозрачни. Най-често срещаните средства са ксилол и хлороформ. За тези реагенти се използва и концентрационна серия.

Инфилтрация / вграждане на тъкани в парафин

Тази операция се провежда с цел да се замени дехидратационната среда със средата за инфилтрация / включване. Това дава на тъканта достатъчна твърдост, за да направи тънки и твърди разрези, поради временното втвърдяване на тъканите и кухините, които тя представя. Най-широко използваният материал е хистологичният парафин.

Microtomy

Пробите, включени в парафиновите блокове, се разрязват с помощта на микротом, което прави разрезите достатъчно тънки, за да бъдат наблюдавани под микроскоп. Всички морфологични структури се запазват след разрязването по такъв начин, че изследването на тъканта се улеснява.

По принцип разфасовките са с дебелина от 1 до 30 микрона. Има няколко вида микротоми, които често се използват, включително микротом на плота, замразяване, криостат, въртене на плъзгача и ултрамикротом. Някои от тях със специализирани диамантени или стъклени остриета.

оцветяване

Хистологичните секции са оцветени, за да се улесни наблюдението и анализа на различните клетъчни компоненти.

Оцветителите и техниките за оцветяване се прилагат в зависимост от това кои структури трябва да се наблюдават по-лесно. Най-разпространените оцветители, използвани в ботаниката, са сафранин "О", бързозелен FCF, хематоксилин, оранжев G, анилиново синьо и толуидин синьо. Изборът на едно или друго багрило зависи от йонния афинитет на багрилото със структурата, която ще се боядисва.

Могат да се използват и контрастни петна като комбинацията от сафранин "O" и бързо зелен FCF. Сафранин оцветява рязко червено, лигнифицирани стени, нуклеоли, хроматин и кондензирани танини и суберин червеникаво-кафяв. Докато FCF оцветява целулозните стени изглеждат синкави и лилаво зелен тон на цитоплазмата.

От друга страна, тъканите, оцветени в толуидин, варират от тъмносиньо / червеникаво до светлосиньо / розово.

Хистохимични изследвания

Хистохимичните тестове се използват за разкриване на молекули или групи от молекули, присъстващи в изследваната тъкан и за оценка на тяхното разпределение на тъканите "in situ".

Тези тестове могат да бъдат проведени с помощта на химични реакции за откриване на свободни или конюгирани въглехидрати и ензимни хистохимични тестове, при които се открива клетъчна ензимна активност дори след химическо фиксиране на тъканта.

Крайният продукт от този набор от техники завършва с оценката на хистологичното сечение, подготвено с микроскопични инструменти. Могат да се използват оптични или електронни микроскопи, или сканиране, или предаване. Много от тези герои са много малки (ултраструктурни или микроморфологични).

Други техники включват мацерацията на растителните тъкани за разделяне на техните компоненти и ги наблюдават поотделно. Пример за това е мацерацията на тъкани като дърво, което улеснява наблюдението на трахеалните елементи и други структури и прави подробен анализ на тях.

Препратки

1. Бек, CB (2010). Въведение в структурата и развитието на растенията: анатомията на растенията за двадесет и първи век. Cambridge University Press.
2. Бланко, Калифорния (Ред.). (2004 г.). Острието: външна морфология и анатомия. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., & Pombal, M. (2017). Атлас на хистологията на животните и растенията. Растителни тъкани. Катедра по функционална биология и здравни науки. Биологически факултет Университет на Виго. Испания. 12pp.
4. Osorio, JJ (2003). Микроскопия, прилагана към ботаниката. Теоретично-практически курс. Академичен отдел по биологични науки. Автономен университет Юбарес в Табаско.
5. Raven, PH, Evert, RF, и Eichhorn, SE (1992). Растителна биология (том 2). Обърнах се.
6. Sandoval, E. (2005). Техники, прилагани при изследването на анатомията на растенията (том 38). Пумас.