ANATOMIJA RASTLIN: ZGODOVINA, PREDMET PROUČEVANJA, METODE - BIOLOGIJA - 2026

Anatomija rastlin v pravem pomenu besede, je temeljna podlaga za študij veliko različnih rastlinskih tkivih, pri čemer je orodje zelo pomembna za botaniko in bioloških znanosti na splošno. Ta disciplina se osredotoča predvsem na celično preučevanje tkiv z mikroskopijo od nastanka do razvoja.

Vsa reproduktivna tkiva, ki se preučujejo skupaj na področju rastlinske embriologije in palinologije, so pogosto izključena. Način sestavljanja in urejanja celic med seboj ima veliko zanimanje za anatomijo rastlin.

Vir: pixabay.com

Anatomija rastlin je tesno povezana z drugimi področji, kot so fiziologija rastlin in njihova morfologija. Značilnosti, ki jih opažamo v večini primerov, so razlike med skupinami rastlin in se uporabljajo za vzpostavitev filogenetskih razmerij.

Zgodovina

Anatomija rastlin je v svojih začetkih vključevala tudi proučevanje morfologije rastlin in njihovih zunanjih značilnosti. Od sredine dvajsetega stoletja dalje pa so študije anatomije izključno omejene na preučevanje notranjih organov in notranjih tkiv, pri čemer je morfologija ločena disciplina.

Prva dela na rastlinski anatomiji in botaniki, izvedena s pomočjo mikroskopa, sta zaslužna Marcello Malpighi in Nehemiah Grew. Malpighi je do leta 1675 objavil svoje delo Anatome plantarum, kjer z ilustracijami opisuje nekatere rastlinske strukture, kot so stomati listov.

S svoje strani je Grew do leta 1682 objavil delo z zelo zanesljivimi ilustracijami o rastlinskih tkivih, ki dokazujejo natančnost njegovih opazovanj. To delo je imelo naslov Anatomija rastlin.

Od šestdesetih let 20. stoletja je razvoj mikroskopije pomenil velik napredek na vseh področjih rastlinske anatomije.

Mikroskopija in njena uporaba v anatomiji rastlin

Raziskovanje rastlinskih struktur se je razvijalo tesno povezano z ustvarjanjem in razvojem mikroskopije. Od svojega izuma v 17. stoletju so se mikroskopi razvili v intelektualno orodje, ki je oblikovalo številna področja biološke znanosti.

Eno prvih področij, ki jim je bil naklonjen razvoj mikroskopije, je bila botanika, zlasti pri anatomskih študijah. Eksperimentalna znanstvenika Robert Hooke in Leeuwenhoek sta bila priznana kot prva, ki sta mikroskopsko opazovala in opisovala različne strukture v 17. stoletju.

V delih Malpighija in Grewa je mikroskopija igrala temeljno vlogo, ki je omogočila razvoj teh dveh dragocenih botaničnih del, zaradi česar so ti pomembni znanstveniki sedemnajstega stoletja postali pionirji rastlinske anatomije in botanične mikrografije.

Od takrat se je skupaj z mikroskopom razvijalo preučevanje rastlinske anatomije. Slednje se je razvijalo v skladu s človekovimi potrebami po znanju.

Mikroskopija je trenutno bistveno orodje pri preučevanju struktur rastlin, kjer se uporablja od preprostih povečevalnih stekel do elektronskih mikroskopov napredne tehnologije.

Kaj proučuje anatomija rastlin?

Rastlinska anatomija je odgovorna za preučevanje vseh tkiv in oblik njihove organizacije, ki so prisotne v rastlinah. To kaže, da ocenjuje tako tkiva kot notranjo celično organizacijo in študij zunanjih struktur.

Med ocenjenimi strukturami so: listi, stebla, lubje, korenine, konice stebel in korenin, meristemi in tkiva po diferenciaciji celic, med drugim tudi razporeditev celic v organih.

Metode in tehnike

Tehnike, ki se uporabljajo pri preučevanju anatomije rastlin, so zelo raznolike. Vsak od njih bo odvisen od tkiva ali organa, ki se preučuje.

Na splošno so stalne priprave na mikroskopske študije nepogrešljive kot vir osnovnih informacij tako pri raziskavah kot pri poučevanju. Za fiksiranje vzorcev različnih anatomskih tkiv pa je treba za njihovo nadaljnje opazovanje izvesti vrsto osnovnih tehnik.

Slednje se uporablja, ker je tkiva in njihove sestavine težko jasno ločiti z neposrednimi opazovanji.

Vse rastline sestavljajo enaka osnovna, dermalna, temeljna in žilna tkiva. V teh tkivih se način organiziranja celic med rastlinami izrazito razlikuje, zato so anatomske metode za njihovo obdelavo različne.

Na splošno mora botanični material, ki ga je treba preučevati, izpolnjevati določene značilnosti, na primer, da so strukture popolnoma zdrave in razvite. Poleg tega ne smejo imeti zunanjih ali notranjih strukturnih poškodb, njihova obarvanost pa je značilna za preučene vrste in da je vzorec, iz katerega so bili odvzeti vzorci, reprezentativen.

Pritrditev

S postopkom fiksacije želimo ohraniti tkiva in njihove morfološke značilnosti čim bolj podobne tistim, ko je bilo tkivo živo. To je mogoče doseči s fizikalnimi ali kemičnimi fiksativi. Najpogosteje se uporabljajo preprosti fiksativi, kot so etanol, metanol ali aceton, ki jih pritrdimo z dehidracijo.

Zelo dobro delujejo na majhnih vzorcih in lahko celo ohranijo pigmentacijo tkiva. Uporabljajo se lahko tudi aldehidi, kot so formaldehid, glutaraldehid in akrolein. Drugi koagulacijski fiksativi vključujejo etanol, pirično kislino, živosrebrni klorid in kromov trioksid.

Uporabljajo se tudi fiksirne mešanice, med katerimi je več kot 2000 objavljenih formul, med katerimi so najpogostejše FAA, fiksativi s kromovo kislino, mešanice Farmer in Carnoy.

Vedno je treba med tem postopkom posebno paziti na čas fiksacije in temperaturo, pri kateri se izvaja, saj lahko postopke, kot je avtoliza, pospešimo.

Zato ga je priporočljivo izvajati pri nizkih temperaturah in pri pH, ki je blizu fiziološkemu tkivu, da se izognemo tvorbi artefaktov v tkivih, ki so podvrženi anatomskim napačnim razlagam.

Dehidracija

Sestavljen je iz izločanja vsebnosti vode v predhodno fiksiranih rastlinskih tkivih. To pogosto storimo z naraščajočim gradientom dehidrirajočih snovi, ki so ali ne smejo biti parafinsko topilo, pri čemer je parafin eden od glavnih dejavnikov, ki jih vključuje.

Dehidracija parafina z vehiklom poteka v glavnem z etanolom v seriji 30, 50, 70 in 95%.

Po tem postopku se tkiva prenesejo v sredstvo za dehidriranje s parafinskim topilom. Ta sredstva na splošno naredijo tkiva prosojna. Najpogostejša sredstva sta ksilen in kloroform. Za te reagente se uporablja tudi serija koncentracij.

Infiltracija / vdelava tkiv v parafin

Ta postopek se izvaja z namenom nadomeščanja medija za dehidracijo s sredstvom za infiltracijo / vključitev. To daje tkivu zadostno togost, da naredi tanke in čvrste reze zaradi začasnega utrjevanja tkiv in votlin, ki jih predstavlja. Najbolj razširjen material je histološki parafin.

Mikrotomija

Vzorci, vključeni v parafinske bloke, so razrezani s pomočjo mikrotoma, zaradi česar so kosi dovolj tanki, da jih je mogoče opazovati pod mikroskopom. Po razrezu se ohranijo vse morfološke strukture tako, da je olajšano preučevanje tkiva.

Na splošno so rezi debeli od 1 do 30 mikronov. Pogosto se uporablja več vrst mikrotomov, vključno z namiznim mikrotomom, zamrzovanjem, kriostatom, vrtenjem drsnika in ultramikrotomom. Nekateri od njih s specializiranimi diamantnimi ali steklenimi rezili.

Obarvanje

Histološki odseki so obarvani, da olajšajo opazovanje in analizo različnih celičnih komponent.

Barvila in tehnike barvanja se uporabljajo glede na to, katere strukture je treba lažje opazovati. Najpogostejša barvila, ki se uporabljajo v botaniki, so safranin "O", hitro zelen FCF, hematokslin, oranžni G, anilin modro in toluidinsko modro. Izbira enega ali drugega barvila je odvisna od ionske sorodnosti barvila s strukturo, ki jo je treba barvati.

Uporabljajo se lahko tudi kontrastni madeži, kot je kombinacija safranina "O" in hitro zelenega FCF. Safranin obarva rezino rdeče, lignificirane stene, nukleole, kromatin in kondenzirane tanine ter suberin rdečkasto rjave barve. Medtem ko obarva FCF, so celulozne stene citoplazme videti modrikasto, v cvetole pa je zelen.

Po drugi strani se toluidinsko modro barvane tkanine gibljejo od temno modre / rdečkaste do svetlo modre / roza barve.

Histokemijski testi

Histokemični testi se uporabljajo za razkrivanje molekul ali družin molekul, ki so prisotni v preučenem tkivu, in ocenjevanje njihove porazdelitve tkiv "in situ".

Ti testi se lahko izvedejo s pomočjo kemičnih reakcij za odkrivanje prostih ali konjugiranih ogljikovih hidratov in encimskih histokemijskih testov, pri katerih se zazna celično encimsko aktivnost tudi po kemični fiksaciji tkiva.

Končni izdelek tega sklopa tehnik se konča z vrednotenjem histološkega odseka, pripravljenega z orodji za mikroskopijo. Uporabljajo se lahko optični ali elektronski mikroskopi, bodisi za skeniranje bodisi za prenos. Mnogi od teh likov so zelo majhni (ultrastrukturni ali mikromorfološki).

Druge tehnike vključujejo maceracijo rastlinskih tkiv za ločevanje njihovih komponent in opazovanje posameznih. Primer tega je maceracija tkiv, kot je les, ki olajša opazovanje elementov sapnika in drugih struktur ter podrobno analizo le-teh.

Reference

1. Beck, CB (2010). Uvod v zgradbo in razvoj rastlin: anatomija rastlin v enaindvajsetem stoletju. Cambridge University Press.
2. Blanco, Kalifornija (ur.). (2004). Rezilo: zunanja morfologija in anatomija. Universidad Nac, Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., & Pombal, M. (2017). Atlas histologije živali in rastlin. Rastlinska tkiva. Oddelek za funkcionalno biologijo in zdravstvene vede. Fakulteta za biologijo Univerza v Vigu. Španija. 12 str.
4. Osorio, JJ (2003). Mikroskopija, ki se uporablja za botaniko. Teoretično-praktični tečaj. Akademski oddelek za biološke vede. Avtonomna univerza Juárez v Tabascu.
5. Raven, PH, Evert, RF, in Eichhorn, SE (1992). Biologija rastlin (letnik 2). Sem obrnil.
6. Sandoval, E. (2005). Tehnike, uporabljene pri študiji anatomije rastlin (Vol. 38). UNAM.