АНАТОМІЯ РОСЛИН: ІСТОРІЯ, ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ, МЕТОДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Анатомія рослин в строгому сенсі цього слова є фундаментальною основою для вивчення самого різноманітних рослинних тканин, будучи інструментом великого значення в ботаніці і в біологічних науках в цілому. Ця дисципліна зосереджена головним чином на клітинному дослідженні тканин мікроскопією від їх виникнення до їх розвитку.

Всі репродуктивні тканини, які вивчаються разом у галузі ембріології рослин та палінології, часто виключаються. Спосіб збирання та розташування клітин між собою представляє великий інтерес у анатомії рослин.

Джерело: pixabay.com

Анатомія рослин тісно пов'язана з іншими сферами, такими як фізіологія рослин та їх морфологія. Характеристики, які спостерігаються в більшості випадків, є різницею між групами рослин і використовуються для встановлення філогенетичних зв’язків.

Історія

У його початках анатомія рослин включала також вивчення морфології рослин та їх зовнішніх характеристик. Однак з середини 20 століття вивчення анатомії обмежується виключно вивченням внутрішніх органів та внутрішніх тканин, морфологія становить окрему дисципліну.

Перші роботи з анатомії та ботаніки рослин, здійснені за допомогою мікроскопа, належать Марчелло Малпігі та Неемії Греу. До 1675 р. Мальпігі опублікував свою працю Anatome plantarum, де через ілюстрації описує деякі рослинні структури, такі як продихи листя.

Зі свого боку, до 1682 року Ґрю опублікував працю з дуже надійними ілюстраціями про рослинні тканини, які демонструють точність його спостережень. Ця робота мала назву "Анатомія рослин".

Починаючи з 60-х років, розвиток мікроскопії було значним успіхом у всіх сферах анатомії рослин.

Мікроскопія та її використання в анатомії рослин

Дослідження структур рослин мало розвиток, тісно пов'язаний зі створенням та еволюцією мікроскопії. З часу їх винаходу в 17 столітті мікроскопи перетворилися на інтелектуальний інструмент, який формував багато областей біологічної науки.

Одним із перших напрямків, який сприяв розвитку мікроскопії, була ботаніка, особливо в анатомічному дослідженні. Вчені-експериментатори Роберт Гук та Левенгук були визнані одними з перших, хто спостерігав мікроскопічно та описував різні структури протягом 17 століття.

У роботах Малпігі та Греу мікроскопія відіграла фундаментальну роль, дозволяючи розвинути ці два цінні ботанічні праці, зробивши цих важливих вчених XVII століття першопрохідцями анатомії рослин та ботанічної мікрографії.

З тих пір дослідження анатомії рослин розвивалося разом з мікроскопією. Останнє розвивалося відповідно до потреб людей у ​​знаннях.

В даний час мікроскопія є найважливішим інструментом у вивченні структур рослин, де його використовують від простих лупи до передових технологій електронних мікроскопів.

Що вивчає анатомія рослин?

Анатомія рослин відповідає за вивчення всіх тканин і форм організації однакових, присутніх у рослин. Це свідчить про те, що вона оцінює як тканини, так і внутрішню клітинну організацію та вивчення зовнішніх структур.

Серед оцінюваних структур: листя, стебла, кору, коріння, кінчики стебла та кореня, меристеми та тканини після диференціювання клітин, розташування клітин в органах тощо.

Методи та прийоми

Методи, що застосовуються для вивчення анатомії рослин, дуже різноманітні. Кожен з них буде залежати від тканини або органу, який вивчається.

Взагалі постійні препарати для мікроскопічних досліджень незамінні як джерело елементарної інформації як у дослідженні, так і в навчанні. Однак для фіксації зразків різних анатомічних тканин необхідно виконати ряд основних методик для їх подальшого спостереження.

Останні застосовуються через те, що тканини та їх компоненти важко чітко диференціювати за допомогою прямих спостережень.

Усі рослини складаються з однакових основних, шкірних, фундаментальних і судинних тканин. У цих тканинах спосіб організації клітин помітно відрізняється між рослинами, а отже, анатомічні методи їх обробки різні.

Взагалі, ботанічний матеріал, що вивчається, повинен відповідати певним характеристикам, наприклад, що структури є повністю здоровими та розвиненими. На додаток до цього вони не повинні мати зовнішніх або внутрішніх структурних пошкоджень, і їх забарвлення характерне для досліджуваних видів, і те, що зразок, з якого відбирають зразки, є репрезентативним.

Фіксація

Процес фіксації прагне зберегти тканини та їх морфологічні характеристики максимально подібними до тих, коли тканина була жива. Цього можна досягти фізичними чи хімічними фіксаторами. Найбільш широко застосовуються прості фіксатори, такі як етанол, метанол або ацетон, які фіксують дегідратацією.

Вони дуже добре працюють на невеликі зразки і можуть навіть зберегти пігментацію тканин. Альдегіди, такі як формальдегід, глутаральдегід та акролеїн, також можуть бути використані. Інші коагуляційні фіксатори включають етанол, пікринову кислоту, хлорид ртуті та триоксид хрому.

Застосовуються також фіксуючі суміші, з яких існує понад 2000 опублікованих формул, найчастішою з яких є ФАА, фіксатори з хромовою кислотою, суміші Фермера та Карно, серед інших.

Завжди під час цього процесу слід бути особливо обережним із часом фіксації та температурою, при якій це робиться, оскільки такі процеси, як автоліз, можна прискорити.

Тому рекомендується виконувати його при низьких температурах і при рН, близьких до фізіологічної тканини, щоб уникнути утворення артефактів у тканинах, що піддаються анатомічним помилкам.

Зневоднення

Він складається з усунення вмісту води у раніше закріплених рослинних тканинах. Це часто робиться зі збільшенням градієнта дегідратаційних агентів, які можуть бути або не бути парафіновим розчинником, причому парафін є одним з основних агентів, які слід включити.

Дегідратація парафіну розчинником здійснюється переважно етанолом у серії 30, 50, 70 та 95%.

Після цього процесу тканини переносяться на зневоднювач парафінового розчинника. Ці агенти зазвичай роблять тканини напівпрозорими. Найпоширеніші агенти - ксилол і хлороформ. Для цих реагентів також використовується концентраційний ряд.

Інфільтрація / вбудовування тканин у парафін

Ця операція проводиться з метою заміни середовища для зневоднення на середовище для інфільтрації / включення. Це надає тканині достатню жорсткість, щоб зробити тонкі і міцні надрізи, завдяки тимчасовому затвердінню тканин і порожнин, які вона представляє. Найпоширенішим матеріалом є гістологічний парафін.

Мікротомія

Зразки, що входять до парафінових блоків, секціонують за допомогою мікротома, який робить надрізи досить тонкими, щоб їх можна було спостерігати під мікроскопом. Всі морфологічні структури зберігаються після розрізання таким чином, що полегшується дослідження тканини.

Як правило, надрізи товщиною від 1 до 30 мкм. Існує кілька типів мікротомів, які часто використовуються, включаючи настільний мікротом, заморожування, кріостат, обертання ковзання та ультрамікротом. Деякі з них зі спеціалізованими алмазними або скляними лезами.

Фарбування

Гістологічні зрізи фарбуються для полегшення спостереження та аналізу різних клітинних компонентів.

Барвники та методи фарбування застосовуються залежно від того, які структури слід спостерігати легше. Найпоширеніші барвники, що застосовуються в ботаніці, - це сафранин «О», швидко зелений FCF, гематоксилін, помаранчевий G, аніліновий синій і толуїдиновий синій. Вибір того чи іншого барвника залежить від іонної спорідненості барвника із структурою, що підлягає фарбуванню.

Також можуть бути використані контрастні плями, такі як поєднання сафраніну "O" та швидкого зеленого FCF. Сафранинові плями вирізають червоно-червоні, ущільнені стінки, ядра, хроматин та конденсовані дубильні речовини, а суберин червонувато-коричневий. У той час як плями FCF целюлозні стінки виглядають синюшним і пурпурно-зеленим тоном цитоплазми.

З іншого боку, тканини, фарбовані толуїдиновим кольором, варіюються від темно-синього / червонуватого до світло-блакитного / рожевого.

Гістохімічні тести

Гістохімічні тести використовують для виявлення молекул або сімейств молекул, присутніх у досліджуваній тканині, та оцінки їх розподілу тканин "in situ".

Ці випробування можуть бути виконані з використанням хімічних реакцій для виявлення вільних або кон'югованих вуглеводів та ферментативних гістохімічних тестів, в яких клітинну ферментативну активність виявляють навіть після хімічної фіксації тканини.

Кінцевий продукт цього набору методів закінчується оцінкою гістологічного розрізу, підготовленого за допомогою мікроскопічних інструментів. Оптичні або електронні мікроскопи можуть бути використані, як сканування, так і передачі. Багато з цих персонажів дуже малі (ультраструктурні або мікроморфологічні).

Інші методики включають мацерацію рослинних тканин для розділення їх компонентів та спостереження за ними окремо. Прикладом цього є мацерація таких тканин, як деревина, що полегшує спостереження за елементами трахеї та іншими структурами та робить їх детальний аналіз.

Список літератури

1. Бек, КБ (2010). Вступ до структури та розвитку рослин: анатомія рослин за двадцять перше століття. Cambridge University Press.
2. Бланко, Каліфорнія (Ред.). (2004). Лезо: зовнішня морфологія та анатомія. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., & Pombal, M. (2017). Атлас гістології тварин та рослин. Рослинні тканини. Кафедра функціональної біології та наук про здоров'я. Біологічний факультет Університету Віго. Іспанія. 12pp.
4. Озоріо, Дж. Дж. (2003). Мікроскопія, що застосовується для ботаніки. Теоретико-практичний курс. Науковий відділ біологічних наук. Автономний університет Хуареса в Табаско.
5. Ворон, PH, Еверт, РФ, Ейхорн, SE (1992). Біологія рослин (т. 2). Я перевернувся.
6. Сандовал, Е. (2005). Методи, застосовані для вивчення анатомії рослин (т. 38). УНАМ.