Anatomie, histologie a embryologie

Morfologická organizace rostlin ve vegetativní fáze

periklinální dělení

radiální antiklinální dělení

transverzální dělení

Pojmenování rovin buněčného dělení vzhledem k rovinám a povrchům

válcovitých rostlinných orgánů

Rostlinné pletiva: Z hlediska funkce a lokalizace

- Krycí pletiva

Epidermis Periderm

- Základní pletiva Parenchyma Collenchyma Sclerenchyma

- Vodivá pletiva Xylem Phloem

- Specializovaná pletiva

Trvalá pletiva

- Buňky derivované z meristemů, měnící svoji strukturu a metabolizmus

při získávání konečné funkce – při diferenciaci

Základní pletiva Parenchyma Collenchyma Sclerenchyma

Intercelulární prostory podle způsobu vzniku:

- schizogenní – rozpuštění střední lamely a oddělení buněk od sebe

- lyzigenní – lyze buněk

- rhexigenní – roztržení odumřelých pletiv

- schizolyzigenní nebo schizorhexigenní – kombinace vícerých způsobů

Rostlinné pletiva: Z hlediska proliferace

- meristematická pletiva - trvalá pletiva

Rostlinné pletiva:

http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html

Transverse section

pholem

Important structural tissues of many angiosperms

xylem

epidermis

parenchyma

collenchyma

sclerenchyma

Klasifikace meristémů:

•protomeristémy - embryonální meristémy, přetrvávající jako skupiny iniciál růstových

vrcholů kořenů a stonků. U některých vranečků, přesliček a většiny kapradin tvoří

protomeristém jediná velká terminála, nejčastěji tetraedrického nebo klínovitého tvaru

•primární meristémy - apikální (vrcholové) meristémy

•sekundární meristémy - kambium, felogen

•interkalární (vmezeřené) meristémy

•latentní meristémy – dělí se za určitých specifických podmínek (např. pericykl =

perikambium, z něhož vznikají postranní kořeny)

Stádia embryogeneze u Arabidopsis thaliana

Tissues

Meristems-> Tissues

procambium

primary pholem primary xylem pith

procambium cortex

Meristems

Immature leaf shoot apical meristem

ground meristem procambium protoderm

Spiral thickening

Shoot apical meristem

Apical meristems and primary

meristems in a root

Apical meristem and primary

meristems in a shoot

Leaf

primordia

Apical

meristem

at tip of

shoot

Apical

meristem

in lateral

bud

Ground

meristem

Protoderm

Procambium

Apical

meristem

Root cap

Apikální a primární meristémy stonky a kořene

Organizace protomeristémů v embryonálním stádiu, ve vyvíjejících se kořenech,

organizace kmenových buněk (stem cells) a klidového centra (quiescent center) v

apikálním meristému kořenu Arabidopsis thaliana.

Kořenový vrchol

Kořenový vrchol

Longitudinální a radiální anatomická struktura kořene

longitudinální zonace

radiální zonace

Elongation zone

Transition zone

Meristematic zone

Stem cell niche

Vasculature

Pericycle

Endodermis

Cortex

Epidermis

Lateral root cap

Columella root cap

Quiescent center and

initials

longitudinální

anatomická struktura

kořenové špičky

Organizace kmenových buněk (stem cells), klidového centra (quiescent centre) a

organizačního centra (orgnizing centre) v apikálních meristémech růstového vrcholu a

kořenu Arabidopsis thaliana.

růstové vrcholy

Key to labels

Dermal

Ground

Vascular

Cuticle

Bundle- sheath cell

Xylem

Phloem

Sclerenchyma fibers

Stoma

Upper epidermis

Palisade mesophyll

Spongy mesophyll

Lower epidermis

Cuticle Vein

Guard cells

(a) Cutaway drawing of leaf tissues

Primární a sekundární vodivá pletiva

http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html

Sieve Elements

Sieve cells - No sieve plates Sieve tube members - Sieve plates

Systémy pletiv vodivých a zpevňovacích (vaskulární systémy) jsou tvořeny vodivými

elementy dřeva a lýka a většinou také dřevním a lýkovým parenchymem a

sklerenchymem.

Vodivé elementy xylému (=dřeva):

-Tracheidy (= cévice) - protáhlé vřetenovité buňky (1 mm až několik mm dlouhé), v

místech styku tracheid nejsou ještě dokonalé perforace, evolučně původnější než

trecheje.

-Tracheje (= cévy) - protáhlé kapiláry (až několik metrů dlouhé) tvořené jednotlivými

tracheálními články. V místech styku tracheálních článků jsou buněčné stěny

perforovány – dokonalejší transport.

Vodivé elementy floému (= lýka):

- sítkové buňky - u výtrusných cévnatých rostlin a nahosemenných rostlin

- sítkovice - u krytosemenných rostlin

Tracheidy a tracheje plnící vodivou funkci jsou mrtvé, během jejich vývoje dochází k

úplné autolýze protoplastu (programovaná buněčná smrt - apoptóza).

V sítkových buňkách a sítkovicích zůstává zachován zbytek cytoplazmy

TYPY CÉVNÍCH SVAZKŮ

TYPY CÉVNÍCH SVAZKŮ

http://www.botanika.upol.cz/atlasy/anatomie/index.html

Vascular tissue in stems

dicot trees & shrubs

monocot grasses & lilies

collect annual rings

Dicot root in Cross Section

VE – vessel

SE – sieve element

CC – companion cell

Epidermis

Cortex

Endodermis

Vascular cylinder

Pericycle

Core of parenchyma cells

Xylem

Phloem

Endodermis

Pericycle

Xylem

Phloem

Dermal

Ground

Vascular

Key to labels

50 m

100 m 100 m

(a) (b) Root with parenchyma in the

center (typical of monocots)

Root with xylem and phloem in the center (typical of eudicots)

Porovnání histologické organizace kořenů

jednoděložných a dvouděložných rostlin.

Primární a sekundární vodivá pletiva

Primární a sekundární vodivá pletiva

• Primární xylém a floém – vzniká činností primárního apikálního meristému -

prokambia.

1. V nejmladších vrcholových rostoucích zónách stonků a kořenů vzniká nejprve

protofloém (přítok asimilátů) a později protoxylém (vodivé elementy vyztuženy

kruhovitě a spirálně – umožněn prodlužovací růst).

2. V určité vzdálenosti od vrcholu, v zóně kde již byl prodlužovací růst ukončen, se

diferencuje metafloém a metaxylém (vodivé elementy vyztuženy schodovitě =

žebříčkovitě, síťovitě nebo dvůrkatě). Metaxylém může vznikat centrifugálně od

protoxylému (protoxylém endarchní – stonky většiny rostlin) nebo cetripetálně od

protoxylému (protoxylém exarchní – kořeny, stonky plavuní).

• Sekundární xylém (deuteroxylém) a sekundární floém (deuterofloém) – vzniká

činností sekundárního meristému - kambia.

1. Kambium vzniká z pruhů prokambia (fascikulární kambium) a z parenchymatických

buněk dřeňových paprsků (interfascikulární kambium). Dělením buněk kambia

centripetálním směrem vzniká deuteroxylém, centrifugálním směrem deuterofloém a

vytváří se tak otevřené cévní svazky.

2. Sekundární tloustnutí osových orgánů

primární apikální meristémy stonku

primární apikální meristémy kořene

kambium

pericykl

interkalární meristémy

Lokalizace základních typů meristémů v rostlinném těle

dicot monocot

Dicot Stem

Shoot tip (shoot apical meristem and young leaves)

Axillary bud meristem

Root apical meristems

Vascular cambium

Cork cambium

Lateral meristems

Primary growth in stems

Epidermis

Cortex

Primary phloem

Primary xylem

Pith

Secondary growth in stems

Cork cambium

Cortex

Primary phloem

Secondary phloem

Vascular cambium

Secondary xylem

Primary

xylem

Pith

Periderm

Činnost vaskulárního a korkového kambia při sekundárním hrubnutí stonky

the secondary lineage

fascicular cambium

secondary xylem

vascular cambium

secondary phloem

cork cambium

ASSOCIATED WITH THE

VASCULAR BUNDLE

ONLY COMPLETE RING OF CAMBIUM

Development of the periderm sub-

epidermal layers

phellem

phellogen

phelloderm

The first periderm is

formed just beneath

the epidermis

phellem

phellogen phelloderm

a waterproof, fireproof

insulator

Činnost vaskulárního a korkového kambia při sekundárním hrubnutí stonky

Secondary Growth in Dicot Roots

Secondary Growth in Dicot Roots

vascular

Kořenová soustava

homorhizie

(fibrous root system) allorhizie

(tap root system)

Dicots

• Leaves have branched Veins

• Tap Roots

• Flower parts in 4’s & 5’s

• Seed has two parts (cotyledons)

• Vascular bundles are in a ring

Monocots

• Leaves have parallel Veins

• Fibrous Roots

• Flower parts in 3’s

• Seed has one part (cotyledon)

• Vascular bundles are scattered

- Organizované tělo semenných rostlin představuje sporofyt - fáze životního cyklu

- Sporofyt začíná splynutím gamét a vytvořením jednobuněčné zygoty, která se vyvíjí

v embryo v procese zvaném embryogeneze

- Embryogeneze zakládá organizaci těla celé rostliny

Střídání gametofytu (pohlavní generace) a sporofytu

(nepohlavní generace)

Soubor všech kališních (sepals) a korunních (petals) lupínků – perianth

Soubor všech tyčinek – androecium

Soubor všech pestíků - gynoecium

Květní orgány

• Květní části jsou uloženy v květním lůžku

• Květní obaly:

ROZLIŠENÉ – kalich

koruna

NEROZLIŠENÉ – okvětní plátky, okvětí

• Tyčinka - ♂: nitka prašník

• Pestík - ♀: blizna

čnělka

semeník

Květ

Semenné rostliny jsou heterosporické rostliny, mají dva druhy sporangií:

- Megasporangia – produkují se megaspóry – ovarium (semeník)

- Mikrosporangia – produkují se mikrospóry – anther (prašník)

Megasporangia

produkují se megaspóry

Mikrosporangia

produkují se mikrospóry

Vývin pylu:

Mikroskopogenéze – vývin mateřských buněk mikrospor (mikrosporocytů) na mikrosory

Vyžaduje meiózu

Mikrogametogenéze – vývin mikrospór na samčí gametofyt – pylové zrna

Vyžaduje mitózu

Proces tvorby samčích spor a gamet

1. Microsporogenesis

a. Occurs in anther regions called pollen sacs (microsporangia)

b. Microspore mother cells produce microspores (immature pollen grains) via

meiosis

2. Microgametogenesis

a. Microspores differentiate into pollen grains

1) Generative cell of microspore divides forming 2 sperm cells

2) Occurs during pollen germination

b. Mature male gametophyte (germinating pollen grains) consists of 3 cells, 2

of which are nonflagellated sperm

Proces tvorby samčích spor a gamet

Ontogenetický vývoj vajíčka

1. Megasporogeneze (ontogeneze haploidní megaspory)

2. Megagametogeneze (ontogeneze samičí gamety = oosféry v samičím gametofytu =

zárodečném vaku).

• Megasporogeneze: megaspora se vyvíjí z diploidní buňky nucellu (= archesporu,

sporogenního pletiva), z tzv. mateřské buňky megaspor (= megasporocytu).

• Redukčním dělením (meióza) megasporocytu vznikají čtyři haploidní buňky, z nichž

se obvykle vyvíjí jen jediná buňka, nejvíce vzdálená od klového otvoru, zatímco

ostatní tři buňky degenerují. Tato buňka představuje megasporu (= samičí výtrus).

• Megaspora vakuolizuje, polarizuje a zvětšuje svůj objem. Z této buňky se procesem

megagametogeneze vyvíjí zárodečný vak.

• Megagametogeneze: jádro megaspory se třikrát mitoticky dělí za vzniku

osmijaderného zárodečného vaku se čtyřmi polárními jádry na mikropylárním a čtyřmi

polárními jádry na chalazálním pólu.

• V další fázi dochází k celularizaci jader (vytváření buněk v zárodečném vaku).

• V chalazální oblasti se zformují tři antipody (buňky protistojné), v mikropylární oblasti

vzniká vaječný aparát, tvořený dvěma synergidami (buňky pomocné) a oosférou

(buňka vaječná, samičí gameta).

• Na obou pólech zůstává po jednom volném pólovém jádře. Pólová jádra splývají ve

střední části zárodečného vaku v jedno centrální diploidní jádro zárodečného vaku.

Megasporogeneze a megagametogeneze u anatropického vajíčka.

Megasporogeneze = vznik čtyř haploidních megaspor redukčním dělením (= meiózou).

Megasporocyt = nucellátní diploidní mateřská buňka megaspor

Megagametogeneze = vznik samičího gametofytu (= zárodečného vaku) se samičí

gametou (= oosférou) trojnásobným mitotickým dělením megaspory.

Megasporogeneze a megagametogeneze

Vývoj samčích a samičích gamét v květných orgánech

SOUHRN

A schematic depiction of Arabidopsis floral structure, male and female (D-E) gametophytes, and the

pollination process.

(D) An early stage ovule with integument, nucellus, and the megaspore mother cell. (E) A mature female

gametophyte at stage 6 with seven cells: one egg cell, two synergids, a central cell, and three antipodals. (F)

Pollen tubes grow toward the ovules for fertilization.

Vývoj samčích a samičích gamét v květných orgánech

Spermatické buňky při dvojitém oplodnění u Arabidopsis Krok 1: Uvolnění spermatických buněk z pylové láčky do samičího gametofytu. Jedna buňka synergid při tomto procesu degeneruje

Krok 2: Fáze imobility. Po dopravení zůstávají spermatické buňky na hranici mezi oosférou a centrální buňkou (okolo 7 min)

Krok 3: Dvojité oplodnění - spermatické buňky fuzují s buňkou určení (plasmogamy). Jádra spermatických buněk pokračují v pohybu

k jádrům gamét a dochází k jejich splývání, karyogamy

model of double fertilization

Vývoj samčích a samičích gamét v květných orgánech

embryogeneze

SOUHRN

Stádia embryogeneze u Arabidopsis thaliana.

Stavba semene jedno- a dvouděložných rostlin