АНАТОМИЯ РАСТЕНИЙ: ИСТОРИЯ, ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДЫ. - БИОЛОГИЯ - 2025

Анатомия растений в строгом смысле этого слова, является фундаментальной основой для изучения самого разнообразных растительных тканей, являясь инструментом большого значения в ботанике и в биологических науках в целом. Эта дисциплина в основном сосредоточена на клеточном исследовании тканей с помощью микроскопии от их происхождения до их развития.

Все репродуктивные ткани, которые изучаются вместе в области эмбриологии и палинологии растений, часто исключаются. То, как клетки соединены и расположены друг с другом, представляет большой интерес для анатомии растений.

Источник: pixabay.com

Анатомия растений тесно связана с другими областями, такими как физиология растений и их морфология. Наблюдаемые характеристики в большинстве случаев различаются между группами растений и используются для установления филогенетических отношений.

история

Вначале анатомия растений включала также изучение морфологии растений и их внешних характеристик. Однако с середины двадцатого века изучение анатомии ограничивалось исключительно изучением внутренних органов и внутренних тканей, а морфология была отдельной дисциплиной.

Первые работы по анатомии и ботанике растений, выполненные с помощью микроскопа, принадлежат Марчелло Мальпиги и Неемии Грю. К 1675 году Мальпиги опубликовал свою работу Anatome plantarum, в которой с помощью иллюстраций описывает некоторые структуры растений, такие как устьица листьев.

Со своей стороны, к 1682 году Грю опубликовал работу с очень надежными иллюстрациями тканей растений, которые демонстрируют точность его наблюдений. Эта работа называлась «Анатомия растений».

Начиная с 1960-х годов развитие микроскопии явилось большим шагом вперед во всех областях анатомии растений.

Микроскопия и ее использование в анатомии растений

Изучение структуры растений получило развитие, тесно связанное с созданием и развитием микроскопии. С момента своего изобретения в 17 веке микроскопы превратились в интеллектуальный инструмент, сформировавший многие области биологической науки.

Одним из первых направлений развития микроскопии была ботаника, особенно в области анатомии. Ученые-экспериментаторы Роберт Гук и Левенгук были признаны одними из первых, кто наблюдал под микроскопом и описал различные структуры в 17 веке.

В работах Мальпиги и Грю микроскопия сыграла фундаментальную роль, позволив разработать эти две ценные ботанические работы, сделав этих важных ученых 17 века пионерами анатомии растений и ботанической микрографии.

С тех пор изучение анатомии растений развивалось вместе с микроскопией. Последний развивался в соответствии с потребностями человека в знаниях.

В настоящее время микроскопия является важным инструментом в изучении структур растений, где она используется от простых луп до электронных микроскопов с передовыми технологиями.

Что изучает анатомия растений?

Анатомия растений отвечает за изучение всех тканей и форм их организации, присутствующих в растениях. Это указывает на то, что он оценивает как ткани, так и внутреннюю клеточную организацию, а также изучение внешних структур.

Среди оцениваемых структур: листья, стебли, кора, корни, стебли и кончики корней, меристемы и ткани после дифференцировки клеток, расположение клеток в органах и другие.

Методы и приемы

Методы, применяемые для изучения анатомии растений, очень разнообразны. Каждый из них будет зависеть от исследуемой ткани или органа.

В общем, постоянные препараты для микроскопических исследований незаменимы как источник элементарной информации как в исследованиях, так и в обучении. Однако для фиксации образцов различных анатомических тканей необходимо выполнить ряд основных приемов для их последующего наблюдения.

Последние применяются, потому что ткани и их компоненты трудно четко различить при непосредственном наблюдении.

Все растения состоят из одних и тех же основных, кожных, основных и сосудистых тканей. Внутри этих тканей способ организации клеток заметно различается между растениями, и поэтому анатомические методы их обработки различны.

В целом изучаемый ботанический материал должен соответствовать определенным характеристикам, например, что структуры полностью здоровы и развиты. Кроме того, они не должны иметь внешних или внутренних структурных повреждений, а их окраска типична для изучаемых видов, а образец, из которого взяты образцы, является репрезентативным.

фиксация

Процесс фиксации направлен на сохранение тканей и их морфологических характеристик как можно более похожими на те, когда ткань была живая. Этого можно добиться с помощью физических или химических фиксаторов. Наиболее широко используются простые фиксаторы, такие как этанол, метанол или ацетон, которые фиксируются путем дегидратации.

Они очень хорошо подходят для небольших образцов и даже могут сохранять пигментацию тканей. Также можно использовать альдегиды, такие как формальдегид, глутаральдегид и акролеин. Другие коагулирующие фиксаторы включают этанол, пикриновую кислоту, хлорид ртути и триоксид хрома.

Также используются фиксирующие смеси, из которых опубликовано более 2000 формул, среди которых наиболее часто встречаются FAA, фиксаторы с хромовой кислотой, смеси Фармера и Карнуа.

Во время этого процесса всегда следует обращать особое внимание на время фиксации и температуру, при которой она проводится, поскольку такие процессы, как автолиз, могут быть ускорены.

Поэтому рекомендуется выполнять его при низких температурах и при pH, близком к физиологическому для ткани, чтобы избежать образования артефактов в тканях, которые могут быть неверно истолкованы с анатомической точки зрения.

дегидратация

Он заключается в удалении воды из ранее закрепленных тканей растения. Это часто делается с увеличивающимся градиентом дегидратирующих агентов, которые могут быть или не быть растворителями парафина, причем парафин является одним из основных агентов, которые необходимо включить.

Сольвентная дегидратация парафина проводится в основном этанолом в сериях 30, 50, 70 и 95%.

После этого процесса ткани переносят в дегидратирующий агент парафинового растворителя. Эти агенты обычно делают ткани полупрозрачными. Наиболее распространенные агенты - ксилол и хлороформ. Для этих реагентов также используется серия концентраций.

Инфильтрация / заделка тканей в парафин

Эта операция выполняется для замены среды дегидратации средой для инфильтрации / включения. Это придает ткани достаточную жесткость, чтобы делать тонкие и твердые разрезы из-за временного затвердевания тканей и полостей, которые она представляет. Самый распространенный материал - гистологический парафин.

приготовление гистологических срезов

Образцы, содержащиеся в парафиновых блоках, разрезаются с помощью микротома, который делает разрезы достаточно тонкими, чтобы их можно было наблюдать под микроскопом. После разрезания все морфологические структуры сохраняются таким образом, чтобы облегчить исследование ткани.

Обычно разрезы имеют толщину от 1 до 30 микрон. Часто используются микротомы нескольких типов, в том числе настольный микротом, замораживание, криостат, вращение предметных стекол и ультрамикротом. Некоторые из них со специальными алмазными или стеклянными лезвиями.

Окрашивание

Гистологические срезы окрашивают, чтобы облегчить наблюдение и анализ различных клеточных компонентов.

Красящие вещества и методы окрашивания применяются в зависимости от того, какие структуры легче наблюдать. Наиболее распространенными красителями, используемыми в ботанике, являются сафранин «О», быстрый зеленый FCF, гематоксилин, оранжевый G, анилиновый синий и толуидиновый синий. Выбор того или иного красителя зависит от ионного сродства красителя к окрашиваемой структуре.

Также можно использовать контрастные пятна, такие как комбинация сафранина «О» и быстрого зеленого FCF. Сафранин окрашивает кутин в красный цвет, одревесневшие стенки, ядрышки, хроматин и конденсированные танины, а суберин в красновато-коричневый цвет. Пока FCF окрашивает целлюлозные стенки, они выглядят синеватыми, а цитоплазма приобретает пурпурно-зеленый оттенок.

С другой стороны, ткани, окрашенные толуидиновым синим, варьируются от темно-синего / красноватого до светло-синего / розового.

Гистохимические тесты

Гистохимические тесты используются для выявления молекул или семейств молекул, присутствующих в исследуемой ткани, и оценки их распределения в тканях «in situ».

Эти тесты могут быть выполнены с использованием химических реакций для обнаружения свободных или конъюгированных углеводов и ферментативных гистохимических тестов, в которых клеточная ферментативная активность обнаруживается даже после химической фиксации ткани.

Конечный результат этого набора методов заканчивается оценкой гистологического среза, подготовленного с помощью инструментов микроскопии. Могут использоваться оптические или электронные микроскопы, сканирующие или трансмиссионные. Многие из этих признаков очень мелкие (ультраструктурные или микроморфологические).

Другие методы включают мацерацию тканей растений для разделения их компонентов и наблюдения за ними по отдельности. Примером этого является мацерация таких тканей, как древесина, что облегчает наблюдение за элементами трахеи и других структур и их подробный анализ.

Ссылки

1. Бек, CB (2010). Введение в строение и развитие растений: анатомия растений в двадцать первом веке. Издательство Кембриджского университета.
2. Бланко, Калифорния (ред.). (2004). Клинок: внешняя морфология и анатомия. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Мегиас М., Молист П. и Помбал М. (2017). Атлас гистологии животных и растений. Растительные ткани. Отделение функциональной биологии и медицинских наук. Факультет биологии университета Виго. Испания. 12pp.
4. Осорио, Дж. Дж. (2003). Применение микроскопии в ботанике. Теоретико-практический курс. Академический отдел биологических наук. Автономный университет Хуареса Табаско.
5. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Биология растений (Том 2). Я поменял направление.
6. Сандовал, Э. (2005). Методы, применяемые для изучения анатомии растений (Том 38). НАУ.