Meristeme, Festigungsgewebe, Leitgewebe Kursprogramm 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings

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1 Meristeme, Festigungsgewebe, Leitgewebe Kursprogramm 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings 2. Steinzellen der Birne 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) 4. Offen kollaterales Leitbündel eines Zweikeimblättrigen (Kürbis)

2 Präparat 1 : Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings Wurzelmeristem und Zellstreckungszone einer jungen Wurzel der Küchenzwiebel (Allium cepa Alliaceae), Dauerpräparat, Längsschnitt, Hämatoxylin-Reagenz Rotfärbung von Zellkernen, Detailzeichnung einer meristematischen Zelle und einer Zelle aus der Streckungszone- Einstrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Amaryllidaceae(Amaryllisgewächse)

3 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings 40x

4 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings 100x

5 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings Meristematische Zellen: 400x Relativ kleinund würfelartig (isodiametrisch= Durchmesser in verschiedene Richtungen gleich). Der Zellkernist im Verhältnis zur Zelle sehr groß. Plasmareiche Zellen mit kleinen Vakuolen Die Plastiden sind klein, nicht differenziert und nicht grün (Proplastiden) Häufig Teilungsstadien (Mitosen)- ergibt klare Zonierung, Zellen liegen stapelförmig übereinander

6 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings 400x

7 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings 40x

8 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings 100x

9 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings Merkmale der Zellen aus der Streckungszone 400x Größere und deutlich gestreckte Zellen, d.h. die Zellwände sind in Längsrichtung deutlich länger als in Querrichtung Größere Vakuole, Wachstum der Zelle durch Aufnahme von Wasser in die Vakuole

10 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings 400x

11 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings In der Wurzelspitze sitzt unterhalb der Wurzelhaube (Calyptra) das Wurzelmeristem, aus dem die verschiedenen Gewebe entstehen. Je weiter man sich von der Wurzelspitze entfernt, um so älter werden die Zellen und differenzieren Vegetationspunkt: Hier findet die Neubildung von Organen statt durch Bildegewebe (Meristem) Wachstumszone = Zellstreckungszone

12 1. Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings Die Meristeme bilden ständig differenzierte Zellen. Warum verbrauchen sie sich nicht? Die Stammzellenwerden immer wieder vom ruhenden Zentrum nachgeliefert. Die Zellen des ruhenden Zentrums teilen sich nur selten, sie bleiben stattdessen ewig jung. Signale von den differenzierten Zellen melden zurück, ob Ruhe oder Teilung angesagt ist.

13 Festigungsgewebe Steinzellen der Birne

14 Sklerenchym (Festigungsgewebe) Sklerenchyme sind verholzt und tot. Sie können in Faserform (Sklerenchymfasern) oder als isodiametrische Steinzellen (Sklereiden) vorkommen.

15 Präparat 2: Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Fruchtfleisch der Birne (Pyruscommunis-Rosaceae), Astrablau-Safranin-Präparat, Detailzeichnung einer Steinzelle Dreistrichzeichnung Familie: Rosaceae(Rosengewächse)

16 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Dreistrich-Zeichnung Zeichnung benachbarter Zellen mit dreifacher Linienführung. Als Hilfsliniewird die Mitte zweier benachbarter Zellenbenützt (=Mittellamelle), anschließend zeichnet man die restliche Zellwand Für Gewebe mit dickwandigen und dünnwandigen Zellen.

17 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Einschub Vorlesung (Folie 12 Kurs 6) Chemie der Zellwand Cellulose: b-1,4 verknüpfte Glucosereste Kettenlänge und Verzweigung unterschiedlich. Gestreckte Konfiguration ist mechanisch günstig. Mehrere Celluloseketten sind zu einer Mikrofibrille verdrillt. Schichtung der Zellwand: Mittellamelle: Pectine Primärwand: Hemicellulose, Cellulose Sekundärwand: Cellulose Tertiärwand: In- und Akkrusten

18 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Durchführung (anders als im Skript beschrieben) Objektträger mit 2-3 Tropfen Astrablau-Safranin richten (Objektträger auf Klarsichtfolie legen) Dünnen Quer- oder Längsschnitt direkt in das Astrablau-Safranin hineingeben Deckglasauflegenundca.5minwarten Das Farbreagenz mit Wasser gut auswaschen, d.h. auf der einen Seite wird Wasser zugegeben und auf der anderen Seite des Deckgläschens mit saugfähigem Papier abgesaugt Achtung: Genug Wasser zugeben, damit sich das Gewebe nicht im lufterfüllten Bereich befindet Falls der Schnitt zu dick ist, können Sie nachträglich das Präparat quetschen, indem Sie mit der stumpfen Seite der Präpariernadel vorsichtig auf das Deckglas drücken

19 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne 40x

20 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne 100x

21 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Merkmale der Steinzellen 400x Isodiametrische Zellen (Sklereiden = Steinzellen) mit verholzter, verdickter Zellwand. Die verholzten (enthalten Lignin) Zellwände werden durch Phloroglucin/HCl oder durch Safranin rot angefärbt. Die dicken Zellwände sind durch lange Tüpfelkanäledurchbrochen. Solange die Zelle noch am Leben war, wurde sie durch diese Kanäle versorgt. Auffällige Tüpfel, vor allem bei zugezogener Blende sichtbar

22 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne 400x

23 Was ist zu sehen? Die Steinzellen sind stark verdickte, geschichtete und reichlich von feinen und oft verzweigten Tüpfelkanälendurchzogene Zellen, die stets zu mehr oder weniger grossen Klumpen bzw. Nestern vereinigt sind (Steinzellenhaufen / Brachysklereide). Um sie gruppieren sich die benachbarten und oft auffallend stärkehaltigen -dann vor allem im polarisierten Licht gut erkennbaren -dünnwandigeren Parenchymzellen. Steinzellen führen in ihrem hier vorliegenden Zustand keinen Zellinhalt mehr, sondern nur noch wässrige Flüssigkeit, es sind also tote Zellhüllen (Beschriftung: Zellumen). Auf das Netz der Primärwände sind sehr starke, frühzeitig verholztesekundäre Wandschichten aufgelagert. (Achtung Dreistrichzeichnung: Beschriftung Zellwand, Mittellamelle -die Mittellamelle ist die äußerste aus Pektin bestehende Schicht der Zellwand Erklärung siehe nächste Folie) Die Wände werden von zahlreichen Tüpfelkanälen durchbrochen, die im Querschnitt oft verzweigt erscheinen. Scheinbar blind in der Sekundärwand endende Tüpfel verlaufen schräg zur Schnitt-bzw. Beobachtungseben und erreichen erst oberhalb oder unterhalb dieser das Zelllumenbzw. den Nachbartüpfel, enden also nicht wirklich blind. Das Ausmass der Bildung von Steinzellen in der Birne ist nicht zuletzt auch reifeabhängig, gleichzeitig aber nicht auf das Fruchtfleisch beschränkt. Man kann sie nicht nur im Fruchtfleisch finden, sondern auch in Querschnitten von Birnenstengeln finden.

24 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Sklerenchyme(Festigungsgewebe) sind verholzt und tot. Sie können in Faserform (Sklerenchymfasern) oder als isodiametrische Steinzellen(Sklereiden) vorkommen. Bei der Differenzierung bilden manche Zellen Holzstoff, der in die Zellwand eingelagert wird(inkrustierung). Ausgangspunkt: Desaminierung der Aminosäure Phenylalanin zu trans-zimtsäure (Phenylpropanweg). Lignin - Holzstoff Histologischer Nachweis von Lignin über Safranin (Rotfärbung) oder Phloroglucin/HCl (Rotfärbung), Phloroglucin bildet vor allen Dingen mit Sinapylalkohol ein rotes Addukt.

25 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Steinzellen(Sklereiden) Im Polarisationsmikroskop erscheinen die verdickten Zellwändeder Steinzellen prächtig gefärbt, weil ihre Zellwände, im Gegensatz zu den benachbarten (noch lebenden) dünnwandigen Parenchymzellen stark doppelbrechend sind.

26 2. Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Identitätsmerkmal Birnenfruchtfleisch In der diagnostischen Literatur von B. Hohmann Mikroskopische Untersuchung pflanzlicher Lebensmittel sind diese Steinzellen als Authentizitätsmerkmal bei der Birne beschrieben und gezeichnet.

27 Leitgewebe Leitbündel Mais monokotyle Pflanze Leitbündel Kürbis dikotyle Pflanze

28 Leitbündel Leitbündel sind strangförmige Komplexe aus Leitgewebe. Xylem: Wassertransport von unten nach oben, verholzte Zellen Phloëm: Assimilattransport von oben nach unten, unverholzte Zellen Ursprünglich nur Leitfunktion, bei höheren Landpflanzen auch Festigung Geschlossene Leitbündel haben kein Meristem zwischen Xylem und Phloëm (z.b. beim Mais)

29 Präparat 3: Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Sprossinternodium einer jungen Maispflanze (Zea mays -Poaceae), Astrablau-Safranin-Präparat, Detailzeichnung von Zellen des zentralen Bereichs (unterer Teil des Phloëms, oberer Teil des Xylems) -Phloem Einstrichzeichnung und Xylem Zweistrichzeichnung) Familie: Poaceae (Süßgräser) Internodium Teil der Sprossachse zwischen benachbarten Blattansatzstellen

30 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Zweistrich-Zeichnung : Zellwände zwischen zwei Zellen werden mit zwei Strichen dargestellt-für Gewebe aus Zellen mit verdickten Zellwänden

31 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Durchführung (anders als im Skript beschrieben) Objektträger mit 2-3 Tropfen Astrablau-Safranin richten Dünne Querschnitte (nicht den ganzen Durchmesser des Stängels siehe Anleitung Betreuer/in) direkt in das Astrablau-Safranin hineingeben Deckglasauflegenundca.5minwarten Das Farbreagenz mit Wasser gut auswaschen, d.h. auf der einen Seite wird Wasser zugegeben und auf der anderen Seite des Deckgläschens mit saugfähigem Papier abgesaugt Achtung: Genug Wasser zugeben, damit sich das Gewebe nicht im lufterfüllten Bereich befindet

32 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) 40x

33 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) 100x

34 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Was ist zu sehen? Die rötlich gefärbten weitlumigen Zellen sind Tracheen,die englumigeren Tracheiden, beide gehören zum Xylem Die kleineren rot angefärbten Zellen ringsum das Leitbündel entsprechen der Sklerenchymscheide. Das Phloëm ist blau gefärbt im oberen Bereich des Leitbündels. Man erkennt deutlich die dichtplasmatischen kleineren Geleitzellen, die heller gefärbten etwas größeren Siebröhren. Durch diese Zweieranordnung entsteht ein regelmäßiges, fast kristallines Muster. 400x

35 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Phloem Siebröhren: Querwände siebartig durchlöchert (sehr große Plasmodesmen), lebend, aber ohne Zellkern, ohne Vakuole weit. Geleitzellen: Begleiten Siebröhre, große Kerne, dichtes Cytoplasma, eng. Entwicklung Siebröhren durchlaufen teilweisen Abbau (Kern löst sich auf, Plasmodesmen Querwände erweitern sich) und sind nicht mehr alleine lebensfähig. Geleitzellen versorgen die Siebröhre mit. Die Proteine der Siebröhre sind also im Kern der Geleitzelle kodiert und werden eintransportiert.

36 3. Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Xylem Tracheiden: tot, langgestreckt, eng Tracheen: durch Verschmelzung von Einzelzellen entstanden weite Röhren, tot (fehlen bei den Nadelhölzern)

37 4. Offen bikollaterales Leitbündel vom Kürbis Sprossachse (Internodium) des Kürbis (Cucurbitapepo-Cucurbitaceae), Astrablau-Safraninpräparat, Übersichtszeichnung eines Leitbündels und Detailzeichnung von Zellen aus dem Bereich des Kambiums (diese Zellen befinden sich im Übergangsbereich zwischen dem äußeren Phloem und dem Xylem) - Einstrichzeichnung Familie: Cucurbitaceae(Kürbisgewächse) Offene Leitbündel haben ein sekundäres Meristem (Kambium) zwischen Phloem und Xylem

38 4. Offen bikollaterales Leitbündel einer Dikotyledonen (Kürbis) Durchführung (anders als im Skript beschrieben) Objektträger mit 2-3 Tropfen Astrablau-Safranin richten Dünne Querschnitte (nicht den ganzen Durchmesser des Stängels siehe Anleitung Betreuer/in) direkt in das Astrablau-Safranin hineingeben Deckglasauflegenundca.5minwarten Das Farbreagenz mit Wasser gut auswaschen, d.h. auf der einen Seite wird Wasser zugegeben und auf der anderen Seite des Deckgläschens mit saugfähigem Papier abgesaugt Achtung: Genug Wasser zugeben, damit sich das Gewebe nicht im lufterfüllten Bereich befindet

39 4. Offen bikollaterales Leitbündel einer Dikotyledonen (Kürbis) 40x

40 4. Offen bikollaterales Leitbündel einer Dikotyledonen (Kürbis) 100x

41 4. Offen bikollaterales Leitbündel einer Dikotyledonen (Kürbis) 400x Was ist zu sehen? Zwischen Phloëm und Xylem befinden sich Kambiumzellen, die beim sekundären Dickenwachstum nach innen Holz (sekundäres Xylem) und nach aussen hin Bast (sekundäres Phloëm) abgeben. Die Zellen des Kambiumssind im Querschnittsehr dünnwandigund quaderförmig.

42 4. Offen bikollaterales Leitbündel einer Dikotyledonen (Kürbis) 400x

43 4. Offen bikollaterales Leitbündel einer Dikotyledonen (Kürbis) Wasistzusehen? Zweikeimblättrige haben offen kollaterale Leitbündel, zwischen Phloëm und Xylem befinden sich quaderförmig erscheinende, dünnwandige Kambiumzellen, die beim sekundären Dickenwachstum nach innen Holz (sekundäres Xylem) und nach aussen hin Bast(sekundäres Phloëm) abgeben. Als Besonderheit hat man hier nicht nur auf der Aussenseite ein durch Astrablau angefärbtes Phloëm, sondern auch noch auf der Innenseite des Xylems. Man spricht daher von einem bikollateralen Leitbündel. Für das sekundäre Dickenwachstum spielt jedoch nur das äußere Phloëm eine Rolle und das Kambium ist daher vor allem angrenzend an dieses Phloëm zu finden. Das innere Phloëm ist auch weniger kompakt und zusammenhängend. Die beim Mais fast schon kristalline Struktur von Siebröhren und Geleitzellen ist beim Kürbis nicht so deutlich zu sehen, vor allem bei älteren und dickeren Stengeln nicht. Die Zellen des Kambiums sind im Querschnitt sehr dünnwandig und quaderförmig.

44 4. Offen bikollaterales Leitbündel einer Dikotyledonen (Kürbis) Wasistzusehen? Die Zellen des Kambiums sind im Querschnitt sehr dünnwandig und quaderförmig. Hier hat man den seltenen Fall, wo in einem pflanzlichen Gewebe bisweilen vier (und nicht wie sonst immer nur drei) Zellen aneinandergrenzen. Der Grund liegt darin, dass hier die Teilung von benachbarten Zellen synchron geschieht, so dass die Struktur der Plasmastränge (die durch Actinfilamente über die Plasmodesmata koordiniert sind) kreuzförmig zwischen den Nachbarzellen koordiniert wird (das kann man jedoch in einem Kursmikroskop nicht sehen - dazu braucht man sehr teure Forschungsmikroskope und mit Mikrotomen angefertigte Dünnschnitte... Was man aber mit etwas Glück als erstes Anzeichen eines einsetzenden Dickenwachstums sehen kann, sind vereinzelte Kambiumzellen, die"ein Vierländereck" bilden

45 Ringartige Anordnung der Leitbündel: In den Sprossachsen von Dikotylensind die Leitbündel ringförmig angeordnet (sekundäres Dickenwachstum, offene Leitbündel)

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47 Präparat 1 : Wurzelmeristem eines Zwiebelkeimlings Name, Vorname Wurzelmeristem und Zellstreckungszone einer jungen Wurzel der Küchenzwiebel (Allium cepa Alliaceae), Dauerpräparat, Längsschnitt, Hämatoxylin-Reagenz Rotfärbung von Zellkernen, Detailzeichnung einer meristematischen Zelle und einer Zelle aus der Streckungszone, Einstrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Amaryllidaceae(Amaryllisgewächse)

48 Präparat 2: Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Name, Vorname Fruchtfleisch der Birne (Pyrus communis- Rosaceae), Frischpräparat, Längs- oder Querschnitt, Astrablau-Safranin- Präparat, Detailzeichnung einer Steinzelle Dreistrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Rosaceae(Rosengewächse)

49 Name, Vorname Präparat 3: Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Sprossinternodium einer jungen Maispflanze(Zea mays- Poaceae), Frischpräparat, Querschnitt, Astrablau- Safranin-Präparat, Detailzeichnung von Zellen des zentralen Bereichs(unterer Teil des Phloëms, oberer Teil des Xylems)- Phloem Einstrichzeichnung und Xylem Zweistrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Poaceae(Süßgräser)

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51 Name, Vorname 4. Offen bikollaterales Leitbündel vom Kürbis Sprossachse des Kürbis (Cucurbitapepo-Cucurbitaceae), Frischpräparat, Querschnitt, Astrablau-Safraninpräparat, Übersichtszeichnung eines Leitbündels und Detailzeichnung von Zellen aus dem Bereich des Kambiums (diese Zellen befinden sich im Übergangsbereich zwischen dem äußeren Phloem und dem Xylem) -Einstrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Cucurbitaceae(Kürbisgewächse)

52 Präparat 2: Festigungsgewebe Steinzellen der Birne Fruchtfleisch der Birne (Pyruscommunis-Rosaceae), Frischpräparat, Längs-oder Querschnitt, Astrablau-Safranin-Präparat, Detailzeichnung einer Steinzelle Dreistrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Rosaceae(Rosengewächse)

53 Präparat 3: Geschlossen kollaterales Leitbündel eines Süßgrases (Mais) Sprossinternodium einer jungen Maispflanze (Zea mays - Poaceae), Frischpräparat, Querschnitt, Astrablau-Safranin-Präparat, Detailzeichnung von Zellen des zentralen Bereichs (unterer Teil des Phloëms, oberer Teil des Xylems) - Phloem Einstrichzeichnung und Xylem Zweistrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Poaceae(Süßgräser) Internodium Teil der Sprossachse zwischen benachbarten Blattansatzstellen

54 4. Offen bikollaterales Leitbündel vom Kürbis Sprossachse des Kürbis (Cucurbitapepo-Cucurbitaceae), Frischpräparat, Querschnitt, Astrablau-Safraninpräparat, Übersichtszeichnung eines Leitbündels und Detailzeichnung von Zellen aus dem Bereich des Kambiums (diese Zellen befinden sich im Übergangsbereich zwischen dem äußeren Phloem und dem Xylem) - Einstrichzeichnung, Vergrößerung Familie: Cucurbitaceae(Kürbisgewächse)