PLANT ANATOMIE: GESCHIEDENIS, OBJECT VAN STUDIE, METHODEN - BIOLOGIE - 2024

De anatomie van planten in strikte zin is de fundamentele basis voor de studie van een grote verscheidenheid aan plantenweefsels, een instrument dat van groot belang is in de botanie en in de biologische wetenschappen in het algemeen. Deze discipline richt zich voornamelijk op de cellulaire studie van weefsels door microscopie vanaf hun oorsprong tot hun ontwikkeling.

Alle reproductieve weefsels die samen worden bestudeerd op het gebied van plantenembryologie en palynologie, worden vaak uitgesloten. De manier waarop cellen in elkaar worden gezet en met elkaar worden gerangschikt, is van groot belang voor de anatomie van planten.

Bron: pixabay.com

De anatomie van planten is nauw verwant aan andere gebieden, zoals de fysiologie van planten en hun morfologie. De kenmerken die in de meeste gevallen worden waargenomen, zijn verschillend tussen groepen planten en worden gebruikt om fylogenetische relaties vast te stellen.

Geschiedenis

In het begin omvatte de plantenanatomie ook de studie van de morfologie van planten en hun uiterlijke kenmerken. Sinds het midden van de twintigste eeuw zijn anatomiestudies echter uitsluitend beperkt tot de studie van interne organen en interne weefsels, waarbij morfologie een aparte discipline is.

De eerste werken op het gebied van plantanatomie en botanie, uitgevoerd met behulp van de microscoop, zijn te danken aan Marcello Malpighi en Nehemiah Grew. Tegen 1675 had Malpighi zijn werk Anatome plantarum gepubliceerd, waarin hij door middel van illustraties enkele plantstructuren beschrijft, zoals de huidmondjes van de bladeren.

Van zijn kant publiceerde Grew tegen het jaar 1682 een werk met zeer betrouwbare illustraties op plantenweefsels, die de nauwkeurigheid van zijn waarnemingen aantonen. Dit werk was getiteld The anatomy of plants.

Vanaf de jaren zestig betekende de ontwikkeling van microscopie een grote vooruitgang op alle gebieden van de plantanatomie.

Microscopie en het gebruik ervan in de anatomie van planten

De studie van plantstructuren heeft een ontwikkeling doorgemaakt die nauw verband houdt met de creatie en evolutie van microscopie. Sinds hun uitvinding in de 17e eeuw zijn microscopen geëvolueerd tot het intellectuele hulpmiddel dat vele gebieden van de biologische wetenschap heeft gevormd.

Een van de eerste gebieden die de voorkeur kregen bij de ontwikkeling van microscopie was de botanie, vooral bij anatomisch onderzoek. Experimentele wetenschappers Robert Hooke en Leeuwenhoek zijn erkend als een van de eersten die microscopisch observeerden en verschillende structuren in de 17e eeuw beschreven.

In de werken van Malpighi en Grew speelde microscopie een fundamentele rol, die de ontwikkeling van deze twee waardevolle botanische werken mogelijk maakte, waardoor deze belangrijke wetenschappers van de zeventiende eeuw de pioniers van plantanatomie en botanische micrografie werden.

Sindsdien is de studie van plantanatomie samen met microscopie ontwikkeld. De laatste evolueerde volgens de kennisbehoeften van de mens.

Microscopie is momenteel een essentieel hulpmiddel bij de studie van plantstructuren, waar het wordt gebruikt van eenvoudige vergrootglazen tot geavanceerde technologie elektronenmicroscopen.

Wat bestudeert plantanatomie?

Plantenanatomie is verantwoordelijk voor de studie van alle weefsels en vormen van organisatie daarvan, aanwezig in planten. Dit geeft aan dat het zowel de weefsels en de interne cellulaire organisatie als de studie van externe structuren evalueert.

Onder de geëvalueerde structuren zijn: bladeren, stengels, blaffen, wortels, stengel- en wortelpunten, meristemen en weefsels na celdifferentiatie, celrangschikking in organen, onder anderen.

Methoden en technieken

De technieken die worden toegepast bij de studie van de anatomie van planten zijn zeer gevarieerd. Elk van hen is afhankelijk van het weefsel of orgaan dat wordt bestudeerd.

In het algemeen zijn permanente voorbereidingen voor microscopisch onderzoek onmisbaar als bron van elementaire informatie, zowel in onderzoek als in onderwijs. Voor de fixatie van monsters van verschillende anatomische weefsels moet echter een reeks basistechnieken worden uitgevoerd voor latere observatie.

Deze laatste worden toegepast omdat de weefsels en hun componenten moeilijk duidelijk te onderscheiden zijn met directe waarnemingen.

Alle planten zijn opgebouwd uit hetzelfde basis-, huid-, fundamenteel en vaatweefsel. Binnen deze weefsels verschilt de manier waarop cellen zijn georganiseerd aanzienlijk tussen planten en daarom zijn de anatomische methoden voor het verwerken ervan verschillend.

In het algemeen moet het te bestuderen botanische materiaal aan bepaalde kenmerken voldoen, bijvoorbeeld dat de structuren volledig gezond en ontwikkeld zijn. Bovendien mogen ze geen externe of interne structurele schade hebben en is hun kleur typerend voor de bestudeerde soort en is het monster waaruit de monsters worden genomen representatief.

Fixatie

Het fixatieproces tracht de weefsels en hun morfologische kenmerken zoveel mogelijk te behouden als toen het weefsel nog leefde. Dit kan worden bereikt met fysische of chemische fixeermiddelen. De meest gebruikte zijn eenvoudige fixeermiddelen zoals ethanol, methanol of aceton, die fixeren door uitdroging.

Ze werken heel goed voor kleine monsters en kunnen zelfs weefselpigmentatie behouden. Aldehyden zoals formaldehyde, glutaaraldehyde en acroleïne kunnen ook worden gebruikt. Andere coagulerende fixeermiddelen zijn onder meer ethanol, picrinezuur, kwikchloride en chroomtrioxide.

Er worden ook fixeermengsels gebruikt, waarvan er meer dan 2000 gepubliceerde formules zijn, de meest voorkomende zijn onder andere FAA, fixeermiddelen met chroomzuur, Farmer- en Carnoy-mengsels.

Tijdens dit proces moet altijd speciale aandacht worden besteed aan de fixatietijd en de temperatuur waarbij het wordt gedaan, aangezien processen zoals autolyse kunnen worden versneld.

Daarom wordt aanbevolen om het uit te voeren bij lage temperaturen en bij een pH die dicht bij de fysiologische eigenschappen van het weefsel ligt om de vorming van artefacten in de weefsels te voorkomen die zich lenen voor anatomische verkeerde interpretaties.

Uitdroging

Het bestaat uit het verwijderen van het watergehalte van de eerder gefixeerde plantenweefsels. Dit wordt vaak gedaan met een toenemende gradiënt van dehydratatiemiddelen die al dan niet een paraffineoplosmiddel zijn, waarbij paraffine een van de belangrijkste in te bouwen middelen is.

Dehydratatie van paraffine met oplosmiddel wordt voornamelijk uitgevoerd met ethanol in een reeks van 30, 50, 70 en 95%.

Na dit proces worden de weefsels overgebracht naar een dehydratatiemiddel in paraffineoplosmiddel. Deze middelen maken weefsels over het algemeen doorschijnend. De meest voorkomende middelen zijn xyleen en chloroform. Voor deze reagentia wordt ook een concentratiereeks gebruikt.

Infiltratie / inbedding van weefsels in paraffine

Deze bewerking wordt uitgevoerd om het dehydratatiemedium te vervangen door het infiltratie / insluitingsmedium. Dit geeft het weefsel voldoende stijfheid om dunne en stevige sneden te maken, vanwege de tijdelijke verharding van de weefsels en holtes die het presenteert. Het meest gebruikte materiaal is histologische paraffine.

Microtomie

De monsters in paraffineblokken worden in plakjes gesneden met behulp van een microtoom, waardoor de sneden dun genoeg zijn om onder een microscoop te bekijken. Alle morfologische structuren blijven na het snijden zo behouden dat de studie van het weefsel wordt vergemakkelijkt.

Over het algemeen zijn de sneden 1 tot 30 micron dik. Er zijn verschillende soorten microtoom die vaak worden gebruikt, waaronder het tafelmodel microtoom, invriezen, cryostaat, dia-rotatie en ultramicrotoom. Sommigen van hen met gespecialiseerde diamant- of glasbladen.

Kleuring

De histologische secties zijn gekleurd om de observatie en analyse van de verschillende cellulaire componenten te vergemakkelijken.

De kleurstoffen en kleurtechnieken worden toegepast afhankelijk van welke structuren gemakkelijker te observeren zijn. De meest voorkomende kleurstoffen die in de plantkunde worden gebruikt, zijn safranine "O", snelgroene FCF, hematoxyline, Orange G, anilineblauw en toluidineblauw. De keuze van de ene of de andere kleurstof hangt af van de ionische affiniteit van de kleurstof met de te verven structuur.

Contrastvlekken zoals de combinatie van safranine "O" en snelgroene FCF kunnen ook worden gebruikt. Safranine kleurt cutin rood, verhoute wanden, nucleoli, chromatine en gecondenseerde tannines, en suberin roodbruin. Terwijl FCF vlekken maakt, zien de cellulosewanden er blauwachtig en paarsachtig groen uit voor het cytoplasma.

Aan de andere kant variëren toluïdineblauw geverfde stoffen van donkerblauw / roodachtig tot lichtblauw / roze.

Histochemische tests

Histochemische tests worden gebruikt om moleculen of families van moleculen die aanwezig zijn in het bestudeerde weefsel te onthullen en om hun weefselverdeling "in situ" te evalueren.

Deze tests kunnen worden uitgevoerd met behulp van chemische reacties om vrije of geconjugeerde koolhydraten te detecteren en enzymatische histochemische tests waarbij cellulaire enzymatische activiteit wordt gedetecteerd, zelfs na chemische fixatie van het weefsel.

Het eindproduct van deze reeks technieken eindigt met de evaluatie van de histologische sectie die is voorbereid met microscopie-instrumenten. Optische of elektronische microscopen kunnen worden gebruikt, zowel scannen als verzenden. Veel van deze karakters zijn erg klein (ultrastructureel of micromorfologisch).

Andere technieken zijn onder meer het macereren van plantenweefsels om hun componenten te scheiden en ze afzonderlijk te observeren. Een voorbeeld hiervan is het macereren van weefsels zoals hout, waardoor tracheale elementen en andere structuren kunnen worden waargenomen en gedetailleerd kunnen worden geanalyseerd.

Referenties

1. Beck, CB (2010). Een inleiding tot plantstructuur en ontwikkeling: plantanatomie voor de eenentwintigste eeuw. Cambridge University Press.
2. Blanco, CA (Ed.). (2004). Het blad: externe morfologie en anatomie. Universidad Nac Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., & Pombal, M. (2017). Atlas van de histologie van dieren en planten. Plantaardige weefsels. Afdeling Functionele Biologie en Gezondheidswetenschappen. Faculteit Biologie Universiteit van Vigo. Spanje. 12 pp.
4. Osorio, JJ (2003). Microscopie toegepast op plantkunde. Theoretisch-praktische cursus. Academische afdeling biologische wetenschappen. Autonome Juárez Universiteit van Tabasco.
5. Raven, PH, Evert, RF, en Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Ik draaide me om.
6. Sandoval, E. (2005). Technieken toegepast op de studie van de anatomie van planten (Deel 38). UNAM.