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Anatomie & Morphologie der Pflanzen 1. Die pflanzlichen Organisationsstufen 2. Gewebetypen 2.1 Meristeme 2.2 Dauergewebe 2.2.1 Parenchyme 2.2.2 Abschlussgewebe 2.2.3 Festigungsgewebe 2.2.4 Leitgewebe 3. Organe der Kormophyta 3.1 Die Sproßachse 3.2 Die Blätter Das Laubblatt als Organ der Photosynthese 3.3 Die Wurzel 3.4 Umbildungen/Metamorphosen des Kormus Anpassung an die Wasserversorgung Anpassung an die Temperatur Anpassung an den Lichtgewinn Anpassung an ungewöhnliche Ernährungsbedingungen

2 Gewebetypen Gewebe: Verband gleichartiger Zellen mit gleicher Funktion (Zellbildung, Abschluss etc.). Organ: Funktionseinheiten aus i.d.R. mehreren Geweben (Blatt, Spross, Ranke, Blüte etc.). gewebebildende Zellen: räumlich isodiametrisch: parenchymatische Z. langgestreckt (z.B. Faserzellen): prosenchymatische Z. flächig, plattenförmige Z.: epidermale Z.

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2 Gewebetypen Gewebe: Verband gleichartiger Zellen mit gleicher Funktion (Zellbildung, Abschluss etc.). Organ: Funktionseinheiten aus i.d.R. mehreren Geweben (Blatt, Spross, Ranke, Blüte etc.). gewebebildende Zellen: räumlich isodiametrisch: parenchymatische Z. langgestreckt (z.B. Faserzellen): prosenchymatische Z. flächig, plattenförmige Z.: epidermale Z. Es lassen sich nur 2 Gewebe-Grundtypen unterscheiden: A: Meristeme = Bildungsgewebe, permanentes Durchlaufen des Teilungszyclusses B: Dauergewebe, Zellen teilungsinaktiv, +- ausdifferenziert, spezialisiert

2 Gewebetypen

Zellteilungszyclus mit % Zeitanteilen der Einzelphasen am Gesamtzyclus (KAUSSMANN & SCHIEWER). Dauergewebe in G1 Phase `arritiert` (G0)

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme Apikal- o. Scheitelmeristeme Vertikale Zonierung im Spross: Embryonalzone des Sprossscheitels emzo (0,01-0,05mm) Determinierungszone detzo mit dem Meristemring mr (Restmeristem), Differenzierungszone difzo sowie die Zone des sekundären Dickenwachstums Zosdiwa (aus Kaussmann & Schiewer)

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme

Embryonalentwicklung bei Biophytum Dendroides sehr frühe Polarisierung in Spross- und Wurzelpol sowie Anlage der Keimblätter, wobei zunächst noch die Ernährung über den Suspensor (Su) erfolgt (aus Strasburger)

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme von Scheitelzelle zum Apikal- o. Scheitelmeristeme (=Initialzellen-Komplex)

3-schneidige Scheitelzelle eines Mooses an Sprossscheitel und seitlichen Verzweigungen bzw. Blatt-Anlagen

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme von Scheitelzelle zum Apikal- o. Scheitelmeristeme (=Initialzellen-Komplex)

Spross-Vegetationskegel von Hippuris vulgaris (Tannenwedel), mi Aufsicht, re Schnitt. Bereits dicht unter dem Scheitelmeristem entstehen exogen aus oberflächlichen Wucherungen seitliche Meristeme, die zu Blättern o. Seitensprossen auswachsen. An Stelle der Scheitelzelle tritt ein Initialzellkomplex, im Bereich des Corpus Teilung sowohl senkrecht (antiklin) als auch parallel (periklin) zur Oberfläche, im Bereich der Tunica nur antikline Teilungen (=Streckung)

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme: Längsschnitt durch einen Vegetationspunkt (Blütenknospe des Löwenmäulchens (Antirrhinum majus) aus Botanik-online

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme Apikal- o. Scheitelmeristeme

t, k

Wurzelscheitel bei dem Farn Pteris cretica (A) mit `4-schneidiger` Scheitelzelle t und der Wurzelhaubeninitiale k sowie von Brassica napus (Raps). Hier (B) sind 3 Initialregionen zu unterscheiden: außen: Dermato-Calyptrogen bildet Rhizodermis pr und die Kalyptra (Wurzelhaube) wh mitte: Bildung der Rinde r + inneres Abschlussgewebe (Endodermis) e innen: Bildung des Zentralzylinders (Corpus c) mit dem Perikambium p (Strasburger)

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme Restmeristeme Regionen, die ihre TeilungsFähigkeit auch weiter entfernt von der Initialzone aufrechterhält (Stammzellen mit langer Go-Phase). Beispiel von Restmeristemen: - Basalregion von Internodien (Gräser) - Perikambium Wurzel (Seitenwu) - basales Blattwachstum Welwitschia mirabilis

Welwitschia mirabilis, Namib

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme Meristemoide

Meristemoide: kleine Nester teilungsaktiver Zellen in der Differenzierungszone, z.B. Spaltöffnungsapparate (Stomata), mehrzellige Haare (re) Merkmale:

- Reembryonalisierung - am Ende alles Dauerzellen,

2.1 Bildungsgewebe - Meristeme Laterale Meristeme

laterale Meristeme in weiter Entfernung von der Spitzenregion nach zwischenzeitlicher Ruhe wieder aktiv, z.B.: offen kollateraler Leitbündelring (leir) mit Kambiumring, welcher für das sekundäre Dickenwachstum verantwortlich ist (vgl. Leitgewebe) oder sekundär durch Reembryonalisierung (z.B. Korkkambium) - vgl. Abschlussgewebe

2.2 Dauergewebe 2.2.1 Parenchyme

D

A

B

A-C Interzellularen A Luftwurzel Orchidee enge Interzellulare B Schwammparenchym Parthenocissus mit weiten I. C Sternparenchym Juncus Pfeile markieren Zellgrenzen

C

D,E Durchlüftungsgewebe = Aerenchym D Hippuris vulgaris (Tannenwedel) E Nymphaea alba (Seerose) E Dauergewebe – nicht mehr teilungsfähige, ausdifferenzierte, vielfach tote Zellen. Im Gegensatz zu Kambien (dicht geschlossene Zellverbände) jetzt Zellen + Interzellularen

2.2.1 Parenchyme

Durchlüftungsgewebe = Aerenchym: Standortvorteil (Seerose, Erle) durch Fähigkeit zur Thermoosmose (Oxidation von NH4 im anaeroben Wurzelbereich)

2.2.2 Abschlussgewebe 2.2.2.1 Primäres AG: Epidermis – i.d.R. einschichtiger, flächig eng geschlossener Abschluss Cuticula – lipophile Wachs-Auflagerung Epidermale Strukturen: Stomata (Spaltöffnungen) Hydatoden Haare und Emergenzen (einzellig und Meristemoide)

A

B

C

D

Spaltöffnungen `Turgorbewegung`: Mnium-Typ, (A) und Heleborus-Typ (B), schraffiert: geschlossen, hell: Turggeszent gespannt, geöffnet C, D: Commelina communis (Monocotyled.) C: in 200 mM Saccharoselsg, entspannt, D: rechts in normalem (hypotonischem) Wasser Zellen wassergesättigt, offen

Epidermale Strukturen: Stomata (Spaltöffnungen)

Bewegung der Spaltöffnungen durch Reaktion auf Belichtung

`Nacht`: Schließzelle -K+

`Tag`

`Nacht`

Epidermale Strukturen: Stomata (Spaltöffnungen) weitere Auslöser der Stomata- Bewegungen (Überblick):

• CO 2 – Konzentration (wenig: Öffnung, viel: Schließung) • Licht (Stomata PhSy aktiv – verbrauchen (morgens) CO2 – Öffnung) • Abscisinsäure: Produktion bei H2O Defizit, hemmt Ka-Import, damit Turgoranstieg – Tendenz zur Schließung Abb: Botanik-online

weiter: 2.2.2.1 – primäres Abschlussgewebe

Tropfenförmige Wasserausscheidung (Guttation) über Hydathoden, vielfach über ehemalige Spaltöffnungen mit abgestorbenen Schließzellen sowie substomatäre `Wasserhöhlen`. A: Saxifraga lingulata (hier oft CaCO3-Ausscheidungen, B: Primula sinensis (aus Kaussmann & Schiewer)

2.2.2.1 – primäres Abschlussgewebe Haare und Emergenzen (einzellig und Meristemoide)

2.2.2.1 – primäres Abschlussgewebe

Berührungen von Nesselhaaren der Blumennessel (Loasa xylopodia) kann zu tagelangen heftigen Schmerzen führen (Abb. Meckes & Ottawa, GEO)

2.2.2.1 – primäres Abschlussgewebe Emergenzen: Vielzellige Auswüchse der Epidermis unter Beteiligung subepidermalen Gewebes

A,B Sprossdornen von Crataegus sp. (Weissdorn), C schematischer Längsschnitt durch einen Dorn, deutlich die Beteiligung tieferer Holzschichten D Ermergenz: ausschließlich durch Epedermis und Rinde gebildeter Stachel Bei z.B. Rosa, Rubus caesius (Brombeere) (Strasburger)

2.2.2.2 Dauergewebe – sekundäres Abschlussgewebe

Korkeiche (Quercus suber) in Portugal Korkkambium entsteht als sekundäres (bzw. laterales) Meristem durch Reembryonalisierung (s.o.) eng geschlossene Zellen mit Suberineinlagerungen (lipophil = hydrophob)

2.2.2.2 sekundäres Abschlussgewebe Korkkambium entsteht als sekundäres Meristem durch Reembryonalisierung (s.o.) eng geschlossene Zellen mit Suberineinlagerungen (lipophil = hydrophob)

Epidermis mit Cuticula

Phellem = Korkgewebe Phellogen = K.-Kambium Phelloderm (1-schichtig, chlorophyllhaltig)

Querschnitt durch eine junge Korkauflage bei Sambucus niger (Schwarzer Holunder) mit Angabe der einzelnen Schichten (aus Strasburger)

2.2.2.2 – sekundäres Abschlussgewebe

Lüftung des Korgewebes über Lentizellen A: Sambucus niger (Schw. Holunder) B: Solanum tuberosum (Kartoffel) C: schematischer Schnitt

2.2.2.3 – inneres Abschlussgewebe - Endodermis

Wurzelscheitel Brassica napus (Raps). Mit 3 Initialregionen: außen: Dermato-Calyptrogen bildet Rhizodermis pr und die Kalyptra (Wurzelhaube) wh mitte: Bildung der Rinde r + inneres Abschlussgewebe (Endodermis) e innen: Bildung des Zentralzylinders (Corpus c) mit dem Perikambium p (Strasburger)

2.2.2.3 – inneres Abschlussgewebe - Endodermis

Symblast: über Plasmodesmen entstehendes einheitliches Cytosol eines Gewebes Apoblast: einheitliches System der Interzellularen

2.2.2.3 – inneres Abschlussgewebe - Endodermis

Anatomie & Morphologie der Pflanzen 1. Die pflanzlichen Organisationsstufen 2. Gewebetypen 2.1 Meristeme 2.2 Dauergewebe 2.2.1 Parenchyme 2.2.2 Abschlussgewebe 2.2.3 Festigungsgewebe 2.2.4 Leitgewebe 3. Organe der Kormophyta 3.1 Die Sproßachse 3.2 Die Blätter Das Laubblatt als Organ der Photosynthese 3.3 Die Wurzel 3.4 Umbildungen/Metamorphosen des Kormus Anpassung an die Wasserversorgung Anpassung an die Temperatur Anpassung an den Lichtgewinn Anpassung an ungewöhnliche Ernährungsbedingungen

2.2.3 Festigungsgewebe

Landbesiedlung • Zwang zum aufrechten Wuchs (Lichtgewinn, Konkurrenz) • hydraulische Strukturen • kollenchymatische Strukturen • Verholzung

? Ist ein Vergleich eines Schornsteines mit einem Riesenhalm möglich?

Taipei Financial Center, Taiwan Höhe: 508 m

2.2.3 Festigungsgewebe

2 Zelltypen •

Faserzellen – bei Zugbeanspruchung Festigung durch vernetzte Zellulose-Mikrofibrillen Einlagerung nach LäWachstum (Plasma...