WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
1 Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН Российская Академия естествознания Московский Государственный университет им. М.В.Ломоносова (Пущинский Филиал) А.Ю.Буданцев Элодея (Атлас микроморфологии листа) Пущино 2012 2 Атлас «Элодея (Атлас микроморфологии листа)» подготовлен в Электронном издательстве «Аналитическая микроскопия» (рег. Свидетельство Эл № 77- 6072 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой информации от 4 февраля 2002 г.). http://cam.psn.ru.

Электронное издательство “Аналитическая микроскопия” (88 стр., 50 таблиц, 91 фотография, включая панорамы, контурные карты и морфометрические параметры) Рецензенты:

д.б.н., проф. Мошков Д.А. (Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, ИТЭБ РАН).

д.б.н. Рощина В.В. (Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки РАН, ИБК РАН).

Атлас «Элодея» рассмотрен на заседании Ученого Совета ИТЭБ РАН 18 апреля 2012 г.

и рекомендован к публикации.

3 Об авторе Буданцев А.Ю. – акад. РАЕ, д.б.н., проф., Зав. Лаб.

функциональной гистохимии Федерального Государственного бюджетного учреждения науки Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино, 142290, Институтская ул., д.3. budantsev@mail.ru). Автор около 200 публикаций, монографий и учебных пособий. Буданцев А.Ю. проф. МГУ им.

М.В.Ломоносова (Филиал в Пущино), проф. Пущинского Государственного естественно-научного Института.

Область научных интересов – биофизика живой клетки, видеомикроскопия, трехмерная морфология.

Для просмотра текста и таблиц с фотографиями используйте 75% площади экрана.

В этом случае, текст и таблицы занимают всю экранную площадь! Замечания и предложения об Атласе направлять по адресу: budantsev@mail.ru.

Автор с благодарностью рассмотрит все рекомендации.

Содержание 1. Введение……………………………………………………………………………….2. Краткая справка об Элодее …………………………………………………………. 3. Методы исследования………………………………………………………………..4. Атлас: Раздел 1. Поперечные срезы листовой пластинки…………………………5. Атлас: Раздел 2. Клетки верхнего, нижнего слоев мезофилла, средней жилки и краевых зубчиков………………………………………………………6. Приложения…………………………………………………………………………….. Приложение 1. Общий алгоритм построения контурных карт микроструктур при микрометрическом анализе изображений………………………… Приложение 2. Краткое описание интерфейса программы PhotoM (1.21)……….7. Заключение…………………………………………………………………………….. 1. Введение В 2011 году в журнале «Фундаментальные исследования» (Издательство Российской академии естествознания) вышли две публикации, посвященные исследованию действия химических фиксаторов на морфологию живых клеток (Буданцев А.Ю., Корнилова О.В. Морфометрический анализ клеток листа элодеи (Elodea сanadensis Michx.), Фундаментальные исследования, №7, 2011, 192-195; Буданцев А.Ю. Изменение морфологии растительных клеток при действии спирт-формалинового фиксатора.

Фундаментальные исследования, №9 (часть 1), 2011, 130-134). Эти работы представляют начало цикла изучения действия химических соединений на живые клетки. В указанных статьях в качестве объекта исследования использовались живые клетки Элодеи (Elodea сanadensis Michaux).

В рамках журнальной статьи, особенно посвященной морфологическим исследованиям, трудно дать исчерпывающую информацию о фактическом материале, представляющем микрофотографии и результаты их морфометрического анализа. В процессе работы над указанными статьями получено несколько сотен микрофотографий целого листа и его поперечных срезов.

Несколько микрофотографий вошло в тексты статей.

Но основе остальных микрофотографий составлен данный Атлас микроморфологии листа Элодеи.

Известно, что лист Элодеи представляет классический объект для изучения живых клеток растений не только в научных целях.

Не меньше этот объект используется в образовательных целях в школьных программах по биологии и в практикумах по курсу «Цитология» и «Общая биология» в высших учебных заведениях биологического профиля. В связи с этим, мы надеемся, что данный Атлас будет полезен как научным сотрудникам, так и учащимся разного уровня образования.

2. Краткая справка об Элодее 2.1. Систематика Водокрасовых Род Элодея является типичным представителем Семейства водокрасовых (Hydrocharitaceae) (Федченко А. В. Водокрасовые — Hydrocharitaceae, Флора СССР, Ботанич. ин-т Акад. наук СССР, гл. ред. акад. В. Л. Комаров; ред. первого тома М. М.

Ильин, Л., Изд-во Академии наук СССР, т. 1, 293 – 298,1934; Жизнь растений, ред. акад.

А. Л. Тахтаджян, М., Просвещение, 1982).

Семейство водокрасовых включает 16 родов и около 120 видов, распространенных почти повсюду, где есть водоемы, исключая Арктику, север таежной зоны Евразии и высокогорья. К семейству водокрасовых принадлежат широко распространенные водные растения водокрас обыкновенный, телорез обыкновенный и др.. Водокрасовые — многолетние, реже однолетние растения, частично или полностью погруженные в воду.

Водокрасовые делят на 4 неравных по объему подсемейства: собственно водокрасовые (Hydrocharitoideae), валлиснериевые (Vallisnerioideae), талассиевые (Thalassioideae) и солелюбковые (Halophiloideae). Подсемейство валлиснериевых представлено 3 трибами:

гидрилловые (Hydrilleae), валлиснериевые (Vallisnerieae) и бликсовые (Blyxeae). К трибе гидрилловых принадлежат мелколистные водокрасовые с длинными разветвленными стеблями. Наиболее крупный род — элодея включает 18 американских видов, из которых элодея канадская в настоящее время распространена также в Евразии и Австралии.



Если не считать занесенные на другие континенты и натурализовавшиеся там виды, подобные элодее канадской, только 2 рода — оттелия (Ottelia) и валлиснерия (Vallisneria) — встречаются как в восточном, так и в западном полушарии. Четыре рода — элодея, эгерия (Egeria), лимнобиум (Limnobium) и гидромистрия (Hydromystria) — содержат только американские виды, а остальные пресноводные роды семейства распространены в Европе. Три рода водокрасовых — энгалус (Enhalus), талассия (Thalassia) и солелюбка (Halophila) — относятся к так называемым «морским травам» — цветковым растениям, приспособившимся к жизни в соленой воде морей и океанов.

Морские водокрасовые распространены преимущественно в тропических областях обоих полушарий, где температура воды обычно не опускается ниже + 20°С. За пределы тропиков выходит только солелюбка овальнолистная, которая в Японии распространена до изотермы в + 10°С, но не дает там цветков и плодов. Этот последний вид принадлежит к числу немногих «морских трав», которые могут расти не только близ побережий морей и океанов, но и вдали от них.

Одно растение из Водокрасовых стало обычным растением водоемов почти во всей Европе — это североамериканская Элодея канадская (Elodea canadensis Michx.).

Ее прозвали «водяной чумой» за способность, размножаясь вегетативно (в Европу были завезены только женские особи этого вида, не приносящие плодов), быстро заполнять водоемы, вытесняя из них другие водные растения. В Европе Элодея впервые отмечена в 1836 г. в Ирландии, затем она заселила водоемы Англии, а к 1860 г. распространилась не только в другие страны Западной Европы, но и в страны южного полушария — Австралию и Новую Зеландию.

У элодеи, гидриллы и других родов с длинными ветвистыми стеблями каждая часть растения, несущая почку или хотя бы один узел, способна регенерировать в новую особь.

Кроме того, внетропические виды этих родов осенью образуют большое количество зимующих почек, также дающих начало новым особям. Именно за счет такого интенсивного вегетативного размножения, занесенная в Европу Элодея канадская, стала «водяной чумой». Водокрас, телорез, валлиснерия и многие другие розеткообразующие водокрасовые образуют столонообразные пазушные побеги, несущие на верхушке вегетативную почку, которая, еще не теряя связи с материнским растением, быстро развивается в молодую особь. Морские водокрасовые легко размножаются путем переноса частей корневищ или облиственных побегов с обломками корневищ водой, особенно во время штормов.

2.2. Практическое использование Элодеи Многие водокрасовые используются или могут быть использованы в качестве аквариумных растений (виды элодеи, валлиснерии, эгерии, лимнобиума и др.) (Жданов В.С. Аквариумные растения, М., «Лесная промышленность», 1981). Листья Оттелии частуховидной идут на салат, а плоды этого растения, как и плоды Энгалуса аировидного, употребляют в пищу в печеном или вареном виде. Некоторые виды Оттелии применяют в народной медицине. Из волокон листьев Энгалуса можно изготовлять грубую ткань.

Некоторые водокрасовые, особенно элодея канадская и телорез обыкновенный, способны полностью заполнять водоемы, мешая речному судоходству, однако они могут быть использованы в качестве хорошего удобрения для полей.

Элодея, водяная чума канадская - Elodea canadensis Michaus в России встречается в прудах, канавах, реках и озерах европейской части и западной Сибири. Стебли у нее укореняются у основания и несут длинные плавающие корни. Стебли длинные, ветвящиеся, шнуровидные, хрупкие, покрыты мутовками листьев. Листья прозрачные, продолговатые или линейно-ланцетовидные, длиной до 1 см, шириной до 0,5 см, мелкозубчатые, острые, сидят обычно по 3 листика в мутовке.

Листья Элодеи широко используются в ботанических исследованиях и на практических занятиях в образовательных учреждениях разного уровня. Их толщина и оптическая прозрачность удобны для микроскопического изучения живых клеток. Для изучения движения цитоплазмы, движения хлоропластов, плазмолиза, прижизненного окрашивания и ультраструктурных исследований клеток растений широко используются листья Элодеи. Листья представляют в основном два слоя хлорофиллсодержащих клеток, верхний слой состоит из более крупных клеток, чем клетки нижнего слоя. Вслед за Фальком и Ситте (Falk H., Sitte P. Zellfeinbau bei plasmolise. 1. Der feinbau der Elodeablattzellen. Protoplasma, v.57, 290-303, 1963), эти слои обозначаются как верхний и нижний эпидермис. Хорошо видны отдельные слои клеток, окружающие центральную (среднюю) жилку и многослойный пучок внутри срединной жилки. Внутри срединной жилки хорошо видна паренхима и флоэма, которые идут вдоль оси клеток. Некоторые авторы отмечают, и мы можем это подтвердить, что в клетках срединной жилки движение цитоплазмы более быстрое, чем в других областях листовой пластинки. Также показано наличие ситовидных сосудов в клетках срединной жилки с использованием окраски каллозы (Currier, Shih, 1968).

Листья Элодеи, как отмечалось выше, широко используются в учебных практикумах и в научных исследованиях. Для примера можно привести работы, посвященные изучению внутриклеточного движения цитоплазмы (Камия Н. Движение протоплазмы, ИИЛ, М., 1962), электрических параметров клеточных стенок и мембран (von R.Umrath, Zellwanpotentiale lebender und toter Helodea-Blatter, Protoplasma, dand 5, heft 3, S. 444-446, 1928), Currier H.B., Shih C.Y. Sieve tubes and callose in Elodea leaves, Amer. J. Bot., v.55, N.2, 145-152, 1968), Изучение влияния некоторых фиксаторов и заключающих сред, применяемых в электронной микроскопии, на размеры хлоропластов в клетках Элодеи (Diers L., Schieren M.T. Der Einfluss einiger elektronmikroskopischer fixierungs- und einbettungsmittel auf die chloroplasten- bnd zellgrosse bei Elodea, Protoplasma, v.74, 321-328, 1972; Буданцев А.Ю. Изменение морфологии растительных клеток при действии спиртформалинового фиксатора. Фундаментальные исследования, №9 (часть 1), 2011, 130-134) и мн. др).





В одном из классических практикумах по ботанической анатомии (Braune W., Leman A., Taubert H. Pflanzenanatomisches praktikum, Veb Gustav Fischer Verlag, Jena, 1967) дано детальное описание приготовление препаратов из листа Элодеи (Elodea densa) для изучения движения цитоплазмы.

«…При помощи пинцета отщипнуть листик от верхней мутовки молодой веточки Элодеи и поместить его в водопроводную воду. Дальнейшие манипуляции сделать труднее и они требуют немного терпения! Подготовить из листика поперечный и продольные срезы, положить их на предметные стекла в водопроводную воду и закрыть покровным стеклом. Обратите внимание на перпендикулярное или параллельное положение лезвия бритвы при изготовлении срезов… Листовая пластина состоит из двух слоев клеток (эпидермис): клетки верхнего эпидермиса большие и удлиненные, нижние короче и уже. Оба слоя клеток содержат многочисленные хлоропласты. Возле центральной жилки в клетках обычно сразу после приготовления препарата видно круговое движение протоплазмы. В отличие от этого, в клетках между жилкой и краем листа не во всех клетках можно увидеть круговое движение цитоплазмы. присутствует только обращение, которое выделяется во время наблюдения в порядке ротации. Из-за передвижения хлоропластов, движение цитоплазмы хорошо видно. Если сфокусировать микроскоп на стенку клеток с использованием иммерсионного объектива, видно, что клеточные стенки тонкие. На поверхности клеток можно обнаружить бактерии. Можно перефокусировать микроскоп вглубь клетки, тогда хорошо видны хлоропласты. В живой, неповрежденной клетке, отчетливо видно движение их с пристеночной цитоплазмой вдоль клеточной стенки. Направление движения может быть по или против часовой стрелки (Рис. 1). При большом увеличении микроскопа можно рассмотреть мелкие частицы в цитоплазме. В живой клетке видно их вихревое движение, иногда «дрожательное» движение (влияние броуновского движения). Видны нитевидные или палочковидные хондриосомы, ориентированные в направлении потока (они напоминают по внешнему виду тонкие бактерии)… Между хлоропластами видны митохондрии, которые двигаются значительно быстрее, чем хлоропласты. Хлоропласты иногда не двигаются, несмотря на активное движение цитоплазмы. Митохондрии иногда сосредоточены в узкой полоске цитоплазмы, а потом «разлетаются» по всей цитоплазме.

При тщательном фокусировании микроскопа можно увидеть ядро клетки. Более отчетливо оно видно на краю цитоплазмы. Внутри ядра можно увидеть ядрышко.

Поверхность ядра подвержена, иногда проявляет медленную пульсирующую деформацию (уплощение, выпучивание). Около ядра цитоплазма движется гораздо медленнее, чем хлоропласты. Хлоропласты и ядро всегда окружены цитоплазматической зоной. Иногда отдельные хлоропласты или их скопление наблюдается в тонких нитях плазмы.

После длительного наблюдения, цитоплазматические нити исчезают, и остается движение только пристеночной цитоплазмы. Большинство хлоропластов находится около антиклинальной стенки клетки (хлоропласты линзовидные при просмотре сбоку). Около периклинальных клеточных стенок хлоропласты двигаются значительно медленее. Перемещение пластид происходит только вдоль антиклинальных клеточных стенок. Как уже отмечалось выше, движение хлоропластов может быть в противоположных направлениях, даже в соседних клетках.

Клетки верхнего эпидермиса бочкообразной формы, когда срез проходит по средней части клеток… Клетки нижнего эпидермиса значительно меньше в поперечном сечении и для изучения движения цитоплазмы менее пригодны.

Возможные ошибки: Внешние водоросли и бактерии могут легко быть ошибочно интерпретированы клетки листа. Можно избежать ошибки, если учесть, что микроорганизмы не имеют броуновского движения…». Авторы Практикума рекомендуют следующие объекты для изучения движения цитоплазмы:

Еlodea canadensis (Hydrocharitaceae), Листовки можно наблюдать в воде, без предподготовки. Клетки содержат много хлоропластов, которые могут повлиять на наблюдение. Распространена в прудах, озерах и реках.

Vallisneria spec. (Hydrocharitaceae) Вращение плазмы в плоскости сечения молодой части сильного листа, частое аквариумное растение.

Tradescantia spec. (Commelinaceae) Популярное ампельное растение. Плазменные обращения; тычиночные нити молодых, только что открывшихся цветков берут пинцетом и переносят в воду. - В корневых волосках, корней выращиваемых в гидропонной культуре, могут быть найдены в зависимости от развития циркуляция плазмы или вращение плазмы.

Allium сера (Liliaceae), лук Циркуляция цитоплазмы, готовится верхний эпидермис луковицы.

Urtica dioica (Urticaceae), Великая крапива Циркуляция цитоплазмы и образование тока в жгучих волосках, подготовка, как и для волосков Cucurbita pepo.

и др.

Рис. 1. Elodea densa. Вращательное движение цитоплазмы. Линзовидные хлоропласты находятся преимущественно вдоль антиклинальных стенок клеток, где они двигаются вместе с цитоплазмой.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.