Биологические науки /

Структурная ботаника и

биохимия растений

 

Пюрко О.Е., Иванова О.В., Сидоров С.А.

 

Мелитопольский государственный педагогический университет

имени Богдана Хмельницкого

 

Гистологическая приспособляемость вегетативных органов растений к факторам окружающей среды

 

Знание общих принципов структурной организации служит основой успешного изучения влияния внешних факторов среды на растительный организм. Сложность воздействия внешней среды и реакции растений заставляет тщательно планировать исследования и как можно более всесторонне оценивать результаты измерений. Исследование структуры вегетативных органов растений с помощью количественных измерений позволяет расширить и дифференцировать знания о гистологической приспособленности растений к конкрет­ным факторам среды. Для своих исследований мы выбрали Chenopodium album - растение-сорняк, аллерген.

Гистологическое изучение вегетативных органов Chenopodium album показало, что лист имеет строение, характерное для ксерофитных рас­тений: верхняя эпидерма состоит из однослойной эпидермы, тол­щина клеток которых в 2 раза больше, чем соответствующих кле­ток нижней эпидерме. Устьичные комплексы находятся только на нижней эпидерме. Палисадная и губчатая паренхимы имеют почти одинаковые размеры. Стебель характеризуется древесным типом строения, несмотря на то,
что Chenopodium album - это травянистое растение. Сте­бель состоит из коры, где особенно развита паренхима, в которой содержатся хлоропласты, затем идет кольцо лубяных волокон и
ситовидных трубок с клетками-спутниками. Камбий представлен 2 -3 слоями узких клеток. Древесина занимает 1/4 толщины стеб­ля, образована клетками либриформа и трахеями. В радиальном направлении передвижение воды и минеральных веществ идет по сердцевинным лучам. Сердцевина состоит из крупных паренхимных клеток, размеры которых увеличиваются к центру стебля. Корень как орган всасывания воды и минеральных веществ, также как и стебель, характеризуется древесным типом строения. Здесь древесина составляет 40 - 50% от общей толщины корня. Таким образом, наши исследования показали, что Chenopodium album является настоящим ксерофитом по экологической группе и гемикриптофитом - по жизненной форме.

Представители отдела Голосеменные (род Сосна, Гинкго, Туевик) имеют важное как теоретическое, так и хозяйственное значение. Изучение их морфолого-анатонического строения очень актуально, так как эта группа растений выделяет фитонциды, кото­рые убивают гнилостные бактерии. Проведенные нами исследования приоткрыли еще одну страничку в изучении данных растении.

Структурное изучение срезов показывало, что стебель сосны обыкновенной сверху покрыт корой, которая состоит из перидермы, клеток паренхимы коры и флоэмы. Между клетками паренхимы коры расположены смоляные ходы в количестве 8-10 шт. Слой камбия в виде узкого кольца лежит между корой и древесиной. Древесина состоит из трахеид двух типов: весенние, которые имеют большую проводящую полость и выполняют функцию проведения воды и минеральных веществ по стеблю, и осенние – волокнистые трахеиды, ко­торые имеют толстые стенки и выполняют механическую функцию. В радиальном направлении передвижение веществ идет по лубодревесным сердцевинным лучам. В центре стебля находится сердцевина. В количественном отношении у всех изученных ви­дов основное положение занимает древесина (50-60%), затем - ко­ра (20-25%), в которой особенно развита паренхима коры (70-75%), где проходят смоляные ходы, сердцевина составляет 15-20% от общего диаметра побега. Слой камбия в виде узкой полоски (1,3-3,2 мкм) расположен между корой, и древесиной. Из всех изученных видов сосны наибольший диаметр имеет стебель сосны крымской, затем - сосны обыкновенной. Диаметр стебля сосны густоцветной и корейской имеет близкие величины. По количеству смоляных хо­дов и их диаметру наибольшие величины имеет сосна обыкновенная, у сосны крымской эти значения меньше по сравнению с первой на 20-22%. Наименьшие значения по количеству смоляных ходов харак­терны для сосны корейской, а по диаметру - для сосны густоцветной. Нами показано, что из четырех изученных видов сосны наиболее смоляным растением является сосна обыкновенная, общий диаметр смоляных ходов которой равен 216,2 мкм2, затем следует сосна крымская (148,8 мкм2), сосна густоцветная (44,1 мкм2) и заканчивает этот список сосна корейская (34,7 мкм2). Наиболее засухоустойчивым растением по толщине воскового налета на листьях является сосна крымская, затем - сосна обык­новенная, потом - сосна густоцветная и наиболее подвержена действию водного дефицита сосна корейская. Количественно-анатомическое изучение листа гинкго двулопастного позволило еще раз убедиться в том, что внешние фактора среды вызывают определенные изменения (гиподерма под верхней эпидермой) на тканевом уровне.

Изучение побега туевика долотовидного в верхней его части позволило более детально изучить ткани, образующие его. Так установлено, что верхушечный лист имеет коническую форму, в нижней части которого при переходе в стебель расположен сосудисто-волокнистый пучок с трахеидами. Сверху лист покрыт эпидермой, высота клеток которой составляет 3,5+0,4 мкм с устьицами. Под эпидермой располагается палисадный мезофилл в 4-5 слоев клеток. Клетки очень мелкие (длина - 2,8±0,4, а ширина - 1.2±0,1 мкм). Губчатая паренхима представлена крупными овальными или почти округлыми клетками. В центре побега расположен сосудисто-волокнистый пучок, очень интересной формы - в виде восьмерки. Более детальное изучение верхушечного листа позволило измерить в нем площадь флоэмы - 184±20,4 мкм2 и ксилемы - 328±28,4 мкм2.

Гистологический анализ стебля туевика долотовидного по­казал, что сверху он покрыт толстым слоем пробки, толщина кото­рой 42,8±8,5 мкм, затем идет паренхима коры, размером 52,8±10,5 мкм, где находятся смоляные каналы в количестве 5-6 штук. Слой камбия представлен узкими вытянутыми клетками, размером 4,5±0,2 мкм. Древесина состоит из мелких трахеид, плотно прилегающих друг к другу, радиус ее - 75,4,±12,5 мкм. Она вся пронизана дре­весными лучами, по которым идет передвижение веществ в радиальном направлении. В центре стебля расположена сердцевина, запол­ненная крупными паренхимными клетками, диаметр ее колеблется в пределах 36,8±8,9 мкм. Таким образом, количественно-анатомическое изучение побега туевика долотовидного показало, что он имеет строение, характер­ное для древесных голосеменных растений, однако в связи о наличием особых чешуйчатых листьев, ткани листа - палисадная и губ­чатая паренхимы - плавно переходят в таковые в стебле. На приме­ре этого растения, еще раз видно, что у растений побег - это еди­ное образование, так как ткани листа и стебля едины.

Все изученные растения, кроме гинкго двулопастного, имеют на листьях восковой налёт различной толщины, который вы­полняет защитную функцию, так как, во-первых, препятствует проник­новению во внутрь микроорганизмов, вирусов, во-вторых, снижает активность транспирации. Анатомическое изучение побега туевика долотовидного доказало единство всех структур побега изучаемых растений.