Struktura a vývoj embrya krytosemenných rostlin - Pozorování pylu a embryí ● ●projasňovací médium: roztok chloralhydrátu ● ●cf. řezové preparáty, roztlakové preparáty ● alternativní popis obrázku chybí - Modelový druh: kokoška pastuší tobolka (Capsella bursa-pastoris), č. Brassicaceae wikipedia.org Kokoška – roste téměř celoročně, na jedné rostlině obvykle všechna vývojová stádia a navíc mají semínka tenké osemení, které umožňuje snadné a rychlé proniknutí projasňovacího média Projasňování nám umožňuje pozorovat neprůhledný objekt (embryo) uvnitř semínka, aniž bychom ho porušili, na rozdíl od řezových preparátů (takhle malý objekt nejde řezat v ruce, tj. musíme na mikrotomu – velmi zdlouhavá příprava – a pozorujeme pouze jednu „vrstvu“, kterou se nám ne vždy podaří říznout ve správném úhlu, aby tam bylo vše, co chceme pozorovat na jednom řezu). U roztlakových preparátů (např. meristém kořínku cibule – sledování mitózy, budeme dělat příště) nevidíme strukturu pletiva nebo orgánu, jen neuspořádanou vrstvu buněk. Studium embryogeneze - postup 1.materiál: různě staré šešulky kokošky 2.preparace semen do nasyceného roztoku chloralhydrátu 3.pozorování: • v procházejícím světle (technika světlého pole) – zaclonit aperturní clonu!!! • při šikmém osvětlení • ve fázovém kontrastu • při Nomarského diferenciálním interferenčním kontrastu Literatura: Braune W., Leman, A., Taubert H. Pflanzenanatomisches Praktikum II. 2. vyd. Jena: VEB Gustav Fischer Verlag, 1982. Lux A., Erdelská O. et al. Praktikum z anatómie a embryológie rastlín, UK Bratislava, 1998. 800px-Ovule-Gymno-Angio-en_svg Megasporogeneze (syn. makrosporogeneze) = tvorba megaspor (v nucelu) Srovnání nahosemenných a krytosemenných – u krytosemenných dochází k vývoji vajíčka (a po oplození i k vývoji semene) v semeníku. Vývoj samičích pohlavních buněk 1. Megasporogeneze 2. Megagametogeneze Me Mi Me – meióza Mi – mitóza (3krát) zralý zárodečný vak = samičí gametofyt Z megasporocytu (který je diploidní, stejně jako ostatní buňky těla vyšších rostlin) se meiózou vytvoří tetráda megaspor (které jsou už samozřejmě haploidní). Z nich tři degenerují a tzv. funkční (fungující) megaspora se třikrát mitoticky rozdělí za vzniku 8 buněk). V tomto mladém zárodečném vaku dojde diferenciaci buněk (vaječná buňka, synergidy a antipody), a dvě jádra se přesunou do centrální oblasti (tzv. centrální jádra zárodečného vaku). Centrální jádra zárodečného vaku jsou označována také jako polární jádra, protože mitózy proběhly na pólech a jádra z nich byla přesunuta doprostřed. Bioassays 28:1067–1071, 2006 Zárodečný vak typu Polygonum Tady je právě vidět průběh megagametogeneze – že k mitózám dojde na opačných pólech. Černá barva jádra – vaječná buňka, červená jádra – centrální jádra zárodečného vaku (označovaná jako polární jádra) Základní typy vajíček Goebel 1933 ortotropní (atropní) anatropní přímé obrácené příčné hemitropní kampylotropní amfitropní Obrázek1 Vajíčka jsou v semeníku připojena k tzv. placentě pomocí poutka (funikulus), kterým vedou cévní svazky sloužící k výživě vajíčka. Přímé vajíčko je evolučně nejprimitivnější – krátké poutko, mikropyle (otvor klový) je daleko od placenty (po povrchu placenty roste po oplození pylová láčka, takže tady to má ještě relativně daleko k mikropyle, kterým musí prorůst, aby mohlo dojít k oplození vaječné buňky). Obrácené vajíčko má dlouhé poutko a mikropyle blízko placentě. Příčná vajíčka mají krátké poutko a mikropyle blízko placenty. ● Modellreihe_von_Grundformen_der_Samenanlagen_-Brendel_Nr__164-166- Models of different ovules, Botanical Museum Greifswald, Germany https://en.wikipedia.org/wiki/Ovule Na modelech těchto vajíček můžete vidět nejen mikropyle (otvor ve vaječných obalech) a cévní svazky (zeleně), ale u prvních dvou (přímého a obráceného) je i zřetelný nucelus (buňky kolem zárodečného vaku), zatímco u posledního (příčného) zárodečného vaku buňky nucelu už nejsou zřetelné (došlo k jejich degeneraci) a zárodečný vak je obalen pouze vaječnými obaly (to je případ i kokošky, jejíž semena dnes budeme pozorovat) Anatropní vajíčko - schéma funiculus chaláza Vytečkovaný je cévní svazek, který vede do tzv. chalázy (to je oblast buněk, kde končí cévní svazek – pozor, není to jedna konkrétní buňka, je to jen označení pro oblast buněk). Na tzv. chalazálním pólu jsou antipody (ty mají především vyživovací fci v počátku vývoje embrya, později zanikají) a na mikropylárním pólu je vaječná buňka a synergidy. Přes jednu ze synergid dojde k proniknutí pylové láčky a přenosu spermatické buňky z pylu k vaječné buňce. Opylení a oplození Splynutí spermatické buňky a vaječné buňky = zygota Vývoj embrya v čase je charakterizován sledem typických morfologických stadií zygota lineární embryo globulární embryo srdcovité embryo hruškovité (torpédovité) („téměř zralé embryo“ zralé embryo zygote linear stage embryo globular stage embryo heart-stage embryo torpedo-stage embryo walking stick-stage embryo) mature (U-shaped) embryo Tento snímek jde vynechat nebo jen rychle projít a ukázat až na následujícím snímku s obrázky Stadia vývoje embrya Capsella Erdelská 1981 lineární globulární globulární srdčité hruškovité téměř zralé A = apikální buňka B = bazální buňka S = suspenzor A B B S Zygota se rozdělí nejdřív na dvě buňky – apikální, z které se vyvíjí embryo, a bazální, z které se vyvíjí suspenzor – B a S mají upevňovací a vyživovací funkci. globulární embryo torpédovité embryo Capsella bursa-pastoris – vývojová stadia embrya starší torpédovité embryo zralé embryo http://botit.botany.wisc.edu Takhle na řezových preparátech Embryogeneze = vývoj embrya Rostlinné embryo je charakterizováno svým původem, morfologií a vývojem v čase. Původ: zygotická embrya vznikají ze zygoty, která je výsledkem fůze gametických buněk; somatická embrya (syn. asexuální embrya, adventivní embrya, embryoidy) se vyvíjejí ze somatických buněk Morfologie: plně vyvinuté embryo je bipolární struktura s apikálním meristémem prýtu na jednom konci a apikálním meristémem kořene na konci druhém; dále je charakterizováno specifickým typem listů, tzv. dělohami. Embryogeneze Arabidopsis – Nomarski DIC DM Vernon and D Meinke (1994) Dev. Biol. 165: 566-573. Photos by DM Vernon 1 preglobulární 2 globulární 3 srdcovité 4 torpédovité 1 2 3 4 globulární embryo, technika světlého pole (bright field microscopy) srdcovité embryo, technika světlého pole (bright field microscopy) b s e a en en – endosperm, e – embryo, s – suspenzor, b – bazální buňka, a - antipody srdcovité embryo, fázový kontrast (phase contrast) torpédovité embryo, fázový kontrast (phase contrast) torpédovité embryo, fázový kontrast (phase contrast) téměř zralé embryo, technika fázového kontrastu f – poutko (funiculus) bc – bazální buňka (basal cell) chal - chaláza (chalase) cot – děloha (cotyledon) en – endosperm (endosperm) hy – hypokotyl (hypocotyle) sco – osemení, testa (seed coat) ram – apikální meristém kořene (root apical meristem) v radikule rc – kořenová čepička (root cap) sam – apikální meristém prýtu (shoot apical meristem) mitóza zralá pylová zrna klíčení + růst pylové láčky mitóza vegetativní jádro generativní buňka vegetat. buňka mitóza mikrospora Uvolnění mikrospor tetráda meióza II meióza I mikrosporocyt diploidní jádro haploidní jádro kalóza vakuola prašník prašník pylová zrna prašné pouzdro prašník nitka pylová láčka spermatické buňky vegetativní jádro tyčinka pestík Samčí gametofyt Vývoj samčího gametofytu (pylového zrna) - z diploidních buněk ve vyvíjejícím se prašníku vzniknou haploidní tetrády mikrospor. Z haploidních mikrospor se vyvinou mladá pylová zrna (velká vakuola vytlačí jádro ke stěně a tam dojde k mitóza a tím k vytvoření generativní buňky). Zralá pylová zrna mají jádra opět uprostřed pylového zrna, plně vyvinutý obal a jsou desikovaná. Pylová zrna mohou být dvoubuněčná (vegetativní + generativní buňka) - u nich dojde k tvorbě dvou spermatických buněk až během klíčení pylové láčky - a trojbuněčná (vegetativní + 2 spermatické buňky). Pylové zrno Obsah obrázku různé, zdobené, několik, uspořádáno Popis se vygeneroval automaticky. exina intina generativní buňka vegetativní jádro otvor pro klíčení pylové láčky obal pylového zrna Exina je ze sporopoleninu, který je považován za jednu z nejpevnějších látek v přírodě (slouží tedy jako velmi účinná ochrana samčí pohlavní buňky před poškozením). Zralé pylové zrno v prašníku nejdřív ztratí většinu vody a ven se tedy dostává v desikovaném stavu. Aby mohlo pylové zrno klíčit, tak musí hydratovat - tím se (kromě "aktivace" pylového zrna pro klíčení pylové láčky) taky otevřou otvory pro klíčení (apertury). V desikovaném stavu je pylové zrno různě deformované (scvrklé) a exina překrývá apertury. Je tudíž rozdíl ve vzhledu pylových zrn v suchých preparátech a v kapce vody (kde velmi rychle hydratují). Apertury nemusí být jen kulovité, ale i podélné (např. apertura u pylu lilie). Apertury nemusí být vždy viditelné a různé druhy mají různé počty. U některých mohou být apertury kryty víčky, která se odklopí po hydratování (vytlačí je intina, která po hydratování zrna "vykukuje" skrz aperturu). Pro zvýšení kontrastu a tudíž zlepšení pozorování pylových zrn pod světelným mikroskopem se pylová zrna často barví - v našem cvičení pomocí safraninu (1% safranin ve vodě). Barvení (speciální směsí histologických barviček) se používá taky jako jedna metoda zjišťování životaschopnosti pylu.