ANATOMIJA BILJAKA: POVIJEST, PREDMET PROUČAVANJA, METODE - BIOLOGIJA - 2026

Anatomija biljaka u strogom smislu je temeljna osnova za proučavanje velikog broja različitih biljnih tkiva, kao alat od velike važnosti u botanike i bioloških znanosti općenito. Ova se disciplina usredotočuje uglavnom na stanično ispitivanje tkiva mikroskopijom od nastanka do razvoja.

Sva reproduktivna tkiva koja se zajedno proučavaju u području biljne embriologije i palinologije često su isključena. Način na koji se stanice sastavljaju i međusobno slažu od velike je važnosti za anatomiju biljaka.

Izvor: pixabay.com

Anatomija biljaka usko je povezana s drugim područjima kao što su fiziologija biljaka i njihova morfologija. Karakteristike promatrane u većini slučajeva razlikuju se među skupinama biljaka i koriste se za uspostavljanje filogenetskih odnosa.

Povijest

Anatomija biljaka je u svojim počecima uključivala i proučavanje morfologije biljaka i njihovih vanjskih karakteristika. Međutim, od sredine dvadesetog stoljeća studije anatomije isključivo su ograničene na proučavanje unutarnjih organa i unutarnjih tkiva, pri čemu je morfologija zasebna disciplina.

Prvi radovi na anatomiji biljaka i botanici, izvedeni uz pomoć mikroskopa, zaslužni su Marcello Malpighi i Nehemiah Grew. Do 1675. Malpighi je objavio svoje djelo Anatome plantarum, gdje ilustracijama opisuje neke biljne strukture poput stomata lišća.

Sa svoje strane, do 1682. godine Grew je objavio djelo s vrlo pouzdanim ilustracijama o biljnim tkivima, koje pokazuju točnost njegovih opažanja. Rad je bio naslovljen Anatomija biljaka.

Počevši od 1960-ih, razvoj mikroskopije predstavljao je veliki pomak u svim područjima biljne anatomije.

Mikroskopija i njezina upotreba u anatomiji biljaka

Proučavanje biljnih struktura imalo je razvoj usko povezan sa stvaranjem i razvojem mikroskopije. Od svog pronalaska u 17. stoljeću, mikroskopi su se razvili u intelektualni alat koji je oblikovao mnoga područja biološke znanosti.

Jedno od prvih područja kojima je naklonjen razvoj mikroskopije bila je botanika, posebno u anatomskom istraživanju. Eksperimentalni znanstvenici Robert Hooke i Leeuwenhoek prepoznati su kao jedni od prvih koji su mikroskopski opazili i opisali razne strukture tijekom 17. stoljeća.

U djelima Malpighija i Grewa mikroskopija je igrala temeljnu ulogu, omogućujući razvoj ova dva vrijedna botanička djela, čineći ove važne znanstvenike sedamnaestog stoljeća pionirima biljne anatomije i botaničke mikrografije.

Od tada se proučava anatomija biljaka zajedno s mikroskopom. Potonji se razvijao u skladu s čovjekovim potrebama znanja.

Mikroskopija je trenutno važan alat za proučavanje biljnih struktura, gdje se koristi od jednostavnih povećala do elektronskih mikroskopa napredne tehnologije.

Što proučava anatomija biljaka?

Anatomija biljaka odgovorna je za proučavanje svih tkiva i oblika organizacije istih, prisutnih u biljkama. To ukazuje da ocjenjuje tkiva i unutarnju staničnu organizaciju te proučava vanjske strukture.

Među evaluiranim strukturama su: lišće, stabljika, kora, korijenje, vrhovi stabljika i korijena, meristemi i tkiva nakon diferencijacije stanica, raspored stanica u organima, između ostalog.

Metode i tehnike

Tehnike primijenjene u istraživanju anatomije biljaka vrlo su raznolike. Svaki od njih ovisit će o tkivu ili organu koji se proučava.

Općenito, stalni pripravci za mikroskopske studije neophodni su kao izvor elementarnih informacija i u istraživanju i u nastavi. Međutim, za fiksiranje uzoraka različitih anatomskih tkiva, potrebno je provesti niz osnovnih tehnika za njihovo kasnije promatranje.

Potonje se primjenjuje jer je tkiva i njihove komponente teško jasno razlikovati s izravnim opažanjima.

Sve biljke sastoje se od istih osnovnih, dermalnih, temeljnih i vaskularnih tkiva. Unutar tih tkiva način na koji su stanice organizirane znatno se razlikuje između biljaka i, samim tim, anatomske metode njihove obrade su različite.

Općenito, botanički materijal koji se proučava mora ispunjavati određene karakteristike, na primjer, da su strukture potpuno zdrave i razvijene. Uz to, ne smiju imati vanjska ili unutarnja strukturna oštećenja, a njihovo je obojenje tipično za proučavane vrste i da je uzorak iz kojeg su uzeti uzorci reprezentativan.

fiksacija

Proces fiksacije nastoji sačuvati tkiva i njihove morfološke karakteristike što je moguće sličnije onome kad je tkivo bilo živo. To se može postići bilo fizičkim, bilo kemijskim sredstvima. Najčešće se koriste jednostavni fiksativi poput etanola, metanola ili acetona koji se fiksiraju dehidracijom.

Vrlo dobro djeluju na malim uzorcima i mogu čak sačuvati pigmentaciju tkiva. Također se mogu koristiti aldehidi poput formaldehida, glutaraldehida i akroleina. Ostali koagulacijski fiksativi uključuju etanol, piričnu kiselinu, živin klorid i krom trioksid.

Također se koriste smjese za učvršćivanje, od kojih postoji više od 2000 objavljenih formula, a najčešće su FAA, sredstva za učvršćivanje kromiranom kiselinom, Farmer i Carnoy smjese.

Uvijek tijekom tog postupka treba biti posebno oprezan s vremenom fiksacije i temperaturom na kojoj se vrši, jer se procesi poput autolize mogu ubrzati.

Stoga se preporučuje izvoditi je na niskim temperaturama i na pH blizu fiziološkog tkiva kako bi se izbjeglo stvaranje artefakata u tkivima koji se podvrgavaju anatomskim pogrešnim tumačenjima.

Dehidracija

Sastoji se od uklanjanja sadržaja vode iz prethodno učvršćenih biljnih tkiva. To se često izvodi s povećanim gradijentom dehidrirajućih sredstava koja mogu ili ne moraju biti otapala za parafin, a parafin je jedno od glavnih sredstava koja treba uključiti.

Dehidratacija parafina otapalima provodi se uglavnom etanolom u nizu od 30, 50, 70 i 95%.

Nakon ovog procesa tkiva se prenose u sredstvo za dehidriranje parafinskog otapala. Ta sredstva uglavnom čine tkiva prozirnim. Najčešća sredstva su ksilen i kloroform. Za ove se reagense koristi i niz koncentracija.

Infiltracija / ugrađivanje tkiva u parafin

Ovaj postupak se izvodi u cilju zamjene medija za dehidraciju s sredstvom za infiltraciju / uključivanje. To daje tkivu dovoljnu krutost da napravi tanke i čvrste rezove, zbog privremenog otvrdnuća tkiva i šupljina koje predstavlja. Materijal koji se najčešće koristi je histološki parafin.

Microtomy

Uzorci uključeni u parafinske blokove seciraju se uz pomoć mikrotoma, što čini posjekotine dovoljno tanke da se mogu vidjeti pod mikroskopom. Nakon rezanja sačuvane su sve morfološke strukture na način da se olakša proučavanje tkiva.

Općenito, rezovi su debljine 1 do 30 mikrona. Nekoliko je vrsta mikrotoma koji se često koriste, uključujući stolni mikrotom, zamrzavanje, kriostat, klizanje rotacije i ultramikrotom. Neki od njih sa specijaliziranim dijamantnim ili staklenim noževima.

Bojenje

Histološki odsjeci obojeni su kako bi se olakšalo promatranje i analiza različitih staničnih komponenti.

Primjenjuju se boje i tehnike bojenja, ovisno o tome koje strukture je lakše promatrati. Najčešće boje koje se koriste u botanici su safranin "O", brzo zeleni FCF, hematoksilin, narančasta G, anilin plava i toluidinsko plava. Odabir jedne ili druge boje ovisi o ionskom afinitetu boje u odnosu na strukturu koju treba obojati.

Također se mogu koristiti i kontrastne mrlje poput kombinacije safranina "O" i brzog zelenog FCF. Safranin mrlje mrlje crveno, lignificirani zidovi, jezgre, kromatin i kondenzirani tanini, a suberin crvenkasto-smeđe boje. Dok FCF mrlja celulozne zidove, citoplazma izgleda plavkasto i ljubičasto zeleno.

S druge strane, toluidinsko plavo obojene tkanine kreću se u rasponu od tamno plave / crvenkaste do svijetloplave / ružičaste.

Histokemijska ispitivanja

Histokemijski testovi koriste se za otkrivanje molekula ili skupina molekula prisutnih u ispitivanom tkivu i procjenu njihove raspodjele u tkivu "in situ".

Ovi testovi mogu se provesti pomoću kemijskih reakcija za otkrivanje slobodnih ili konjugiranih ugljikohidrata i enzimskih histokemijskih ispitivanja u kojima se otkriva stanična enzimska aktivnost čak i nakon kemijske fiksacije tkiva.

Konačni proizvod ovog skupa tehnika završava ocjenom histološkog dijela pripremljenog mikroskopskim alatima. Mogu se koristiti optički ili elektronički mikroskopi, bilo za skeniranje ili prijenos. Mnogi su od tih likova vrlo mali (ultrastrukturni ili mikromorfološki).

Ostale tehnike uključuju maceraciju biljnih tkiva radi odvajanja njihovih komponenti i promatranja pojedinačno. Primjer za to je maceracija tkiva poput drveta, koja olakšava promatranje elemenata traheja i drugih struktura i detaljnu analizu istih.

Reference

1. Beck, CB (2010). Uvod u strukturu i razvoj biljaka: anatomija biljaka u dvadeset prvom stoljeću. Cambridge University Press.
2. Blanco, CA (ur.). (2004). Oštrica: vanjska morfologija i anatomija. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., & Pombal, M. (2017). Atlas histologije životinja i biljaka. Tkiva povrća. Odjel za funkcijsku biologiju i zdravstvene znanosti. Biološki fakultet Sveučilišta u Vigu. Španjolska. 12pp.
4. Osorio, JJ (2003). Mikroskopija primijenjena na botaniku. Teorijsko-praktični tečaj. Akademsko odjeljenje bioloških znanosti. Autonomno sveučilište Juárez u Tabascu.
5. Raven, PH, Evert, RF i Eichhorn, SE (1992). Biologija biljaka (svezak 2). Preokrenuo sam se.
6. Sandoval, E. (2005). Tehnike primijenjene na ispitivanju anatomije biljaka (Vol. 38). UNAM.