54. Kapraďorosty V. - výtrusnice a výtrusy kapradin

Parametry úlohy

	Obtížnost:	lehké
	Časová náročnost:	30 minut
	Materiálová náročnost:	středně náročné
	Druh materiálu:	volně rostoucí a kulturní rostliny
	Čím pozorujeme:	mikroskop i stereomikroskop
	Téma:	Rozmnožování rostlin, rostlinné orgány generativní Výtrusné rostliny
	Roční období:	září, květen, červen

Teoretický úvod

Kapradiny (Polypodiophyta sp.) jsou skupinou výtrusných cévnatých rostlin – čili kapraďorostů (Pteridophyta sp.). Současné druhy jsou z velké většiny byliny, ale v některých tropických oblastech rostou i stromovité druhy. Vymřelé stromovité kapradiny se hojně vyskytovaly v permokarbonských lesích.

Kapradiny druhotně netloustnou (tzn. nezvětšují tloušťku stonku nebo kořenu činností druhotného dělivého pletiva kambia, případně felogénu). Rozmnožují se pomocí výtrusů, které se tvoří ve výtrusnicích obvykle na spodní straně listu. Výtrusnice jsou obvykle po několika uspořádány v kupkách (sorech), které bývají kryty blánou – ostěrou. Listy kapradin mohou mít rozdělenou funkci – trofofyly, ty jsou zelené a provádí fotosyntétu a sporofyly, ty bývají nezelené a na nich se tvoří výtrusy. Trofosporofyly mají obě funkce – rozmnožování i výživu na jednom listu – list je zelený a zároveň vytváří i výtrusy.

Většina u nás běžně se vyskytujících kapradin má listy typu trofosporofylů. Listy rozdělené na trofofyly a sporofyly najdeme např. u pérovníku pštrosího (Matteucia struthiopteris) nebo žebrovice různolisté (Blechnum spicant).

Materiál

Kapraď samec (Dryopteris filix-mas)- trofosporofyl, jelení jazyk celolistý (Phyllitis scolopendrium) – trofosporofyl, sleziník červený (Asplenium trichomanes)- trofosporofyl, pérovník pštrosí (Matteuccia struthiopteris) – sporofyl

Pomůcky

Podložní a krycí sklo, preparační jehla, lupa, mikroskop.

Úkoly

1. Pozorování sporofylu pérovníku pštrosího

Výtrusnickový list s výtrusnicemi pozorujte lupou. Všímejte si tvaru a uložení výtrusnic. Nakreslete. Popište, jak se výtrusnice při zralosti ze sporofylu uvolňují.

2. Pozorování kupek výtrusnic na trofosporefylech různých druhů kapradin

List s výtrusnicemi pozorujte lupou. Všímejte si tvaru a umístění kupek výtrusnic. Nakreslete. Všímejte si rozdílů ve tvaru a uložení výtrusnic u různých druhů. Podle literatury určete příslušné zástupce. Proveďte alespoň u dvou zástupců.

3. Pozorování Výtrusnic ve vodním praparátu

Preparační jehlou seškrábněte výtrusnice z kupky a pomocí druhé jehly rozprostřete na podložním sklíčku v kapce vody. Jemně přikrejte krycím sklíčkem. Nakreslete 1 výtrusnici. Pozorujte prstenec, který umožňuje otevírání výtrusnic.

4. Pozorování uvolňování výtrusů

Stejným způsobem jako v předchozím úkolu přeneste výtrusnice tentokrát na suché sklíčko. Nepřikrývejte. Pozorujte uvolňování výtrusů při ohřívání preparátu teplem ze žárovky lampičky. Zaměřte se i na pozorování jednotlivých výtrusů, zakreslete jejich tvar.

Výsledky pozorování

Pérovník pštrosí je jednou z našich kapradin, která má listy dvojího typu. Menší sporofyly vyrůstají uprostřed růžice zelených trofofylů. Sporofyly jsou zprvu také zelené, později hnědnou a vytrvávají přes zimu. Při bližším pozorování si všimneme, že sporofyl je jednoduše zpeřený. Jde o list jehož čepel je redukovaná na úzké proužky po obou stranách hlavní žilky. Okraje těchto proužků jsou podvinuté a kryjí výtrusnice. Výtrusnice vyrůstají velmi hustě, takže nejsou znát jednotlivé kupky – splývají dohromady, ostěra není zpravidla patrná (je velmi tenká a záhy se rozpadá). Výtrusnice vyrůstají po stranách hlavní žilky a jsou až do zralosti úplně kryty podvinutým proužkem redukované listové čepele.

Při pozorování trofosporofylů různých zástupců jsme zjistili, že růnzé druhy mají různé tvary a umístění kupek výtrusnic. Tento znak patří k významným diagnostickým znakům kapradin a je možné je podle literatury pomocí něj určit. V detailním pohledu pozorujeme jednotlivé výtrusnice. Kapraď samec má výtrusnice ledvinitého tvaru kryté výraznou ostěrou. Výtrusnice jeleního jazyku i sleziníku jsou čárkovité, ostěra je rovněž výrazně vyvinuta.

Ve vodním preparátu pozorujeme výtrusnice, dobře je vidět prstenec na obvodu výtrusnice. Tvoří jej buňky s nestejnoměrně silnou buněčnou stěnou. Při vysychání buněk dochází zevnitř prstence k pnutí a následnému prasknutí prstence a vymrštění výtrusů do značné vzdálenosti (jde o příklad hygroskopických pohybů).

V preparátu na sucho při zahřívání způsobeném žárovkou se výtrusnice otevírají a vystřelují výtrusy. Pozorujeme i jednotlivé výtrusy. Ty mají tvar kloboučku s dutinou. Tvarem jsou podobné pylovým zrnům některých větrosprašných semenných rostlin (např. některých jehličnanů nebo trav).

Metodické poznámky a doporučení

Pro sběr vybíráme záměrně druhy s morfologicky odlišnou stavbou kupek.
Pro pozorování otevírání výtrusnic jsou vhodné ne zcela zralé výtrusnice.
Sporofyl pérovníku pštrosího lze pozorovat i v zimním období, nelze však zpravidla dělat úkol 4. – výtrusnice jsou již otevřené.
Jazyk jelení a pérovník pštrosí jsou chráněné druhy, často se s nimi ale setkáváme v zahradách.
Kromě volně rostoucích kapradin lze využít i kapradiny pěstované jako pokojové rostliny v domácnostech či ve sklenících.
Při pozorování na sucho dáváme pozor, abychom si výtrusnice nesfoukli.
Kapraďorostům se věnují také úlohy 50, 51, 52 a 53.

Obrazová dokumentace

Nahoře: Pérovník pštrosí (Matteucia struthiopteris) – Výtrusnicový list – sporofyl; dole: Kapraď samec (Dryopteris filix-mas) – Asimilační list s výtrusnicemi – trofosporofyl; detail kupky výtrusnic. Stereomikroskop model SZS 1002-T ZOOM; objektiv-zoom 1 – 4,5/okulár 10 + Nikon Coolpix L20

A – zpeřený sporofyl; B – jeden lístek sporofylu; C – detail uložení výtrusnic; D – trofosporofyl s kupkami výtrusnic vespodu; E – detail kupky výtrusnice; 1 – hlavní vřeteno zpeřeného listu; 2 – redukovaná čepel sporofylu; 3 – výtrusnice; 4 – podvinutý okraj čepele sporofylu kryjící výtrusnice; 5 – asimilační pletivo trofosporofylu; 6 – kupky výtrusnic; 7 – ostěra; 8 – prstenec umožňující otevírání výtrusnice.


Vlevo: Jelení jazyk celolistý (Phyllitis scolopendrium) – Detail spodní strany trofosporofylu s kupkami nezralých a zralých výtrusnic; vpravo: Sleziník červený (Asplenium trichomanes) – Detail spodní strany trofosporofylu s kupkami nezralých a zralých výtrusnic. Stereomikroskop model SZS 1002-T ZOOM; objektiv-zoom 0,7 – 2/okulár 10 + Nikon Coolpix L20	A;B – jednoduchý celokrajný trofosporofyl s kupkami výtrusnic ve spodu; C;D – zpeřený trofosporofyl s kupkami výtrusnic ve spodu; 1 – asimilační pletivo trofosporofylu; 2 – nezralé kupky výtrusnic; 3 – zralé kupky výtrusnic; 4 – ostěra; 5 – výtrusnice


Vlevo: Kapraď samec (Dryopteris filix-mas) – Výtrusnice; vpravo shora: Kapraď samec (Dryopteris filix-mas); sleziník červený (Asplenium trichomanes); jelení jazyk celolistý (Phyllitis scolopendrium) – Výtrusy. Vitální preparát ve vodě. Mikroskop LP 3012-T; objektiv 20/okulár 10 + kamera CMOS 2,	A – detail stavby výtrusnice; B; C; D – výtrusy; 1 – zavřená výtrusnice; 2 – otevřená výtrusnice; 3 – stopka výtrusnice; 4 – zesílený prstenec umožňující otevírání výtrusnice; 5 – výtrus; 6 – dutina uvnitř výtrusu (usnadňuje šíření vzduchem)