68. Stavba stonku VII. - xerofyty

Parametry úlohy

	Obtížnost:	středně těžké
	Časová náročnost:	50 minut
	Materiálová náročnost:	nenáročné
	Druh materiálu:	volně rostoucí a kulturní rostliny
	Čím pozorujeme:	mikroskop
	Téma:	Rostlinné orgány vegetativní Krytosemenné rostliny dvouděložné
	Roční období:	září, říjen, listopad, březen, duben, květen, červen

Teoretický úvod

Stonek představuje u cévnatých rostlin většinou nadzemní část, nese listy, pupeny a reprodukční orgány. Na povrchu stonku je pokožka, pod ní primární kůra a uvnitř stonku je střední válec ohraničený pochvou. Ve středním válci probíhají cévní svazky, které obklopují centrální dřeň.

Pokožka stonku – epidermis – je často tvořena více vrstvami buněk a je pokryta silnou vrstvičkou kutikuly. Pokožkové buňky stonku mohou vybíhat v papily; na povrchu stonku mohou být také různé typy především krycích trichomů. Primární kůra má především ochrannou a zásobní funkci. Vnější vrstva primární kůry (hypodermis) je často tvořena mechanickými pletivy – kolenchymem či sklerenchymem. Tato pletiva tvoří souvislou vrstvu. Střední část primární kůry (mezodermis) tvoří tenkostěnné parenchymatické buňky s mnoha mezibuněčnými prostorami, v buňkách mladých rostlin jsou chloroplasty. Vnitřní vrstva primární kůry (endodermis) odděluje souvisle primární kůru od středního válce a bývá také vícevrstevná, často sklerenchymatická. Střední válec stonku (stélé) je tvořen parenchymatickým pletivem, ve kterém jsou uloženy cévní svazky. Uprostřed stonku je obvykle dřeň tvořená parenchymatickými buňkami.

Xerofyty jsou rostliny přizpůsobené fyziologickými a morfologickými vlastnostmi růstu a rozmnožování pro obývání suchých stanovišť, takže jim nevadí občasný nebo trvalý vodní stres. Přizpůsobení bývá velmi různé, například zmenšení listové plochy až bezlistost, snížená transpirace díky zanořeným průduchům či silné kutikule, výrazně vyvinutý a výkonný kořenový systém apod. Hojnou skupinou xerofytních rostlin jsou tzv. sukulenty. U těch se přizpůsobení nejčastěji projevuje vytvořením masitých dužnatých listů – listová sukulence, nebo dužnatí stonek, listy se redukují či zcela zanikají – osová sukulence (osové sukulenty jsou např. kaktusy). K listovým sukulentům řadíme řadu druhů např.: netřesky, rozchodníky, lomikameny a další. Mezi nejznámější fyziologické adaptace sukulentů patří zvláštní průběh temnostní fáze fotosyntézy (Calvinův cyklus – tzv. CAM – rostliny), který těmto rostlinám umožňuje využívat oxid uhličitý vzniklý v procesu dýchání pro vznik sacharidů v sekundárních procesech fotosyntézy. Rostliny tak nemusejí otevírat průduchy pro příjem oxidu uhličitého ze vzduchu, čímž minimalizují ztráty vody.

Ne vždy však musí být xerofyt přímo sukulent, některé druhy se přizpůsobily proti vysychání hustou pokrývkou krycích trichomů. Častou xerofytní (i sukulentní) adaptací je přeměna listů na trny. Kromě úbytku listové plochy poskytují trny i ochranu před býložravci.

V suchých oblastech v různých částech světa se vyvíjejí xerofyty a sukulenty z různých čeledí (tedy i nepříbuzní zástupci) s morfologicky obdobnými až shodnými znaky. Je to názorná ukázka toho, jakým způsobem ovlivňuje prostředí morfologii a fyziologii organismů. Tento jev nazýváme konvergence – sbíhavost znaků. Projevuje se např. vnější morfologickou shodou amerických kaktusů a afrických pryšců.

Materiál

Stonky rostlin: rozchodník nádherný (Sedum spectabile), rozchodník pochybný červený (Sedum spurium „Fuldaglut“),kosmatec sedmikráskový (Dorotheanthus bellidiformis).

Pomůcky

Mikroskop, podložní a krycí sklíčko, 2 preparační jehly, pinzeta, kapátko, filtrační papír, Petriho miska, voda, kyselina HCl, barvivo floroglucinol, ethanol.

Úkoly

1. Pozorování stavby stonku rozchodníku nádherného

Nařežte několik příčných řezů stonkem rozchodníku. Řežte žiletkou v ruce a v druhé ruce držte část stonku. Jemnými tahy žiletkou k sobě řežte tenké příčné řezy. Vkládejte do Petriho misky s vodou. Vyberte nejtenčí řez, přeneste jej na podložní sklíčko a obarvěte: přikápněte na preparát kapku kyseliny chlorovodíkové a chvíli poté kapku floroglucinolu. Nechte preparát 2 – 3 minuty probarvit, přikryjte krycím sklem a pozorujte pod mikroskopem. Nakreslete schématicky stavbu stonku.

2. Pozorování stavby stonku rozchodníku pochybného – červeného

Nařežte několik příčných řezů ze stonku rozchodníku. Nejtenčí řez obarvěte, jak je popsáno v prvním úkolu, mikroskopujte a zakreslete.

3. Pozorování stavby stonku kosmatce sedmikráskového

Stonek kosmatce nařežte příčně na co nejtenčí řezy. Nejtenčí řez vyberte, vložte na sklíčko a podle pokynů v prvním úkolu obarvěte. Mikroskopujte a zakreslete.

Výsledky pozorování

Stonek sukulentního rozchodníku je pevný a tvrdý. Protože se jedná o sukulent listový, dužnaté jsou pouze listy. Stonek má poměrně silnou pokožku. Protože rostlina u nás roste jako trvalka, často narazíme na stonek druhotně tloustnoucí v sekundární stavbě jako v našem případě. Na fotografii je zřetelně vidět souvislý červeně zbarvený letokruh tvořený xylémem. Na rozdíl od dřevin dochází při druhotném tloustnutí stonků bylin k tloustnutí zejména v oblasti středního válce. Druhotná krycí pletiva se v takových případech netvoří a ve stavbě zůstávají vrstvy uložené vně středního válce i při druhotném tloustnutí stonku.

Drobný rozchodník pochybný je opět rostlina se sukulentními listy. Stonek je pevný, ohraničený silnou mnohovrstevnou pokožkou. Mohutná vrstva parenchymatické kůry uzavírá střední válec s cévními svazky. Protože se jedná o kultivar „Fuldaglut“, což je rozchodník tmavočervený, je vidět na řezu, že i buňky primární kůry mají červené zabarvení (toto zbarvení není způsobené barvením preparátu floroglucinolem). U tohoto rozchodníku pozorujeme stonek v primární stavbě s jednotlivými kolaterálními cévními svazky.

Kosmatec má stonek rovněž s výrazně silnou mnohovrstevnou primární kůrou. Zde jsou cévní svazky opět v souvislém kruhu obarveny červenohnědě (sekundární stavba stonku).

Za charakteristický znak xerofytů lze považovat výrazně vyvinutou primární kůru, která obsahuje parenchymatické buňky a slouží jako zásobárna vody. Také dřeň zůstává u těchto rostlin zachována v podobě parenchymatických buněk a není nahrazena vytvořením dřeňové dutiny.

Metodické poznámky a doporučení

Tvrdé stonky se dost špatně řežou.
Naprosto nezbytná je dokonale ostrá žiletka.
Upozorněte žáky, že řez musí být tenký a kolmý.
Doporučujeme vkládat řezy před barvením nebo pozorováním do lihu, nenaberou na sebe tolik vzduchových bublin.
Dbáme na bezpečnost práce při používání kyseliny a barviva, vhodné je použití pracovního oděvu (plášť).
Barvení floroglucinolem umožňuje zvýraznit buňky s lignifikovanými buněčnými stěnami. Obvykle se tedy intenzivně obarví buňky xylému a méně výrazně pak další buňky většinou sklerenchymatických pletiv, které mohou a nemusí být součástí cévního svazku. Vodní a bahenní rostliny obsahují zpravidla méně lignifikovaných buněk, proto se obvykle příliš intenzivně nebarví, naproti tomu mezofyty a xerofyty mívají xylém v cévních svazcích vyvinutý dobře, jsou tedy dobře barvitelné a pozorovatelné.
Za vhodné považujeme kombinovat tuto úlohu s úlohami 67, 69 a 70 a porovnávat stavbu stonku z hlediska ekologického přizpůsobení rostliny podmínkám, v nichž žije.
Stavbou stonku se zabývají také úlohy 62, 63, 64, 65 a 66.

Obrazová dokumentace


Rozchodník nádherný (Sedum spectabile) – Příčný řez stonkem. Vitální preparát barvený floroglucinolem. Mikroskop LP 3012-T; objektiv 4/okulár 10 + fotoaparát Nikon Coolpix L20	1 – pokožka – epidermis; 2 – primární kůra; 3 – dřevo – xylém (letokruh); 4 – lýko – floém; 5 – dřeň


Rozchodník pochybný (Sedum spurium) – Příčný řez stonkem. Vitální preparát barvený floroglucinolem. Mikroskop LP 3012-T; objektiv 4/okulár 10 + fotoaparát Nikon Coolpix L20	1 – pokožka – epidermis; 2 – primární kůra; 3 – kolaterální cévní svazek; 4 – dřeň


Kosmatec sedmikráskový (Dorotheanthus bellidiformis) – Příčný řez stonkem. Vitální preparát barvený floroglucinolem. Mikroskop LP 3012-T; objektiv 4/okulár 10 + kamera CMOS 2	1 – pokožka – epidermis; 2 – primární kůra; 3 – dřevo – xylém (letokruh); 4 – lýko – floém ; 5 – dřeň