Botanik: Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa) *

[Hans-Jürgen Koch]

Liebe Pflanzenfreunde,

bei der Gelb Kiefer handelt es sich um die größte Kiefernart der Welt. Die Gelb-Kiefer wird in der Heimat (USA) bis 70 Meter hoch. In  Mitteleuropa selten über 20 Meter. Aufgrund des wertvollen und sehr schweren Holzes hat sie den Namen Ponderosa bekommen, der übersetzt gewichtig bedeutet. Diese Kiefernart kann ein Alter von 500 Jahren erreichen. Der schmal kegelförmige Baum zeigt in unteren Bereich meist keine Äste. Es handelt sich um einen Tiefwurzler (Pfahlwurzel), der  Temperaturen bis zu  minus 24 Grad ° verträgt. Die feinsten Enden der Kiefernwurzeln sind wie die der meisten Waldbäume von Pilzfäden umsponnen. Ich denke, die Fäden sind ein Ersatz der fehlenden Wurzelhaare. Zwischen der Kiefer und ,,ihren"  Pilzen besteht also eine innige Lebensgemeinschaft (Symbiose), die als Pilzwurzel (Mykorrhiza) bezeichnet wird.
Aus dem Harz der Kiefer gewinnt man Terpentinöl (Oleum terebinthinae), das besonders vom Maler und Lackierer, aber auch in der Heilkunde (Stillung von Blutungen) verwendet wird, sowie Geigenharz (Kolophonium) und Fass Pech.
Das Stammholz der Kiefer findet Verwendung im Hausbau.

Bild 01 Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa), 400 bis 500 Jahre alter Einzelbaum am Lake Tahoe, Kalifornien

Bild aus: ,,Lexikon der Nadelbäume"

Systematik:

Klasse: Coniferopsida
Ordnung: Koniferen (Coniferales)
Familie: Kieferngewächse (Pinaceae)
Unterfamilie: Pinoideae
Gattung: Kiefern (Pinus)
Art: Gelb-Kiefer
Wissenschaftlicher Name: Pinus ponderosa
Deutsche Trivialnamen: Gold-Kiefer oder Ponderosa-Kiefer

Bild 02 Kleine Hinweistafel aus dem Exotenwald (Arboretum) Bad Grund im Harz mit Informationen zur Pflanze.


Bild 03 Schnittstellen, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Die Nadeln  sind auffallend lang und stehen zu dritt an Kurztrieben. Sie sind ca. 12-26 cm lang, steif, zugespitzt und hellgrün.

Junger Spross, Querschnitte 40 µm

Reichert - Jung Schlittenmikrotom Hn 40 - Schnittstärke beträgt  beim Spross 40- und beim Nadelblatt 30 µm

Arbeitsanleitung:

Original Färberezept siehe Seite von Herrn Armin Eisner   http://www.aeisner.de/
W-3A-Färbung nach Wacker (Acridinrot-Acriflavin-Astrablau) modifiziert

Arbeitsablauf :

1.  Probe liegt in 30 % Ethanol.
2.  Aqua dest. 3x wechseln je 1 Minute.
3.  Vorfärbung Acridinrotlösung  8 Min.
4.  1x auswaschen mit Aqua dest. .
5.  Acriflavinlösung (differenzieren bis gerade keine Farbwolken mehr   abgehen - Lupenkontrolle) 12 Sekunden !!!.
6.  2 x auswaschen mit Aqua dest..
7.  Nachfärbung Astrablaulösung  2 Minute.
Bei der Nachfärbung mit Astrablau eine Mischung aus Astrablau und Acriflavin im Verhältnis 4 : 1 verwendet (blau + gelb  = grün).
8.  Auswaschen mit Aqua dest. bis keine Farbstoffreste auf dem Objektträger verbleiben.
9.  Entwässern mit 2x gewechseltem Isopropylalkohol ( 99,9 % ).
10.  Als letzte Stufe vor dem Eindecken Xylol einsetzen.
11.  Einschluss in Entellan.

Ergebnis :

Zellwände blaugrün bis grün, verholzte Zellwände leuchtend rot, Zellwände der äußeren Hypodermis orangerot, Cuticula gelb, Zellwände der innenliegenden Hypodermis tiefrot.

Fotos:  Nikon D5000  und Sony Cyber-shot  DSC-W30

Bild 04 Ungefärbte Schnitte

Beim Durchsehen der Schnitte habe ich einen ,,kleinen Freund" gefunden.  Es handelt sich vermutlich um einen ,,Kleinen Kiefernborkenkäfer" (Crypturgus cinereus).

Bild 05 Vergrößerung, kleiner Käfer auf einem Nadelblatt von der Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Die Proben liegen seit September 2011 in AFE I. Der Käfer sieht noch ordentlich aus. Sollte  das AFE – Gemisch  auch zum Fixieren von (Coleoptera) geeignet sein?  
Bild 06 Übersicht, Spross, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Die Aufnahme wurde mit der Camera Sony Cyber-shot  DSC-W30 erstellt.

Bild 07 Vergrößerung aus der Übersicht mit Beschriftung, Spross, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Von innen nach außen.
MA = Markparenchym, XY = Xylem, PMS = Primärer Markstrahl, KA = Kambium, PH = Phloem, RP = Rindenparenchym, HG = Harzgang, EP = Epithelzellen, PE = Periderm, SK = Sklerenchym
Die Harzkanäle sind von zwei Zellschichten umgeben. Die innere besteht  aus den Epithelzellen.  Dabei handelt es sich um lebende  Zellen, in denen das Harz synthetisiert wird und aus denen es dann  in den Kanal transportiert wird (Sekretion). Die äußere Schicht ist eine Art Sklerenchym zur Stützung des Epithels.

Bild 08 Spross, quer, Auflicht – Fluoreszenzaufnahme, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Die Grenze zwischen Spät-und Frühholz ist besonders deutlich und markiert den Anfang eines neuen Jahresringes.
Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungswellenlänge RoyalBlue mit 455 nm, 3 Watt LED

Bild 09 Spross quer, Auflicht – Fluoreszenzaufnahme, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Zentrum des Sprosses, das Markparenchym.
Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungswellenlänge RoyalBlue mit 455 nm, 3 Watt LED

Nadelblatt, Querschnitte 30 µm

Die Nadelblätter habe ich zunächst für kurze Zeit in Ethanol überführt, um sie zu entharzen.

Bild 10 Übersicht, Nadelblatt, quer, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)


Bild 11 Vergrößerung, Nadelblatt, quer, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Spaltöffnungen erkenne ich hier nicht.

Bild 12 Nadelblatt mit Beschriftung, quer, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

CU = Cuticula, EP = Epidermis, AS = Assimilationsparenchym, ED = Endodermis, PH = Phloem, XY = Xylem, TP = Transfusionsgewebe

Detlef hat das Bild mit Transfusionstracheiden und  Strasburgerzellen erweitert.
" Beides ist eine Spezialität der Coniferen. Die Tr.-Tracheiden sind tote Zellen, die wahrscheinlich  das Xylem mit der Endodermis verbinden. Die Strasburgerzellen sind Protein-haltige Zellen, zu deren Funktion es m.W. keine verlässliche Annahme gibt." Zitat: Detlef Kramer.
Vielleicht weiß Klaus da mehr.

Zu den Strasburgzellen habe ich folgendes gefunden:

Die Strasburgerzelle ist eine proteinhaltige Parenchymzelle im Phloem der Nacktsamer und Farne. Sie übernimmt dort die Rolle der Geleitzelle der Bedecktsamer. Man geht davon aus, dass die Strasburgerzelle den Stoffwechsel der Siebzellen unterstützt und auch für den Stofftransport in und aus der Siebzelle verantwortlich ist, also eine ähnliche Funktion wie die Geleitzelle hat.

Bild 13 Nadelblatt, quer, Harzkanal, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

In allen Teilen der Gelb-Kiefer findet man Harz. Es verschließt die Wundstellen, verwehrt also Pilzkeimen, die Krankheit oder Fäulnis erregen, in die Pflanze einzudringen.

Bild 14 Nadelblatt quer, Auflicht – Fluoreszenzaufnahme, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungswellenlänge RoyalBlue mit 455 nm, 3 Watt LED

Bild 15 Nadelblatt quer, Auflicht – Fluoreszenzaufnahme, Gelb-Kiefer (Pinus ponderosa)

Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungswellenlänge RoyalBlue mit 455 nm, 3 Watt LED


Literatur:

www.Baumkunde.de
Lexikon der Nadelbäume ISBN: 13:978-3-933203-80-9
Gerhard Wanner, ,,Mikroskopisch-Botanisches Praktikum" ISBN 3-13-440312-9

Lieber Detlef, herzlichen Dank für Deine Unterstützung bei der Beschriftung von Bild Nr. 7 und Nr. 12.

Mit freundlichem Gruß
Hans-Jürgen

[Fahrenheit]

Lieber Hans-Jürgen,

vielen Dank für Deine interessante Dokumentation! Sehr schön die dopplewandigen Harzkanäle in Spross und Nadel.

Herzliche Grüße
Jörg

[Bernhard Kaiser]

Guten Morgen Herr Koch,

ich bin begeistert von dieser professionellen Arbeit. An Detlef vielen Dank für die interessanten Ergänzungen.

Mit freundlichen Grüßen
Bernhard Kaiser

[Jan Kros]

Lieber Hans-Jürgen
Ich schliesse mich vorige Schreibern an
Herzlichen Gruss
Jan

[Omaruru]

Hallo Hans-Jürgen,

sehr schöne Arbeit !
Das Fixierungsgemisch ist "universell" verwendbar. Anatomische Präparate werden in Zoologie und Medizin schon lange in Formalin eingelegt. Für Insekten ist eine Fixierung im Allgemeinen gar nicht notwendig. Sie werden üblicherweise als Trockenpräparate aufbewahrt, da der Chitinpanzer stabil genug ist. Ausnahme sehr "dünnhäutige" Arten und Larvenstadien.

Schön ist in deinen Präparaten auch der Zellkern der parenchymatischen Zellen, durch die Rotfärbung, zu sehen.
Was ich in deinen Bildern allerdings nicht erkennen kann, sind sklerenchymatische Zellen um die Harzkanäle.

Herzliche Grüße

Klaus

[Hans-Jürgen Koch]

Liebe Pflanzenfreunde,

danke für Euer Lob.

Gruß

Hans-Jürgen

[Detlef Kramer]

Hallo Klaus,

Das Fixierungsgemisch ist "universell" verwendbar.

von welchem Fixierungsgemisch spricht Du? Hans-Jürgen hat, so, wie ich das lese, Lebend-Material geschnitten und die Schnitte dann in 30% Ethanol gesammelt. Habe ich etwas überlesen?

Zu:

Was ich in deinen Bildern allerdings nicht erkennen kann, sind sklerenchymatische Zellen um die Harzkanäle.

: das habe ich eingebracht. Allerdings habe ich von sklerenchymartigen Zellen gesprochen. Ich habe das so in Erinnerung. Falls Du den Wanner zur Hand hast, findest Du dort auf Seite 157 ein Foto, das erklärt, was ich meine. In Hans-Jürgens Fotos ist dies zugegenerweise nicht so deutlich erkennbar. So gewinnt man halt Erkenntnis durch Zusammenführen von Erfahrungen - oder?

Herzliche Grüße
Detlef

[Fahrenheit]

Liebe Freunde,

der Hinweis auf sklerenchymartige Zellen als Abschluss des Harzkanals nach außen hin ist mir beim ersten Lesen entgangen (ich nutze SK immer als Abkürzung für Sekretkanal). Nach Deiner Bemerkung, lieber Detlef, habe ich dann gleich mal nachgeschlagen. Ein ähnliches Bild habe ich auch in meiner Sammlung:

Hartzgang oder Sekretkanal in der Nadel der Einblättrigen Kiefer (Pinus monophylla) , Vergrößerung 400x, Stapel aus 9 Bildern


Auch bei der Schwarzkiefer (Pinus nigra) ist der Zellring wohl sklerenchymartig, Vergrößerung 100x, Stapel aus 13 Bildern


Ich meine mich allerdings an Schwarzkiefernnadelpräparate von Rolf-Dieter zu erinnern, bei denen die Zellwände (noch) längst nicht so stark verdickt waren.

Lieber Hans-Jürgen, vielleicht kannst Du uns noch einen Ausschnitt nachreichen?

Herzliche Grüße
Jörg

[Hans-Jürgen Koch]

Lieber Jörg,

gerne zeige ich den Harzkanal von der Gelb - Kiefer (Pinus ponderosa) in einer starken Vergrößerung.



Gruß

Hans-Jürgen

[Detlef Kramer]

Toll, Ihr Lieben,

damit dürfte auch Klaus zu überzeugen sein!

Herzliche Grüße
Detlef

[Rawfoto]

@ Alle, danke, ist ein super Beitrag geworden, finde ich spitze :-))

Grüße aus dem frostigen Wien :-)

Gerhard

[Klaus Herrmann]

Hallo

da hätt ich auch noch einen Harzkanal von sciadopytis verticillata

sieht eigentlich gar nicht nach Sklrenchym aus?:

[Rolf-Dieter Müller]

Lieber Hans-Jürgen,

wie immer von Dir eine schöne Studie eines Zweigs und eines Nadelblattes zu der sich eine spannende Diskussion entwickelt.

...
Ich meine mich allerdings an Schwarzkiefernnadelpräparate von Rolf-Dieter zu erinnern, bei denen die Zellwände (noch) längst nicht so stark verdickt waren.
...

@Jörg, bei der Schwarzkiefer ist vieles drin. Ich habe mal in den Tiefen meiner Festplatte recherchiert und Bilder einer Färbestudie aus 2009 gefunden, die ich hier zusammengestellt habe: https://lh4.googleusercontent.com/-MdEprUptHpQ/TzYwkTgkB7I/AAAAAAAAAc4/OnsNxO1LrmE/s800/Pinus_nigra_Faerbevarianten.jpg

Die Zellwände sind vielleicht nicht so stark, aber deutlich sichtbar ausgeprägt.

Interessant wird es aber jetzt bei moderneren Färbeverfahren, die eine weitere differenzierte Darstellung von Zellwänden zulassen. Beispielhaft möchte ich auf einen Nadelblattquerschnitt von Pinus mugo verweisen: https://lh6.googleusercontent.com/-_GYY_ypqxAM/TeVg_h3STuI/AAAAAAAAADo/IuRiOmDUCIk/s800/DF_Pinus_mugo_Nadel.jpg

Hier erkennt man mit Unterstützung von Dunkelfeld mehr als deutlich, das die Zellwände der Harzkanäle ganz anders ausgeprägt sind. Bei dieser Darstellung aber ich den Vorteil der eindeutigen Wirksamkeit von Simultanfärbungen genutzt.

Viele Mikrogrüße
Rolf-Dieter

[Hans-Jürgen Koch]

Liebe Freunde,

danke für Eure Bilder, so wir ein Beitrag interessant und lehrreich.

Gruß

Hans-Jürgen

[Omaruru]

Hallo zusammen,

die Frage nach dem Sklerenchym, wird sich wohl nur im Längsschnitt klären lassen. Sklerechmatische Zellen sind in aller Regel faserförmig verlängert, verholzt und tot.

Bei Hans-Jürgens Bildern sehe ich kollenchymatische Zellen. Ich sehe auch keine Hinweise, daß es sich um eine junge, noch wachsende Nadel, handelt, so daß auch ein nachträgliches verholzen nicht wahrscheinlich ist. Auch der deutlich sichtbare Zellinhalt spricht dafür. Parenchym und Kollenchym sind jedoch meist isodiametrisch.

Herzliche Grüße

Klaus