Botanik: Echinodorus, Membran? *

[Rundholzmacher]

Hallo Botaniker

Angeregt durch den Beitrag:  'Was sind das für Zellen?'  
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=7989.0  
habe ich versucht näheres über die Struktur und Funktion dieser Zellen herauszufinden.

In der mir zur Verfügung stehenden Literatur finde ich keine Anhaltspunkte. Die Suche im Internet brachte zwar einige Hinweise aber schon die Bezeichnungen sind nicht eindeutig:

Diaphragmatic, diaphragm. Membran, pith diaphragm. Diaphragma in Herders Conversations-Lexikon: In der Botanik die Querhaut, Schließhaut, die über eine Höhlung gespannt ist

Es ist definitiv eine Netzartige Haut und nicht mit dem Sternparenchym der Binse zu verwechseln. Bei der Untersuchung von Frischschnitten bildeten sich nach ca. 30 Minuten deutlich sichtbare Luftanlagerungen, die nach und nach das gesamte Netzt ausfüllten. Das lässt vermuten, dass diese Zellen aktiv an der Gasproduktion beteiligt sind.

Die Membran-Zellen finden sich im Blatt- und im Blütenstiel. Im Blattstiel allerdings großflächiger und deutlich dichter angeordnet.

Kurzer Steckbrief zu Echinodorus:
Die Gattung Echinodorus ist Teil der einkeimblättrigen, bedecktsamigen Pflanzen, und ist den Angiospermen, also Blütenpflanzen, zugeordnet. Sie gehört zur Familie der Alismataceae, der Froschlöffelgewächse. Die meisten Echinodorusarten sind Sumpfpflanzen, die sich den aquatischen Lebensräumen angepasst haben und zeitweilig bzw. dauernd untergetaucht leben können. Erstmals wurde die Gattung Echinodorus von Micheli 1881 ausführlich behandelt.

Bild 1 zeigt je einen Querschnitt von Blüten- und Blattstiel in W3AsimII Färbung.


Fixierung und Färbung lassen leider viele Details verschwinden, die möglicherweise Aufschluss über die Funktion ergeben.


Ein ungefärbter Frischschnitt zeigt zwar mehr Details, ist aber wegen des mangelnden Kontrastes sehr Flau.


Erst ein leichtes Anfärben mit Neutralrot und Methylenblau lässt die Struktur deutlicher hervor treten.


Erst unter Polarisiertem Licht zeigt sich der Aufbau in aller Deutlichkeit.



Alle Schnitte sind Frischschnitte mit einem Rasierklingen-Mikrotom.
Mikroskop: MOTIC BA-310 Trinokular LED. Kamera: EOS 1100D.

Vileicht ergeben sich ja weitere Erkennnisse? Würde mich jedenfalls freuien.
Liebe Grüße Heinz

[Klaus Herrmann]

Hallo Heinz,

das sind traumhaft schöne Schnitte! Mich wundert, dass das "luftige" Gewebe sich so gut schneiden lässt ohne Fixierung.

Kannst du ein Bild des Rasierklingenmikrotoms zeigen?

[Detlef Kramer]

Lieber Heinz,

ich möchte mal versuchen, etwas Ordnung in die Verwirrung zu bringen. Der Begriff "Membran" wurde im Verlauf der botanischen Forschung für alles Mögliche verwendet. Heute verwendet man den Begriff nur noch für die 8 - 12 nm dicken "Häutchen", die das Zellinnere physiologisch nach außen abgrenzt und bei Pflanzen unter der Zellwand sitzt sowie innerhalb der Zelle die verschiedenen Kompartimente abgrenzen. Diese Membranen kann man natürlich nur im Elektronenmikroskop auflösen.

Früher, als es dieses noch nicht gab und man deshalb von deren Existenz nichts wissen konnte, wurden die Zellwände als Membranen bezeichnet.

Was Du zeigst, ist eine Schicht von Zellen in der Schnittebene, die korrespondierend zu den quer geschnittenen Zellen, die großlumigen Aerenchyme umschließen.

Die hell leuchtenden Dreiecke sind mit Luft gefüllte Interzellularräume.

Lieber Klaus,

das Rasierklingenmikrotom ist sicherlich der Typ, den Rolf-Dieter schon zweimal in darmstadt vorgeführt hat. Falls Du es einmal ausprobieren möchtest, kann ich dir gerne meines einmal ausleihen. Dann kannst Du entscheiden, ob Du es käuflich erwerben möchtest, denn es wird ja seit mindestens 50 Jahren unverändert produziert und verkauft.

Herzliche Grüße
Detlef

[Klaus Herrmann]

Lieber Detlef,

wenn es das ist, dann brauche ich weder Bild noch das Original zu Test vielen Dank für dein Angebot! Ich finde es im Vergleich zum SHK-Halter zu teuer und der gefällt mir in der Handhabung besser, weil viel flexibler!

Ich war nur erstaunt, dass sich das Material so gut schneiden lässt. Aber das geht wohl nur mit ganz frischem Gewebe, bei dem der Turgor noch nicht nachgelassen hat.

[JB]

Hallo Heinz,

Fuer weitere Nachforschungen mag es nuetzlich sein zu wissen, dass die Zell-Lage bei Echinodorus im Englischen als "diaphragm" gezeichnet wird.

Matias et al. (2007) zitieren Sifton (1945) in ihren Ueberlegungen zur Funktion der Diaphragmen. Neben einer allgemeinen Stuetzfunktion vermuten sie auch, dass sie Einfluss auf den Gasaustausch haben. Nichts genaues ist bekannt.

"According to Sifton (1945), the flux of gases through
the aerenchyma is slowed significantly by the diaphragm
cells, although these cells have a mechanical function in
petiole structure."
"According to Scremin-Dias (2000),
the diaphragm cells in the submersed or un-submersed
leaves of Echinodorus have differing cell wall thicknesses
and differing arrangements of their lateral projections."

Wenn ich mir das so ansehe wuerde ich vermuten, dass die Diaphragmen als Schotten die Luftraeume in Abschnitte unterteilen. So koennte verhindert werden, dass bei Verletzung der gesammte Luftraum "absaeuft"; gleichzeitig bleibt durch die Interzellularraeume der Luftaustausch moeglich.

Beste Gruesse,

Jon


Ref.:
Leite et al. (2007). Contribuição ao estudo farmacobotânico da Echinodorus
macrophyllus (Kunth) Micheli (chapéu-de-couro) - Alismataceae. Rev. bras. farmacogn. [online]. 17: 242-248
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0102-695X2007000200019&script=sci_abstract

Matias (2007). Systematic consideration of petiole anatomy of species of Echinodorus Richard (Alismataceae) from north-eastern Brazil. Flora 202: 395–402
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0367253007000461

Sifton (1945). Air-space tissue in plants. Bot. Rev. 11: 108–143.
http://link.springer.com/article/10.1007/BF02861138

[Ronald Schulte]

Heinz,

Von Pflanzen weis ich gar nichts, und kann darum auch nicht beurteilen, aber was du hier für ein Bild zeigst so sieht man es wenig.
Den schnitt ist außerordentlich gut gelungen, sehr schön gefärbt und 'last but not least' fantastisch fotografiert.
Gratuliere!

Grüße Ronald

[Eckhard]

Hallo Heinz,

Das sind sehr schöne Schnitte geworden - Gratulation! Echinodorus habe ich auch mal geschnitten: http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=9967.0

Die Diaphragmen habe ich nicht gefunden. Ich habe aber einen aus dem Wasser herausragenden Spross geschnitten.

Wenn ich mir das so ansehe wuerde ich vermuten, dass die Diaphragmen als Schotten die Luftraeume in Abschnitte unterteilen. So koennte verhindert werden, dass bei Verletzung der gesammte Luftraum "absaeuft"; gleichzeitig bleibt durch die Interzellularraeume der Luftaustausch moeglich.

Die Funktion als Schott ist sehr wahrscheinlich. Emers sind sie nicht notwendig, was erklären würde, warum sie in meinen Schnitten nicht zu sehen waren.

Herzliche Grüsse
Eckhard

[Hans-Jürgen Koch]

Guten Abend Heinz,

Die Schnitte sind ganz große Klasse!

Gruß

Hans-Jürgen

[Rundholzmacher]

Hallo zusammen,
es freut mich, dass Euch meine Bilder gefallen.

Danke an Detlef für die Orientierung zur Begriffsbestimmung. Wer legt eigentlich solche Begriffe verbindlich fest?  Gibt es da ein Gremium oder eine Institution zur Normierung?

Lieber Klaus, ich gebe Dir uneingeschränkt Rech mit der Feststellung, dass das Haga Mikrotom zu teuer ist. Ich habe meines allerdings vor anderthalb Jahren günstig bei eBay ersteigert. Das Scheiden war nicht das Problem,, die Schwierigkeit bestand darin, den Schnitt auf den Objektträger zu bekommen.

Danke an Jon für die Links. Die haben mir weitergeholfen.

Hallo Eckhard, Deinen Beitrag zu Echinodorus hatte ich im Vorfeld schon studiert. Dabei ist mir auch Aufgefallen, dass der Blütenstiel Spaltöffnungen aufweist. Übrigens auch im submersen Teil.

Herzliche Grüße
Heinz

[Bernhard Kaiser]

Guten Morgen Herr Kramer,

Der Begriff "Membran" wurde im Verlauf der botanischen Forschung für alles Mögliche verwendet. Heute verwendet man den Begriff nur noch für die 8 - 12 nm dicken "Häutchen", die das Zellinnere physiologisch nach außen abgrenzt und bei Pflanzen unter der Zellwand sitzt sowie innerhalb der Zelle die verschiedenen Kompartimente abgrenzen.

in dem Zusammenhang habe ich eine Zwischenfrage:

ist die "Membran" dasselbe wie der Primordialschlauch der Laubmooszellen, der in der Moosliteratur des 19. Jahrh. vor allem bei Limricht K.G. (1890-1904): Die Laubmoose D,AT,Ch. immer wieder auftaucht?

Freundliche Grüße
Bernhard Kaiser

[Fahrenheit]

Lieber Lothar,

Sklereiden sind im ausdifferenzierten Zustand tote Zellen, eine aktive Ausscheidungsfunktion scheidet daher m.E. aus. Ebenso eine sensorische / signalverarbeitende Funktion, es sei denn Du meinst eine Reaktion der Zellen des umliegenden Gewebes auf mechanische Reize - aber welche sollte das sein?

Z.B. DocCheck schreibt zu den Kupfferschen Sternzellen:

Kupffer-Zellen sind sternfömige Zellen mit zahlreichen Zytoplasmafortsätzen und ovalem Zellkern. Sie befinden sich an der Innenwand der Lebersinusoide und ragen mit ihren Fortsätzen in den Disse'schen Raum hinein.
Kupffer-Zellen sind Teil der zellulären Immunabwehr. Sie phagozytieren körperfremde und körpereigene Strukturen (z.B. überalterte Erythrozyten), die mit dem Pfortaderblut in die Leber gelangen.

Es handelt sich somit um lebende Zellen, quasistationäre Macrophagen im Lebergewebe. Ein Vergleich mit den abgestorbenen Astrosklereiden ist m.E. mehr als gewagt.

Ob die in das Lumen hineinragenden Spitzen tatsächlich einen Plattwurm daran hindern können, durch den Luftkanal zu kriechen? Die Giftwirkung des Calciumoxalat ist da sicherlich vernachlässigbar, da es nur sehr schwer löslich ist. Ausserdem liegen die Calciumoxalatkristalle in der Regel nicht frei auf der Zelloberfläche:

Zitat aus Esaus Pflanzenanatomie, Evert 2006, S. 55:

... hat man Calciumoxalatkristalle ... nachgewiesen ... bei Nymphaea und Nuphar zwischen Primär- und Sekundärwänden der Astrosklereiden (Arnott & Pautard, 1970; Kuo-Huang, 1990).

Das bedeutet, dass das Caliumoxalat während der Ausdifferenzierung der Astrosklereiden von diesen dort angelagert wurde und nicht aus den Interzellularräumen dort auskristallisiert ist. Das ist dann tatsächlich eine Ausscheidungsfunktion der heranwachenden Sklereidenzelle, die aus meiner Sicht nicht reversibel ist, da das Calciumoxalat in der Zellwand der nun abgestorbenen Zelle eingeschlossen ist.
Solche Caliumoxalatkritsalle finden sich z.B. bei Nymphaea tetragonata oder auch - ganz andere Ecke - Welwitschia mirabilis zusätzlich auf oder in den Zellwänden der Parenchymzellen.

Beste Grüße
Jörg 

[Fahrenheit]

Lieber Lothar,

eigentlich verbieten mir Deine Umgangsformen das weitere Gespräch. Wenn du hier Antworten bekommen möchtest, passe Dich doch bitte dem Umgangston im Forum an.

Ausdifferenzierte Sklereiden sind in aller Regel abgestorbene Zellen, die Tüpfel sind noch da, da sie bis zum Schluss zum Stoffaustausch gebraucht werden.
Esau, Sklereiden S.162 "Wie bereits erwähnt, können ausgewachsene Sklereiden ihren Protoplasten behalten; meist sterben sie jedoch ab."
Der Strasburger (36. Auflage, 2008) sagt auf Seite 141 unten und folgende: "Das Sklerenchym (...) ist ein totes Gewebe aus sehr dickwandigen, englumigen Zellen, das nur in ausgewachsenen Pflenzenteilen auftritt. Es gibt zwei Formen, nämlich prosenchymatische Sklerenchymfasern und isodiametrische oder palisadenförmige Steinzellen (Sklereiden)."   
Ich denke, dass das Überleben einer ausgewachsenen Steinzelle mit intaktem Protoplasten eher die Ausnahme und ein Zufall ist, da das verbleibende Lumen gerade noch groß genug ist, die Zelle lebensfähig zu halten.
Du darfst aber gerne anhand entsprechender Artikel oder Deiner Bilder den Gegenbeweis führen, dass spezielle Sklereiden noch lebendig sind und ausser einer Festigung des Gewebes (z.B. Haberland, 1924, S. 148 ff) weitere Aufgaben wahrnehmen...

Auch was die Lage der Calciumoxalatkristalle auf den Zellewänden angeht, halte ich mich da lieber an die Ergebnisse, die in Esaus Pflanzenanatomie angesprochen sind (2006, S. 55 ff): "... hat man Calciumoxalatkristalle ... nachgewiesen ... bei Nymphaea und Nuphar zwischen Primär- und Sekundärwänden der Astrosklereiden (Arnott & Pautard, 1970; Kuo-Huang, 1990)." Siehe auch Esau selbst unter Sklereiden S. 160 ff.
Auch hier ist der Gegenbeweis erlaubt, der dürfte aber nur elektronenmikroskopisch möglich sein.

Den Plattwurm habe ich als Beispiel heran gezogen, da es dazu ein Bild im von Dir verlinkten Artikel gab. Das Gesagte gilt sicherlich auch für andere Mehrzeller in entsprechender Größenordung.

Auch bei den von mir untersuchten Zellmembranen s.o.
liegen die Kristallnadeln der auf den Zelloberflaechen auf. Zunaechst bilden sich aus den Sternzellen Ideoblasten
mit Raphidenbuendeln. Dann wnadeln sich die Nadelbuendel in die thermodynamisch stabilere Form der Styloide um und die Zellwand geht verloren.

Belege?

Beste Grüße
Jörg

[Fahrenheit]

Lieber Lothar,

die Wissenschaft trennt sich nicht von Lehren, sondern erweitert oder widerlegt sie. Das sollte Dir nach zwei Promotionen nicht ganz fremd sein.
Und auch dazu bedarf es einer gewissen Form und wenn man sich an die nicht anpasst, kommt man im Wissenschaftsbetrieb nicht weit ...

Den elektronenmikroskopischen Beweis, so, so - bitte verzeih' mein Schmunzeln.

Du schreibst:

Tatsaechlich hat  Dr Jeremy Burgess durch hervorragende rasterelektronemikroskopische Aufnamen gezeigt, dass die Asterozyten in Nymphea
der Abwehr von in die Petiolen eindringende Schaedlingen dienen, siehe
https://pixels.com/featured/defences-of-a-water-lily-dr-jeremy-burgessscience-photo-library.html

Hat er das? pixels.com ist ein Bildportal und keine ernst zu nehmende wissenschaftliche Quelle. Der dem Bild beigestellte Text ergeht sich zunächst auch nur in unbelegten Aussagen.
Es kann natürlich sein, dass Dr. Burgess tatsächlich einen Artikel zu seiner These veröffentlicht hat, aber den wirst Du dann doch sicher auch zitieren können, sodass sich das Ansehen, nein Nachlesen und Prüfen auch lohnt.

Beste Grüße
Jörg

[Lupus]

Hallo,

Die guten Leute gehen heute alle ins Ausland, Bestes Beispiel ist er Nobelpreistraege Hell mit
Stimulated Emission Depletion-Mikroskopie,

seit wann denn? Er ist Abteilungsdirektor am Max Plank Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften in Göttingen. Göttingen ist in Deutschland. 

Ich wiess  ueber was ich rede denn ich habe ueber 30 Jahre in der Forschung in Deutschland gearbeitet.

Naja, wenn man auf Teneriffa als Künstler landet, ist das auch Flucht vor dem deutschen Wissenschaftssystem ins Ausland?

Hubert

[Fahrenheit]

Lieber Lothar,

Deiner Kritik am Wissenschaftsbetrieb - nicht nur in De - kann ich zu weiten Teilen folgen.
Wie sagt man so schön: Lehrmeinungen ändern sich nicht, sie sterben aus. Und über Auswüchse wie den Veröffentlichungsdruck und die unseriösen Magazine, die gegen Geld jeden Mist veröffentlichen, möchte ich hier garnicht reden.

Deutschland als Wissenschaftsstandort hat m.E. zusätzlich noch das Problem der typisch deutschen Bürokratie. Bevor du die 3. Erweiterung des Projektantrags eingereicht hat, hat das chinesische Team zum Thema schon veröffentlicht ...

Aber an der wissenschaftlichen Methodik kratzt das natürlich nicht. Da Du von Beweisen gesprochen hast: ich nehme an, Du kennst einen entsprechenden Artikel von Dr. Burgess?

Ich kenne den Mann nicht, gehe aber davon aus, dass er die schönen Bilder bei Pixel.com eingestellt hat, um Interesse für die Welt im Kleinen zu wecken. Die nachgefärbten Bilder sind auf jeden Fall prinzipiell nicht geeignet, um zu zeigen, ob die Calciumoxalatkristalle auf oder in der Zellwand sitzen.
Das gilt m.E. auch für die von Dir verlinkte Pol-Aufnahme.

Beste Grüße
Jörg

p.s.
Ich kann an Lupus' Beitrag keine persönliche Beleidigung erkennen. Vielleicht bin ich nicht ganz neutral? Daher hier die Bitte an die Moderatorenkollegen, ggf. zu reagieren.