Botanik: Verflixtes Kleinzeug - Larix gmelinii *

[Fahrenheit]

Liebe Pflanzenfreunde,

Bodo ist ein fleißiger Schnippler und hat mir mit der letzten Sendung eines seiner Glanzstücke zukommen lassen: Längs- und Querschnitte von den Nadeln der Dahurischen Lärche. Diese Nadeln sind nicht gerade die Größten - aber davon später mehr. Hier erst einmal vielen Dank an Bodo für die Schnitte. :-)

Die Dahurische Lärche (Larix gmelinii) aus der Familie der Kieferngewächse (Pinaceae), stammt aus Ostasien. Sie ist der am weitesten nördlich vorkommende Baum und wächst auch noch unter extremen klimatischen Bedingungen - dann jedoch nur noch als kleiner Strauch. Außerdem gehört sie neben der Ostasiatischen Zwerg-Kiefer (Pinus pumila) zu den winterhärtesten Bäumen, die auch Temperaturen um -70 °C schadlos widerstehen können.

Bild 1: Ein Bestand Dahurischer Lärchen in seiner natürlichen Umgebung

Leider gibt es nur wenig aussagekräftiges Bildmaterial zu Larix gmelinii im Netz und der Botanische Garten Bonn pflegt die Pflanze nicht. Das Bild hier ist leider recht klein, stammt aber aus offizieller Quelle in den USA und ist daher gemeinfrei.

Larix gmelinii ist - wie alle Lärchen - ein laubabwerfender Baum. Sie ist von kegeligem bis schmal-säulenförmigem Wuchs und erreicht Wuchshöhen von bis zu etwa 35 Meter bei einem Stammdurchmesser von bis zu eineinhalb Metern. Die Borke an jungen Bäumen ist glatt und rotbraun, später wird sie dunkler und schuppig mit Farben, die eher ins Graue spielen. Die hellgrünen nadelförmigen Blätter verfärben sich im Herbst gelb, bevor sie abgeworfen werden. An den Langtrieben sind sie spiralig angeordnet und an den Kurztrieben stehen in Bündeln 20 bis 30 Nadeln zusammen. Dabei sind sie mit einer Länge von 15 bis 30 mm und einer Breite von 0,5 bis 1 mm recht klein.

Bild 2: Lange bleiben die schön gefärbten Nadeln nicht mehr an ihrem Platz

Die hier gezeigte Aufnahme stammt von Mark Nan Tu und ist unter CC BY-SA 2.0 veröffentlicht.

Die Dahurische Lärche ist einhäusig getrenntgeschlechtig. Die gelben männlichen Zapfen stehen an Kurztrieben und sind 5 bis 7 mm lang. Die weiblichen Zapfen haben anfangs eine purpurrote, später eine braune Farbe und stehen stehen ebenfalls an den Kurztrieben, bleiben aber durch einen gebogenen Stiel aufrecht. Sie haben eine Länge von 0,8 bis 4 cm und einen Durchmesser von 0,8 bis 3 cm. Alte Zapfen verbleiben am Baum, bis die Zweige abfallen. Die Samen an den zwischen 14 bis 40 Samenschuppen sind grau mit hellbraunen Punkten und 2 bis 3 × 1 bis 2 mm groß und haben einen leuchtend orange-braunen Flügel von ca. 10 mm Länge. Die Bestäubung erfolgt im Mai bis Juni durch den Wind und die Samen reifen im September.

Bild 3: Ein weiblicher Zapfen

Leider wieder klein, aber Public Domain wie oben.

Die Erstbeschreibung der Dahurischen Lärche erfolgte im Jahr 1854 durch Franz Josef Ruprecht. Ihren wissenschaftlichen erinnert an den Sibirienforscher und Verfasser der Flora Sibirica Johann Georg Gmelin.

Wie immer kurz zur Präparation:

Bodo hat die Längs- und Querschnitte der Nadeln auf dem Schlittenmikrotom mit einer Schnittdicke von 30 µm erstellt und ich habe von ihm die AFE-fixierten Schnitte in Ethanol 70 Prozent erhalten.
Wie auch immer Bodo die Querschnitte hin bekommen hat - sie sind winzig.

Gefärbt habe ich nach Rolf-Dieter Müllers W3Asim II - Rezept, das auf der Webseite der MKB beschrieben ist und zu dem auch ein Arbeitsblatt heruntergeladen werden kann.
Dazu musste ich mir erst einmal einige Einwegpipetten dünn ausziehen, um die Schnitte beim Absaugen der Reagenzien nicht mit einzusaugen. Das ist allerdings kein Problem, sondern geht bei dem PE-Material ganz einfach, wenn man dieses bis zum Aufklaren über der Flamme hält und dann neben der Flamme mit nicht zu viel Kraft auszieht. Um eine plane Spitze zu erhalten darf man nicht bis zum Abreißen ziehen, sondern hält bei der gewünschten Dicke inne, lässt abkühlen und schneidet dann mit der Schere an der gewünschten Stelle durch.

Nach der Färbung habe ich die Schnitte in Euparal eingedeckt und nach gebührender Trockenzeit die folgenden Aufnahmen gemacht:
(Das schreibt sich nun ruhig und gelassen, aber das Aufbringen der winzigen Querschnitte und der flatterigen Längsschnitte war ein Akt für sich. Bei den Ersteren kommt zunächst das Harz auf den Objektträger und dann wird der Schnitt vorsichtig mit dem Pinsel übertragen, die Zweiteren lassen sich am besten mit einem Schnittfänger auf den Objektträger komplimentieren. Dabei dürfen sie natürlich nicht austrocknen, sonst ist's vorbei.)

Und nun die Bilder

Ich möchte hier mit den Längsschnitten beginnen und im Anschluss die "gewohnteren" Querschnitte zeigen. Die Nadeln sind so klein, dass schon das Übersichtsbild mit dem 20er Objektiv bei 200facher Vergrößerung erstellt werden konnte. Dabei kommt die hohe NA von 0,6 schön zur Geltung.

Bild 4a/b: Zentraler Längsschnitt der Nadel auf Höhe des Leitbündels, Bild 4b mit Beschriftung. Vergrößerung 200x, Stapel aus 16 Einzelbildern


Auch im Längsschnitt ist der Aufbau der Gewebe schön zu erkennen. Auffällig sind die Zellen des Assimilationsparenchyms, deren Zellwand eingefaltet ist, um die Oberfläche zu vergrößern. Auch schön zu erkennen einige Tracheiden-Zellen mit Ihren Tüpfeln und die Zellen der Leitbündelscheide. Ob der Querschnitt die dort zu erwartenden Caspary-Streifen zeigen wird? Leider konnte ich keine Phloemzellen identifizieren, sie scheinen außerhalb der Schnittebene oder außerhalb meiner Erfahrung mit Längsschnitten zu liegen. ;-)
Hier die Beschriftung von außen nach innen:
Cu:  Cuticula
Ep:  Epidermis
Ap:  Assimilationsparenchym
LBS: Leitbündelscheide, die Türsteher des Leitbündels (Du, du, und du! Du nisch! :-) )
T:   Noch Tracheiden oder schon Tracheen? Tracheiden, da die Zellwände an den Anknüpfungsstellen nicht aufgelöst sind.
XlP: Xylemparenchym
Die Nadel hat an der hier gezeigten Stelle eine Dicke von ca. 300 µm. Davon entfallen auf Epidermis und Cuticula 7 bis 8 µm, auf das Assimilationsparenchym zwischen 60 und 90 µm je Seite, aif das Leitbündel rund 100 µm, begrenzt von je einer Lage Zellen der Leitbündelscheide mit etwa 10 bis 18 µm Durchmesser. Die großen Tracheidenzellen messen typisch 110 auf 21 µm und eine Zellen des Xylemparenchyms kommt auf etwa 40 * 14 µm.

Bleiben wir noch ein wenig bei den Tracheiden, von denen zwei unterschiedlich entwickelte Exemplare zu sehen sind:

Bild 5a/b: Zellgrenze an den Tracheiden in Längsrichtung, Bild 5b mit Beschriftung; Vergrößerung 400x, Stapel aus 7 Bildern


Zunächst sieht man schön, dass wir es mit Tracheiden zu tun haben: die Zellwände an den Verbindungsstellen in Längsrichtung sind nicht aufgelöst. Aber ebenso leicht ist erkennbar, dass wir es mit zwei unterschiedlichen Entwicklungsstufen zu tun haben: die obere, deutlich größere Tracheide weist eine grade Kontaktfläche zu ihrer Nachbarin auf, die untere hat einen kleineren Durchmesser und eine angeschrägte Kontaktfläche. Aber auch die Tüpfel sind unterschiedlich, siehe Bild 6a/b.
So ganz nebenbei: ein Caspary-Streifen an der Verbindungsstelle zweier Zellen der Leitbündelscheide ist ebenfalls zu sehen.

Bild 6a/b: Tüpfelarten der beiden Tracheiden, Bild 6b mit Beschriftung; Vergrößerung 400x, Stapel aus 6 Bildern


Die Aufnahmen zu diesem Bild stammen aus dem gleichen Stapel wie die für Bild 5a/b, sie liegen nur etwas tiefer, so dass die beiden unterschiedlichen Tüpfelformen der Tracheiden gut zu erkennen sind: oben rechteckig, unten klassische Hoftüpfel.

Bild 7: Hier der Längsschnitt etwas ab vom Zentrum der Nadel, somit ist nur das Abschlussgewebe und das Assimilationsparenchym getroffen. Vergrößerung 200x, Stapel aus 10 Bildern.

Hier ist noch einmal schön das luftige Assimilationsparenchym zu sehen.

Bild 8a/b: Stoma im Längsschnitt, Bild 8b mit Beschriftung; Vergrößerung 400x, Stapel aus 17 Bildern


Stomata längs angeschnitten sind nicht oft zu sehen, daher freut es mich besonders, einige Exemplare in den Präparaten zu haben, auch wenn sie etwas tiefer im Schnitt liegen und die Bildqualität wegen der darüber liegenden Zellen nicht ganz optimal ist.
Die Beschriftung erfolgt analog zum Bild 4b, neu sind:
ZK:    Zellkerne. Auffällig die abweichende Struktur im Kern der Schließzellen
stIZR: Stomatärer Interzellularraum (früher Atemhöhle)
SP:    Spalt
ZSx:   Die beiden hintereinander liegenden Schließzellen
St:    Das zweite Stoma

So, das war es zu den Längsschnitten, nun kommen die Querschnitte: zunächst die Nadel in der Übersicht und anschließend das eine oder andere Detail.

Bild 9a/b: Nadelquerschnitt, Bild 9b mit Beschriftung, Vergrößerung 200x, Stapel aus 18 Bildern


Um keine Auflösung zu verschenken, habe ich mir erlaubt, die Nadel diagonal ins Bild einzupassen. Sie hat eine Ober- und Unterseite, die entsprechend gekennzeichnet sind.
Einige Strukturen aus den Längsschnitten fallen sofort wieder ins Auge, unter Anderem das Assimilationsparenchym, die Leitbündelscheide und das Leitgewebe.
Die Beschriftung erfolgt analog zu Bild 4b, neu ist Pl für das Phloem und ST für die Stoma.

Bild 10a/b: Das Leitbündel einmal näher betrachtet, Bild 10b mit Beschriftung; Vergrößerung 400x, stapel aus 5 Bildern


Schön ist die hier T-förmige Struktur des Tracheidengewebes zu erkennen. An den Berührungspunkten der großlumigen Zellen der Leitbündelscheide (LBS) fallen rot gefärbte Zonen auf: die Caspary-Streifen. Sie bestehen aus Lignin und einem Suberin-Abkömmling und dichten das Leitbündel gegen den Außenbereich der Nadel ab und so muss der Stofftransport durch das Zell-Lumen erfolgen. Die Pflanze kann also je nach Situation aktiv steuern, was an- und abtransportiert wird. Normalerweise finden sich solche Leitbündelscheiden als Endodermis in den Wurzeln der Pflanzen, sie sind aber auch, wie hier, in den Nadeln zu finden.
Die Beschriftung ist wieder analog zu Bild 4b, neu sind CS für die Caspary-Streifen (auch Casparische Streifen) und Pl für Phloem.

Bild 11a/b: Noch näher heran: Caspary-Streifen, Bild 11b mit Beschriftung; Vergrößerung 1000x, Stapel aus 3 Bildern


Hier bezeichnet LBSZ eine Zelle der Leitbündelscheide und CP einen Caspary-Streifen.

Bild 12a/b: Und noch einmal ein Stoma im Querschnitt, Bild 12b mit Beschriftung; Vergrößerung 1000x, Stapel aus 5 Bildern


Die Beschriftung des mittig getroffenen und geöffneten Stomas erfolgt analog zu Aufnahme 8b mit NZx für die Nebenzellen.

So, das war es mal wieder, vielen Dank fürs Lesen und natürlich sind Anregung und Kritik wie immer willkommen.

Herzliche Grüße
Jörg

[Detlef Kramer]

Lieber Jörg,

keine Kritik, nur Bewunderung und Respekt!

Dass Du dir Siebzellen auf den Längsschnitten nicht erkennen kannst, ergibt sich aus den Querschnitten. Auch da ist alles ziemlich verwaschen. Vielleicht eigenen sich dazu andere Arten besser.

Herzliche Grüße
Detlef

[Fahrenheit]

Lieber Detlef,

vielen Dank für Dein großes Lob! Ich teile es mir gerne mit Bodo, von dem ja die Schnitte sind.

Die Aufnahmen von den Querschnitten habe ich nach 2 1/2 Tagen Trockenzeit auf der Wärmeplatte bei etwa 50 Grad gemacht. Vielleicht wird das noch etwas besser ...

Herzliche Grüße
Jörg

[David 15]

Lieber Jörg,

Das Warten auf die Querschnitte hat sich defintiv gelohnt !

Einfach toll und wunderschön

Viele Grüße
David

[Hans-Jürgen Koch]

Lieber Jörg,

Längsschnitte, ich bin begeistert. Deine Färbungen sind super. Die Nadelblätter der Lärche sind nicht besonders stabil. Das Schneiden ist problematisch.
Die Bilder Nr. 7, 9 a und b sind meine Favoriten.

Mit freundlichem Gruß

Hans-Jürgen

[Ronald Schulte]

Jörg,

Da hast du wider ein Arbeit geliefert (hast du jetzt schon Rente?).
Auch ich mag die Bilder 7, 9a und b am meisten aber das ist auch Geschmackssache.
Habe wohl eine frage zu 9a und b: was stellen die drei große weise löcher vor? Gehören die da oder ist das ein Schneideartefakt?

Grüße Ronald

ps ich Wunsche dich viel Spaß am Donnerstag bei Holger sein Vortag. Ich beneide es das es bei euch so ein Gemeinde gibt wo gleichgesinnten sich treffen können.

[Fahrenheit]

Liebe Freunde,

vielen Dank für Euer Lob, ich freue mich immer sehr, wenn meine Beiträge euer Interesse wecken.
Bodo wird sich sicher ebenfalls über die positive Resonanz freuen, die seine Schnitte hervorrufen.

Lieber Ronald,

nö, bis zur Rente ist es noch eine Weile, aber ich kann dem deutschen Fernsehprogramm einfach nichts abgewinnen.  
In den Querschnitten sind große Lakunen zu sehen, an den Rändern sind sicher auch einige Zellen des Assimilationsparenchyms beschädigt, aber im Grunde ist es im Inneren der Nadel recht luftig.
Dabei ist Oberseite in der Regel deutlich dichter mit chlorophyllhaltigen Zellen "bestückt" wie die Unterseite, wie auch ein weiterer Querschnitt zeigt. Klar, da gilt es natürlich auch, das einfallende Licht optimal zu nutzen.

Bild 13: ein weiterer Nadel-Querschnitt von Larix gmelinii, Vergrößerung wieder 200x, Stapel aus 19 Bildern


Allen herzliche Grüße
Jörg

[Eckhard]

Lieber Jörg,

die Bilder sind ein Genuss! Herzliche Glückwünsche für die gelungene Präparation und Dokumentation. Mich würde der Fixier- und Einbettungsprozess interessieren. Hast Du davon Details?

Herzliche Grüsse
Eckhard

[Fahrenheit]

Lieber Eckhard,

auch Dir herzlichen Dank!

Die Schnitte stammen, wie ich oben geschrieben habe, ja von Bodo Braunstorfinger, der sie mir in Ethanol 70% zugesandt hat. Die Fixierung ist, wie für Pflanzenschnitte üblich, in AFE erfolgt, geschnitten hat Bodo auf seinem Leitz Mikrotom 1208. Wie er dabei genau vorgegangen ist, kann ich leider nicht sagen, aber Bodo liest hier ja mit und ist sicher so nett.

Herzliche Grüße
Jörg

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[Fahrenheit]

Lieber Mario,

vielen Dank für Dein Lob! Wobei ich muss Dir widersprechen: ich bin mir sehr sicher, dass man die Bilder noch besser machen kann. ;-)

Herzliche Grüße
Jörg