Úloha chloroplastů ve středním válci kořenů epifytických orchidejí

Abstract

The photosynthesis of the aerial roots of epiphytic orchids has been the subject of numerous studies. However, the roots are always evaluated as a homogeneous structure, even though they actually consist of significantly different areas. This work deals for the first time with the possibility of the spatial distribution of photosynthesis between the root layers, specifically the cortex and the stele. A combination of various microscopic techniques, the histochemical characterization of the apoplastic barriers and the immunohistochemical localization of the photosynthetic enzyme phosphoenolpyruvate carboxylase has been used. The results show that well-developed chloroplasts in the stele probably occur in the subfamily Epidendroideae in all epiphytic representatives, while in the subfamily Vanilloideae they occur occasionally. The ultrastructure of chloroplasts from both areas is systematically different, so it is likely that their functions also differ. Apoplastic barriers are prominent in the roots and differentiate early during root development, which can effectively isolate chloroplasts in the stele from the cortex. Chloroplasts also occur in the sclerenchyma cells of the stele, where were identified hitherto unknown pits in cell walls that could provide gas exchange within the stele....

Fotosyntéza vzdušných kořenů epifytických orchidejí je předmětem řady studií. Kořeny jsou však vždy hodnoceny jako homogenní struktura, i když se ve skutečnosti skládají z výrazně odlišných oblastí. Tato práce se poprvé zabývá možností prostorového rozdělení fotosyntézy mezi vrstvami kořene, konkrétně primární kůrou a středním válcem. Byla využita kombinace různých mikroskopických technik, histochemická charakterizace apoplastických bariér a imunohistochemická lokalizace fotosyntetického enzymu PEP-karboxyláza. Z výsledků vyplývá, že dobře vyvinuté chloroplasty ve středním válci se v podčeledi Epidendroideae patrně vyskytují u všech epifytických zástupců, zatímco v podčeledi Vanilloideae se vyskytují příležitostně. Svou ultrastrukturou se systematicky liší od chloroplastů primární kůry, takže je pravděpodobné, že se liší také jejich funkce. Apoplastické bariéry jsou v kořenech výrazné a diferencují se brzy během vývoje kořene, což může chloroplasty ve středním válci efektivně izolovat od primární kůry. Chloroplasty se vyskytují také v silně sklerifikovaných buňkách středního válce, kde byly identifikovány dosud neznámé ztenčeniny buněčných stěn, které by mohly zajišťovat výměnu plynů uvnitř středního válce. Překvapivé je, že enzym PEP- karboxyláza je lokalizován do propustných buněk endodermis a...