Nagyító alatt: Aromanövények és gyógynövények kiválasztó struktúrái

Copyright © Komáromi Szabolcs

A honlap tartalma, illetve oldalainak bármilyen alkotóeleme (szöveg, kép, stb.) Komáromi Szabolcs engedélye nélkül nem használható fel.

Ebben a blogban megnézzük a növény különböző szerkezeteit, amelyek az illóolaj előállításáért felelősek. Az alábbi cikk egy 2001-ben (!) publikált kiadványban jelent meg. Az eredeti cikk, pedig egy 2000-ben megjelent könyvből idéz.

A következő képek és szövegek a Secretory Structures of Aromatic and Medicinal Plants: A Review and Atlas of Micrographs című könyvből származnak. A szöveget Katerina P. Svoboda, Ph.D. és Tomas G. Svoboda írta. Andrew D. Syred készítette a lenyűgöző mikroszkópos képeket. Polly M. Syred tervezte és szerkesztette a könyvet. A HerbalGram oktatási küldetésének megfelelően megosztjuk ezeket a képeket, hogy a pásztázó elektronmikroszkópos modern technológián keresztül a klasszikus farmakognóziát a részletek mélyebb szintjére vigyük. A növényi szerkezetek vizsgálata nemcsak a fajok közötti különbségtételt segíti elő a megfelelő azonosítás érdekében, hanem ezen jótékony és szép életformák világosabb megértését is lehetővé teszi.

 

 

Kamilla (Matricaria recutita L., Asteraceae) egyetlen pollenszemcséje (SEM, kritikus ponton szárítva, 9313-szoros nagyítással).
Fénykép © Microscopix fotótár

A kritikus ponton történő szárítás hatékony módszer a SEM alkalmazásokhoz használt érzékeny minták szárítására. Megőrzi a minta felületi szerkezetét, amely egyébként a felületi feszültség miatt károsodhatna a folyékony állapotból a gáz halmazállapotba való átmenet során.

 

A növények évezredek óta biztosítják az emberiség számára a mindennapi élethez szükséges számos alapvető és fontos anyagot, többek között oxigént, élelmiszert, ruházatot és faanyagot, valamint olyan vegyületek forrását, mint az olajok, gyanták, gumik, színezékek, növényvédő szerek és gyógyszerek.
A növényeket biokémiai gyáraknak tekinthetjük, amelyek az elmúlt 440 millió év során fejlődtek. A kutatók feltárják a növényi termékek kémiai útvonalait és különböző ipari alkalmazásait, és az anatómiai leírás az egyik legfontosabb szempont e növények gazdasági felhasználásának szempontjából. Nyilvánvaló, hogy bolygónk növényvilágának sokféleségét is meg kell védenünk és meg kell őriznünk, és gondosan meg kell fontolnunk a növényi erőforrások kiaknázását.

A növénykémia a 19. század végén vált elfogadott egyetemi tudományággá; azóta számos új struktúrát fedeztek fel. A növényekből nyert természetes termékek száma meghaladja a 100.000-et, és minden évben új kémiai vegyületeket fedeznek fel. Bár egyes növényi kémiai anyagok funkciója még nem teljesen tisztázott, ismert, hogy egyesek a növekedést szabályozzák, míg mások a beporzásban és a magszórásban vesznek részt, vagy gombaölő vagy védekező anyagként szolgálnak. Megint mások kölcsönösen előnyös (szimbiózis) társulásokban vesznek részt más szervezetekkel, mint például a növények közötti partnerség, amelyek táplálékot és menedéket nyújtanak a gyökereikben élő baktériumoknak, amelyek a levegőből származó nitrogént ammóniatrágyává alakítják, a gombáknak, amelyek segítenek a növény gyökereinek több vizet és ásványi anyagot felvenni, vagy az ágakban élő hangyáknak, amelyek védik és táplálják a növényt.

E vegyi anyagok összetett jellegét, amelyek általában különböző típusú kiválasztó struktúrákban termelődnek, genetikai és ökológiai tényezők is befolyásolják és ellenőrzik, valamint jelentős mértékben a növényekből való kinyerés módja is. A kiválasztó struktúra típusa számos növénycsalád fontos és megkülönböztető jellemzője. E struktúrák részletes anatómiai leírása fontos a növények piaci értéke, egy adott faj eredetiségének ellenőrzése, valamint a helyettesítés vagy hamisítás felderítése szempontjából. A feldolgozás módszeréhez is útmutatást nyújt.

A növényi struktúrák mikroszkópos vizsgálata fontos része a komplex biológiai kutatási folyamatnak, amely magában foglalja a növények növekedését és fejlődését, a genetikát és a nemesítést. A forma és szerkezet végtelen változatosságának mikroszkópos megfigyelése lehetővé teszi számunkra, hogy a természetet az egyik legerőteljesebb formájában fedezzük fel.

Muskotályzsálya (Salvia sclarea L., Lamiaceae), a kocsányos és a szesszilis váladékmirigyek a kehelytrichómákon (Cryo-SEM, 752-szeres nagyítás).
Fénykép © Microscopix fotótár

Szekréciós (kiválasztó) struktúrák a növényekben

A növényi vegyi anyagokat elsődleges vagy másodlagos anyagcseretermékekként osztályozzák. Az elsődleges anyagcseretermékek olyan biokémiai anyagok, amelyek nélkülözhetetlenek a növények növekedéséhez és túléléséhez. Minden növényben általánosan jelen vannak, közéjük tartoznak a cukrok, az aminosavak, a nukleinsavak és a klorofillok. A másodlagos metabolitok alkotják a többi növényi vegyi anyagot, az alkaloidoktól a fenolokig, és valószínűleg minden növényfajban megtalálhatóak. 

Az illóolajok bizonyos másodlagos növényi anyagcseretermékek összetett, illékony keverékei. A növényfajok széles köre - beleértve az egynyári, kétnyári vagy évelő lágyszárú növényeket, örökzöld vagy lombhullató cserjéket és fákat - termel illóolajokat.

A másodlagos anyagcseretermékek ökológiai és evolúciós szerepe

• az állatokkal szembeni védekezéssel,
• a növényi szervek sebeinek gyógyulásával,
• a káros rovarokkal szembeni védelemmel,
• a mikrobiális támadásokkal szembeni ellenállással,
• valamint a rovarok és állatok beporzás céljából történő vonzásával függ össze.

Számos növényfajt és -fajtát, főként a kereskedelmi érdekeltségűeket, szisztematikusan és mélyrehatóan vizsgáltak. A közelmúltban az egyetemi biológiai és farmakológiai tanszékek kutatócsoportjai különböző tanulmányokat végeztek a kiválasztó struktúrákkal és a fejlődésüket befolyásoló tényezőkkel kapcsolatban.

Az élő sejtek közös jellemzője, hogy a kiválasztás során anyagokat bocsátanak ki a külvilágba (exotróp szekréció) vagy speciális sejtközi üregekbe (endotróp szekréció). A kiválasztott anyag tartalmazhat különböző sókat, latexet, viaszokat, zsírokat, flavonoidokat, cukrokat, gumikat, nyálkákat, illóolajokat és gyantákat. Feltételezték, hogy ezek a termékek in situ bioszintetizálódnak, és a mirigysejtek bioszintetizáló képességének közvetlen bizonyítékai a közelmúltban váltak elérhetővé a mirigyek izolálására szolgáló eljárások kifejlesztésével. Ezek a módszerek végleges bizonyítékot szolgáltattak a specifikusan a mirigysejtekben található enzimek jelenlétére.

A levél felszínén lévő trichómák (lásd alább) és más szekréciós szövetek fény-, pásztázó- és transzmissziós elektronmikroszkópiával vizsgálhatók, ami lehetővé teszi a kiválasztósejtek fejlődésének főbb szakaszainak részletes megfigyelését, beleértve a membránrendszerüket és a sejtmagjukat, a mirigy teljes méretét és a szubkutikuláris üregbe kibocsátott anyag mennyiségét.

Az illóolajok, a hozzájuk tartozó gyantákkal és gumikkal vagy azok nélkül, leggyakrabban a növény felszínén vagy a növényi szövetekben található speciális kiválasztó struktúrákban találhatók. A szerkezet típusa család- vagy fajspecifikus. Ez hasznos lehet a növényi anyag azonosításához és a növényi forrás eredetiségének ellenőrzéséhez hamisítás gyanúja esetén.

 

 

A szegfűszeg (Syzygium aromaticum, (L.) Merr. & L.M. Perry, Myrtaceae) szárított szirma, amelyen a számos endogén olajmirigy látható (SEM, CPD, 607-szeres nagyítás).
Fénykép © Microscopix fotótár

 

Kiválasztó (szekréciós) sejtek

A legegyszerűbb szekréciós struktúra egyetlen szekréciót tartalmazó sejt, amelyet csak a tényleges tartalom különböztet meg a szomszédos, nem szekréciós sejtektől. Lehet azonban nagyobb is, mint a többi sejt, vagy vastag kutikuláris béléssel rendelkezik. Ez a sejttípus számos különböző növényi szövetben megtalálható, például a gyömbér (Zingiber officinale Roscoe, Zingiberaceae) rizómájának magházában és kérgében, valamint a szerecsendió (Myristica fragrans Houtt., Myristicaceae) perispermájában és embriójában.

A gyömbér (Zingiber officinale Roscoe, Zingiberaceae) rizómája, amely a szekréciós sejt membránjában lévő olajgömböket mutatja (Cryo-SEM és metszett, 2149-szeres nagyítás).
Fénykép © Microscopix fotótár

Kiválasztó (váladékos) üregek

Ezek az üregek többé-kevésbé gömb alakú struktúrák, amelyek kétféleképpen alakulhatnak ki: a parenchimasejtek (azaz a vékony falú, viszonylag differenciálatlan, szerkezetükben és funkciójukban változó sejtekből álló lágy növényi szövet) elválhatnak egymástól, luminának vagy lacunának nevezett sejtközi tereket hagyva, vagy egy tényleges sejt széteshet és üreget hagyhat a szöveten belül. Ezeket a tereket kiválasztó sejtek, vagyis hám béleli ki, amely az illóolajokat termeli. A magas olajtermelő növényekben több rétegben alakulnak ki ezek a kiválasztó sejtek. Az üregek folyamatosan tágulnak, és némelyikük vékony, tekervényes falú sejtekkel telik meg, amelyek a termelt olajat is a plasztidjaikban (a citoplazmatikus organellák egy osztálya) tárolják. Ebbe a csoportba tartoznak a citrusfélék családjába (Rutaceae) - szappanfavirágúak tartozó növények gyümölcsei és levelei, valamint az eukaliptusz fajok (Myrtaceae). A szegfűszeg (Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L.M. Perry, Myrtaceae) virágbimbóiban és a tömjén (Boswellia spp., Burseraceae) kérgének hosszúkás üregeiben is vannak váladékos üregek.

Római kamilla (Chamaemelum nobile (L.) All., Asteraceae) felső levélfelülete szesszilis váladékmirigyekkel és nem váladékozó trichomákkal (SEM, CPD, 417-szeres nagyítás).
Fénykép © Microscopix fotótár

Kiválasztó csatornák

A csatornák hosszúkás üregek. Gyakran elágazhatnak, hogy a gyökerektől a száron keresztül a levelekig, virágokig és termésekig terjedő hálózatot alkossanak. Egy központi üreget körülvevő hámból állnak. A parenchimán belül több hajlamos sejt aszinkron osztódáson megy keresztül, és ennek során a középen lévő kezdeti teret, ahol a sejtek egymás mellett helyezkednek el, kitágítják, és így egy üreget képeznek. Az üreg falát alkotó sejtek közül néhányan kiválasztó hámsejtekké alakulnak át. Az olajok a leukoplasztjaikban bioszintetizálódnak, és az endoplazmatikus retikulumon keresztül az üregbe jutnak. Ezek az üregek ezután csatornákká kapcsolódnak össze. Megtalálhatók az Apiaceae - zellerfélék (Umbelliferae) család minden tagjában, valamint az Asteraceae - fészkesvirágzatúak (Compositae), a Clusiaceae - orbáncfűfélék (Hypericaceae) és a Pinaceae (fenyőféle) családokban.

Az oregánó (Origanum vulgare L., Lamiaceae) alsó levélfelületén található szesszilis váladékmirigy, a kutikula felszakadt, és az egyes váladéksejtek láthatóvá váltak. A közeli sztómák is jól láthatók (SEM, CPD 1,979-szeres nagyítással).
Fénykép © Microscopix photolibrary

Hámsejtek

A virágokból nyert illóolajokat általában nem a mirigyszőrök választják ki, hanem csupán a citoplazmán, a sejtfalakon és a kutikulán keresztül diffundálnak kifelé. Az ezekből a fajokból származó illóolajok hozama általában nagyon alacsony. Ilyen például a rózsa (Rosa spp., Rosaceae) 0,075% (m/V), az akác (Acacia spp., Fabaceae) 0,084% (m/V) és a jázmin (Jasminum spp., Oleaceae) 0,04% (m/V).

Számos növénynemzetség, például az Aesculus - vadgesztenye (Hippocastanaceae), Alnus - nyírfafélék (Betulaceae), Betula - nyír (Betulaceae), Populus - nyárfa (Salicaceae), Prunus - rózsafélék (Rosaceae) és Rhamnus - bengefélék (Rhamnaceae) rügyei is kiválasztanak lipofil anyagokat, főként illóolajokkal kevert flavonoid aglikonokat. A kiválasztás itt a hámsejtekből történik, amelyeket kutikula fed. A kiválasztott anyag először a sejtek külső falai és az azokat borító kutikula között kialakult térbe ürül, hólyagot képezve, amely később felszakad.

Részlet a borsmenta (Mentha x piperita L., Lamiaceae) csészefelületéről, amelyen sárga, kerek, szesszilis kiválasztó mirigyek és hegyes, nem kiválasztó trichomák láthatók (Cryo-SEM 742-szeres nagyítással).
Fénykép © Microscopix fotótár

 

Mirigyes trichomák

A mirigyes trichomák módosított epidermális szőrszálak, amelyek a Lamiaceae - árvacsalánfélék (Labiatae) család számos növényének leveleit, szárát, sőt a virágok egyes részeit, például a virágkelyhet is borítják. Ezek közé tartozik a levendula (Lavandula spp.), a majoránna és az oregánó (Origanum spp.), valamint a menta (Mentha spp.). A szekréciós sejteket egyetlen szár vagy bazális sejt rögzíti az epidermiszben. A mirigy külső felülete erősen cutinizált. A trichomát általában teljesen befedi egy edzett kutikula, amelyben nincsenek pórusok vagy perforációk. Az illóolajok a szubkutikuláris terekben halmozódnak fel, és feltehetően a kutikula révén diffundálnak kifelé. A mirigysejtek abban különböznek a normál növényi sejtektől, hogy nagyon nagy maggal és sűrű protoplazmával rendelkeznek, amelyből hiányzik a nagy központi vakuólum. A mirigysejtek falán számos plazmodeszmát (azaz a sejtfalakon keresztül futó, a szomszédos sejtek citoplazmáját összekötő citoplazmafonalakat) találunk, különösen a kocsánysejt és a gyűjtősejt között. A nagyon fiatal mirigyben az intracelluláris szerveződés majdnem azonos a szomszédos sejtekével, de a szekréciós sejtek fejlődése során összetett változások következnek be. A membránrendszer fokozatosan degenerálódik, és a teljesen kifejlett mirigyekben már csak egy finom szemcsés citoplazma (azaz a sejtmag kivételével a membránon belüli élő sejtrészek) marad meg.

Részlet az angol levendula (Lavandula angustifolia Mill., Lamiaceae) alsó levélfelületéről, amelyen egy szesszilis kiválasztó mirigy látható, amelyet nem kiválasztó trichomák vesznek körül, amelyek segítenek a levél körüli légréteg megkötésében, hogy csökkentsék a párologtatást vagy a vízveszteséget (SEM, CPD 931-szeres nagyítás).
Fénykép © Microscopix photolibrary

Katerina Pavla Svoboda, Ph.D.

Dr. K. P. Svoboda a Skót Mezőgazdasági Főiskolán (SAC), Auchincruive-ban tart előadásokat növényanatómiáról, növénynemesítésről és biotechnológiáról. Az aromás és gyógynövényekkel kapcsolatos kutatásokért is felelős, beleértve a botanikát, fiziológiát, kemotaxonómiát, valamint a másodlagos anyagcseretermékek előállítását és azok alkalmazását. Az elmúlt 10 évben 78 referált és általános cikket publikált aromás és gyógynövényekről, és több mint 75 előadással vett részt nemzeti és nemzetközi konferenciákon. Munkája során sokat utazott, 1992-ben egy évet Japánban töltött.

Tomas Galen Svoboda

T.G. Svoboda a Dundee-i Orvosi Egyetem másodéves hallgatója. Érdeklődik az aromanövények és az illóolajok iránt, és egy norfolki kamillafarmon nagyüzemi lepárlóüzemet működtetett. A Skót Mezőgazdasági Főiskolán a kamilla fitokémiai vizsgálatával és genetikai ujjlenyomatának meghatározásával kapcsolatos projektet végzett, és számos más aromás növényről szóló tanulmányban is közreműködött.

Andrew Syred

A.D. Syred 1986-ban indította el a Microscopix Photolibrary-t, amely stock fotókat, valamint megrendelésre készült képeket készít olyan ügyfelek számára, mint oktatók, kutatók, könyv- és magazinkiadók, televíziós producerek és reklámügynökségek. Mind fény-, mind pásztázó elektronmikroszkópos mikroszkópos felvételeket készít, amelyek esztétikailag szépek és technikailag informatívak.

Mikroszkópiai alapok

Az e vizsgálatokhoz kapott növényi anyagokat kémiailag fixálták és kritikus ponton szárították (CPD) a pásztázó elektronmikroszkópia (SEM) vagy kriogén módon fixálták a krio-SEM számára. Egyik technika sem ideális minden célra, mivel mindegyiknek megvannak a maga korlátai és a leletek megjelenésének kockázata. A két módszer alkalmazásával ezeket a nehézségeket csökkentettük, hogy a szerkezetek tisztább megértését tegyük lehetővé. A SEM nagy nagyításokat tett lehetővé a jobb mélységélességgel együtt, ami átfogó képet adott a struktúrákról. Mivel a SEM nem képes színek rögzítésére, az ezzel a módszerrel készült összes képet kézzel, számítógépes technikákkal javítottuk.

Secretory Structures of Aromatic and Medicinal Plants: A Review and Atlas of Micrographs by Katerina P. Svoboda and Tomas G. Svoboda. Micrographs by Andrew D. Syred. 2000.

Aromás és gyógynövények kiválasztó struktrái: A Review and Atlas of Micrographs by Katerina P. Svoboda and Tomas G. Svoboda. Andrew D. Syred mikroszkóp felvételei. 2000. A növényi szövetek váladékozó struktúrái felelősek az aromás komponensek és illóolajok előállításáért és felszabadításáért, és általában szabad szemmel nem láthatók. Ez a könyv a különböző típusú kiválasztó struktúrák (azaz sejtek, csatornák, trichómák és üregek) anatómiai leírását és a mikroszkópos struktúrák színes képeit mutatja be. Tartalmaz 36 fénymikroszkópos felvételt, 42 pásztázó elektronmikroszkópos felvételt, 64 színes oldalt, 31 növényfajt, szójegyzéket és az angol és latin nevek mutatóját. Puha kötés, 60 oldal.

Copyright © Komáromi Szabolcs

A honlap tartalma, illetve oldalainak bármilyen alkotóeleme (szöveg, kép, stb.) Komáromi Szabolcs engedélye nélkül nem használható fel.

Barátsággal:

Szabolcs

email: szabolcs.komaromi at gmail.com

Kérdésed van? Hívj! 70 433 6080 

> > > Tartalomjegyzék a többi termékhez ezen az oldalon.

Hivatalos árlista itt nyílik külön ablakban.   

Kövesd az Olajkertet Facebook-on, vagy iratkozz fel a blog email értesítőjére az oldal tetején, ha érdekel hasonló tartalom!