Structure of Kalanchoe pumila Bak. leaves (Crassulaceae DC.)

• Autorzy: Chernetskyy M. , Weryszko-Chmielewska E.

Warianty tytułu

PL

Struktura liści Kalanchoe pumila Bak. (Crassulaceae DC.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The structure of Kalanchoё pumila Bak. was studied with the use of stereoscopic, light, scanning and transmission electron microscopy. It was found that the chlorenchymatic tissue was divided into subepidermal small-celled mesophyll and large-celled (water transporting, CAM type) mesophyll, placed in the central part of the leaf. The mesophyll structure and its cell ultrastructure indicate C3 photosynthesis in this taxon, whereas CAM photosynthesis, being an adaptive syndrome, is induced by external factors. Three groups of xeromorphic traits were observed in the structure of K. pumila leaves, related to: 1) storing water in the ground and epidermal tissues, 2) decreased transpiration (the closing of stomata during heat), 3) avoiding excess insolation of the mesophyll and overheating of the leaf (striated cuticula, anthocyan pigments, tannin storage). The last two groups of xeromorphic traits also include thickening of the outer walls of cuticular cells, a thick-layered cuticula, and the presence of epicuticular wax and calcium carbonate deposits. Microchannels which enhance transpiration effi ciency in developing K. pumila leaves were found in the vicinity of anticlinal walls in the outer walls of epidermal cells. Calcium deposits produced on the leaf surfaces protect them in extreme conditions. Adaptive traits in the structure of K. pumila leaves are conservative and they confi rm the relations between this taxon and the conditions in their native land.

PL

Przy zastosowaniu mikroskopii stereoskopowej, świetlnej oraz skaningowej i transmisyjnej elektronowej badano strukturę liści Kalanchoё pumila Bak. Stwierdzono, że tkanka chlorenchymatyczna w liściach jest podzielona na mezofi l drobnokomórkowy subepidermalny oraz mezofi l wielkokomórkowy (wodonośny, typu CAM) położony w środkowej części liścia. Budowa mezofi lu i ultrastruktura jego komórek wskazuje na C3 typ fotosyntezy u tego taksonu, a fotosynteza typu CAM, jako syndrom przystosowawczy, indukowana jest czynnikami zewnętrznymi. W strukturze liści K. pumila zaobserwowano trzy grupy cech kseromorfi cznych związanych z: 1) magazynowaniem wody w tkance miękiszowej i epidermalnej, 2) obniżeniem transpiracji (zamknięcie aparatów szparkowych w czasie upału), 3) ze zmniejszeniem nasłonecznienia mezofi lu i przegrzewania liścia (prążkowana kutykula, występowanie barwników antocyjanowych, gromadzenie substancji garbnikowych). Dwie ostatnie grupy cech kseromorfi cznych obejmują ponadto: zgrubienie zewnętrznej ściany komórek skórki, grubowarstwową kutykulę, występowanie wosku epikutykularnego oraz złogów węglanu wapnia. W sąsiedztwie ścian antyklinalnych w zewnętrznych ścianach komórek epidermy wykazano obecność mikrokanalików, które niewątpliwie zwiększają zdolność wyparowania wody w rozwijających się liściach roślin K. pumila w czasie wegetacji. Jednakże wyprodukowane na powierzchni liści osady wapienne chronią te organy w warunkach ekstremalnych. Cechy adaptacyjne występujące w strukturze liści K. pumila są konserwatywne i potwierdzają związek tego taksonu z warunkami występowania w ojczyźnie.

Słowa kluczowe

EN

leaf structure; Kalanchoe pumila; leaf; Crassulaceae; plant morphology; plant anatomy; ultrastructure

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2008
• Tom: 61
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.11-24,fig.,ref.

Twórcy

autor

Chernetskyy M.

• Botanical Garden, Maria Curie-Skłodowska University in Lublin, Sławinkowska 3, 20-810 Lublin, Poland

autor

Weryszko-Chmielewska E.

Bibliografia

• Alechin V. V., 1944. Geografiâ rastenij / Plant Geography. Sovetskaâ nauka, Moskva.
• Bačić T., Ljubešc N., Užarević Z., Grgić L., Roša J., 2004. TEM investigation of tannins and chloroplast structure in needles of damaged silver fir trees (Abies alba Mill.). Acta Biol. Cracov. ser. Bot. 46: 145-149.
• Balsamo R., Uribe E., 1988. Leaf anatomy and ultrastructure of the Crassulacean-acid-metabolism plant Kalanchoë daigremontiana. Planta, 173 (2): 183-189.
• Berezkina V. I., 2006. Morfologo-anatomična charakterystyka vegetatyvnych organiv vydiv sekcii Telephium S.F. Gray rodu Sedum L. / Morphologo-anatomical characteristic of vegetative organs of the genus Sedum L. species of the section Telephium S. F. Gray. Visnyk Kyïvc'kogo Nacion. Univer. im. T. Ševčenka, ser. Introdukciâ ta Zberežennâ Roslynnogo Riznomanittâ, 10: 4-6.
• Berger A., 1930. Crassulaceae. [In:] A. Engler und K. Prantl (eds), Die Natürlichen Planzenfamilien, Bd 18a, 352- 483. Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig.
• Boiteau P., Allorge-Boiteau L., 1995. Kalanchoë de Madagascar. Systématique, écophysiologie et phytochemie. Karthala, Paris.
• Brulfert J., Ravelomanana D., Kluge M., 1995. Éco- physiologie des Kalanchoë. Le Métabolisme Acid des Crassulacées (CAM): une voie photosynthétique adaptative. [In:] P. Boiteau et L. Allorge-Boiteau (eds), Kalanchoë de Madagascar. Systématique, écophysiologie et phytochemie, 207-218. Karthala, Paris.
• Chauser-Volfson E., Shen Z., Hu Z., Gutterman Y., 2002. Anatomical structure and distribution of secondary metabolites as a peripheral defence strategy in Aloe hereroensis leaves. Bot. J. Linn. Soc. 138: 107-116.
• Czernecki M. (Chernetskyy M.), 2006. Mikromorfologia epidermy liści wybranych gatunków Kalanchoë Adans. / Micromorphology of leafs epidermis of some species of Kalanchoë Adans. Rocznik EKPiUU (Lublin), 3: 371- 380.
• Czernećkyj M. (Chernetskyy M.), Weryszko- Chmielewska E., 2003. Atrakcyjność liści kilku gatunków Kalanchoë Adans. / The attractiveness of leaves in several Adans. species. Folia Hort. supl. 2: 49-52.
• Descoings B., 2003. Kalanchoë. [In:] U. Eggli (ed.), Illustrated Handbook of Succulent Plants: Crassulaceae, 143- 181. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York.
• Eller B. M., Willi P., 1977. Die Bedeutung der Wachsausblühungen auf Blätter von Kalanchoë pumila Baker für die Absorption der Globalstrahlung. Flora (Jena), 166: 461-474.
• Fehrenbach S., 1989. Die Wachse auf den Oberflächen der Crassulaceen. Kakteen und andere Sukkulenten, 40 (7): 166-168.
• Franke W., 1969. Ectodesmata in relation to binding sites for inorganic ions and urea on isolated cuticular membrane surfaces. Amer. J. Bot. 56: 432-435.
• Freeman T. P., 1973. Developmental anatomy of epidermal and mezophyll chloroplasts in Opuntia basilaris leaves. Amer. J. Bot. 60(1): 86-91.
• Friedmann F., 1975. Formes de croissance et multiplication vegetative des Kalanchoë malgaches. Candolla, 30 (1): 177-188.
• Hamet R., Marnier-Lapostolle J., 1964. Le genre Kalanchoë au jardin botanique "Les Cèdres". Arch. Mus. Natn. Hist. Nat. 8: 1-107.
• Hejnowicz Z., 2002. Anatomia i histogeneza roślin naczyniowych. Organy wegetatywne / Anatomy and histogenesis of vascular plants. Vegetative organs. PWN, Warszawa.
• Inamdar J. A., Patel R. C., 1970. Structure and development of stomata in vegetative and floral organs of three species of Kalanchoë. Ann. Bot. 34: 965-974.
• Jeffree C. E., Johnson R. P. C., Jarvis P. G., 1971. Epicuticular wax in the stomatal antechamber of sitka spruce and its effects on the diffusion of water vapour and carbon dioxide. Planta, 98 (1): 1-10.
• Jenks M. A., Rich P. J., Ashworth E. N., 1994. Involvement of cork cells in the secretion of epicuticular wax filaments on Sorghum bicolor (L.) Moench. Internat. J. Plant Sci. 155: 506-518.
• Juniper B. E., Jeffree C. E., 1983. Plant surfaces. Edward Arnold, London.
• Kaul R. B., 1977. The role of the multiple epidermis in foliar succulence of Peperomia (Piperaceae). Bot. Gaz. 138 (2): 213-218.
• Kerstiens G. (ed.), 1996. Plant Cuticles - an Integrated Functional Approach. BIOS Scientific Publishers, Oxford.
• Kluge M., Razanoelisoa B., Ravelomanana D., Bruleert J., 1992. In situ studies of crassulacean acid metabolism in Kalanchoë beharensis Drake Del Castillo, a plant of the semi-arid southern region of Madagascar. New Phytol. 120: 323-334.
• Kondo A., Nose A., Yuasa H., Ueno O., 2001. Coordinated accumulation of the chloroplastic and cytosolic pyruvate, Pi dikinases with enhanced expression of CAM in Kalanchoë blossfeldiana. Physiol. Plant. 111: 116-122.
• Kopcewicz J., Lewak S. (eds), 2005. Fizjologia roślin PWN, Warszawa.
• Kornaś J., Medwecka-Kornaś A., 2002. Geografia roślin PAN, Warszawa.
• Liakopoulos G., Nikolopoulos D., Klouvatou A., Vekkos K.-A., Maneta G., Karabourniotis G., 2006. The photoprotective role of epidermal anthocyanins and surface pubescence in young leaves of grapevine (Vitis vinifera). Ann. Bot. 98: 257-265.
• Metcalfe C. R., Chalk L., 1957. Anatomy of the dicotyledons, Vol. 2. Clarendon Press, Oxford.
• Mikulska E., 1959. Chloroplasty w skórce liści roślin dwuliściennych / Sur l'existence des chloroplastes dans 1'épiderme des feuilles des Dicotylédones. Acta Soc. Bot. Polon. 28(1): 143-173.
• Miroslavov E. A., 1974. Struktura i funkeiâ ěpidermisa lista pokrytosemennych rastenij / Structure and function of leaf epidermis of angiosperms plants. Nauka, Leningrad.
• Mizuno N., Nosaka S., Mizuno T., Horie K., Obata H., 2003. Distribution of Ni and Zn in the leaves of Thlaspi japonicum growing on ultramafic soil. Soil Sci. Plant Nutr. 49(1): 93-97.
• Nikitina V. V., 1994. Biology of the Kalanchoë Adans. genus species in the covered soil environment and their use in future. Dissertation for competetion of biological sciences candidate's degree in the speciality botany. Gryshko M.M. Central Botanical Garden of NAS of the Ukraine, Kyiv.
• Rauh W., 1995. Succulent and xerophytic plants of Madagascar, Vol. 1 and 2, Strawberry Press., Mill Valley (US: CA).
• Rotondi A., Rossi F., Asunis C., Cesaraccio C., 2003. Leaf xeromorphic adaptations of some plants of a coastal Mediterranean macchia ekosystem. J. Mediterr. Ecol. 4 (3-4): 25-35.
• Sarda G., Prioul J. L., Moyse A., 1975. Structure du limbe et accumulation d'amidon dans les chloroplastes des feuilles ďune Crassulacée, Bryophyllum daigremontianum Berger. Physiol. Vég. 13: 563-577.
• Schreiber L., Elshatshat S., Koch K., Lin J., Santrucek J., 2006. AgCl precipitates in isolated cuticular membranes reduce rates of cuticular transpiration. Planta, 223: 283-290.
• Semerdjieva S. I., Phoenix G. K., Hares D., Gwynn- Jones D., Callaghan T. V., Sheffield E., 2003. Surface morphology, leaf and cuticle thickness of four dwarf shrubs from a sub-Arctic heath following long- term exposure to enhanced levels of UV-B. Physiol. Plant. 117: 289-294.
• Shepherd T., Griffiths D. W., 2006. The effects of stress on plant cuticular waxes. New Phytol. 171: 469-499.
• Sharma G. K., Dunn D. B., 1968. Effect of environment on the cuticular features in Kalanchoë fedtschenkoi. Bull. Torrey Bot. Club, 95 (5): 464-473.
• Sokolov V. E. (ed.), 1990. Madagaskar, (trans, from eng. on rus. M.A. Aršinova-A. Jolly, P. Oberlé and R. Albignac (eds), Madagascar). Progress, Moskva.
• Steyn W. J., Wand S. J. E., Holcroft D. M., Jacobs G., 2002. Anthocyanins in vegetative tissues: a proposed unified function in photoprotection. New Phytol. 155:349-361.
• Sunberg W., Marshall D., 1986. A comparison of stomatal distribution and length in succulenten and nonsucculent desert plants. Phytomorphology, 36 (1-2): 53-66.
• Telenkova T. V., 1991. Opredelitel vidov semejstva Crassu- laceae DC / Classification key for Crassulaceae DC. family plants. [In:] A. Golovkin (ed.), Oranžerejnye rasteniâ/ Greenhouse plants, 140-192. Nauka, Moskva.
• Timonin A. K., Ozerova L. V., 1993. Stroenie, proischoždenie i èvoluciâ val'kovatych lisťev sekcii Rowleyani C. Jeffrey roda Senecio L. (Asteraceae) / Structure, origin and evolution of the terete leaves in Rowleyani C. Jeffrey section of Senecio L. genus (Asteraceae). Izvestiâ AN Rossii, ser. Biol. 3: 393-401.
• Vasiliyev B. R., 1969. K anatomii lista nekotorych Combretaceae zapadnoafrikanskoj savanny / A contribution to the foliar anatomy of some Combretaceae of the West-African savanna. Bot. Zhurnal (St.-Petersburg), 54(7): 1092-1099.
• Watson R. W., 1942. The effects of cuticular hardening on the form of epidermal cells. New Phytol. 41 (4): 223-229.
• Yamada Y., Rasmussen H.P., Bukovac M. J., Wittwer S. H., 1966. Binding sites for inorganic ions and urea on isolated cuticular membrane surfaces. Amer. J. Bot. 53 (2): 170-172.