Vizualizace funkčních cév xylému pomocí barvení

Mgr. Radek Jupa, Ph.D.

Advanced ('rigorózní') thesis

Visualisation of functional vessels of xylem by staining

Abstract:

Přesné stanovení hydraulických vlastností xylému je důležité pro zodpovězení otázek ohledně dálkového transportu vody a hospodaření rostlin s vodou. Tato práce se věnuje problematice vizualizace jednotlivých funkčních cév xylému u pěti druhů rostlin s dužnatými stonky (Humulus lupulus, Humulus japonicus, Arabidopsis thaliana, Helianthus annuus, Nicotiana tabacum). Práve si kladla za cíl výběr nejvhodnějšího typu barvy, dále jejího množství a také způsobu aplikace pro daný druh rostliny. Důležitou částí práce je detailní popis tří odlišných metod aplikace barvy spolu s výčtem potenciálních chyb. Výsledky práce ukazují, že metoda aplikace barvy za použití přetlaku se ukázala jako nejméně vhodná u všech vybraných rostlinných druhů. Mimo dlouhých stonků rostlin chmele docházelo u ostatních rostlinných druhů k obarvení pletiv v okolí cévních svazků a jednotlivé cévy byly obtížně odlišitelné. Metoda aplikace barvy pomocí vývěvy byla nejvhodnější pro použití u krátkých a tenkých stonkových segmentů rostlin huseníčku. Na dlouhých segmentech rostlin chmele nebylo možné tuto metodu použít. U všech druhů rostlin (kromě huseníčku rolního) poskytovala nejlepší výsledky metoda aplikace barvy pomocí tahu vodního sloupce. Ve srovnání s ostatními dvěma metodami nedocházelo k obarvení pletiv mimo cévní svazky. V kombinaci s vhodně zvolenou metodou barvení pro daný druh rostliny bylo zjištěno, že ze všech tří druhů použitých barev (Fluorescent brightener 28, HPTS, Safranin) bylo nejlepších výsledků dosaženo použitím fluorescenční barvy Fluorescent brightener 28. Důležitou součástí metody vizualizace cév byl proplach destilovanou vodou po vlastní aplikaci barvy. Optimální množství použité vody u rostlin chmele byl 5-ti až 10-ti násobek objemu použité barvy.

Abstract:

Correct evaluation of hydraulic properties of xylem is important for answering various questions about long distance transport and water use in plants. This thesis is focused on visualisation of functional xylem vessels in five selected plant species with herbaceous stems (Humulus lupulus, Humulus japonicus, Arabidopsis thaliana, Helianthus annuus, Nicotiana tabacum). Identification of the most suitable dye, its volume and the most suitable method of its application for each plant species are main parts of this thesis. Description of three used methods of application of dyes and description of possible errors in these methods are important parts of this thesis too. Results of the thesis suggest that the method of application of dye using overpressure was the least useful for visualisation in all plant species. Tissues in close proximity of vascular bundles were stained in all plant species, therefore, the single stained vessels were hardly distinguishable. Exception were in this finding were Humulus plants, which were characteristic by long stems. A method of dye application using suction-pump was the best for short and thin stem segments of Arabidopsis. It was not useful for long stem segments of Humulus plants. The best results for most species (except thin stems of Arabidopsis) were obtained using the method of application where the flux of dye was created by hanging water column. There was no or minor staining of surrounding tissues in comparison to other two methods of dye application. Out of three dyes used in experiments (Fluorescent brightener 28, HPTS, Safranin) the Fluorescent brightener 28 provided the best results in combination with an appropriate method of dye application. Flush by demineralised water after staining was an important part of methods of vessels visualisation. In Humulus plants, the best results were obtained using volumes of water from 5 times to 10 times greater than dye volumes.

Keywords

Humulus lupulus, Arabidopsis thaliana, xylém, funkční cévy, barvení, fluorescenční barva, tlakový gradient, functional vessels, staining, fluorescent dye, pressure gradient

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 10. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 28. 11. 2012
• Reader: Ing. RNDr. Marek Klemš, Ph.D., RNDr. Olga Vorubová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Experimental Biology / Special Biology