Ανατομικές και φυσιολογικές διαφορές μεταξύ των φύλλων διαφορετικής ηλικίας της χαρουπιάς (Ceratonia siliqua)

Abstract

Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι η μελέτη των ανατομικών, ιστοχημικών και φυσιολογικών χαρακτηριστικών σε φύλλα χαρουπιάς διαφορετικών ηλικιών. Η χαρουπιά είναι αείφυλλο σκληρόφυλλο δένδρο ή θάμνος, της μεσογειακής χλωρίδας τα οποία έχουν προσαρμοστεί στις συνθήκες του μεσογειακού περιβάλλοντος, ιδιαίτερα όσον αφορά στα άνυδρα καλοκαίρια. Ως περιοχή δειγματοληψίας και εφαρμογής των μετρήσεων πεδίου χρησιμοποιήθηκε το δενδροκομείο του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών. Τα δείγματα των πλήρως εκπτυγμένων φύλλων που συλλέχθηκαν, μεταφέρθηκαν στο Εργαστήριο της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας όπου και παρήχθησαν παρασκευάσματα νωπά και μονιμοποιημένα για παρατήρηση με τα διάφορα είδη μικροσκοπίας (Οπτικό Μικροσκόπιο, Μικροσκόπιο Φθορισμού, Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης και Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης). Για την επί τόπου μέτρηση της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιήθηκαν πλήρως εκπτυγμένα φύλλα διαφόρων ηλικιών τα οποία είχαν αναπτυχθεί σε συνθήκες άπλετου φωτισμού. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν πρωινές ώρες (9:00-11:30). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η διάρκεια ζωής των φύλλων φθάνει μέχρι και τα 4 έτη. Από τα φύλλα και των τεσσάρων ηλικιών απουσιάζουν παντελώς λιγνινοποιημένα κύτταρα όπως αυτά συνήθως εμφανίζονται στις επεκτάσεις του δεσμικού κολεού ή υπό μορφή σκληρεγχύματος. Η σκληρότητα των φύλλων φαίνεται να οφείλεται στην πυκνή δομή του μεσόφυλλου και στους ελάχιστους μεσοκυττάριους χώρου τόσο στο πασσαλώδες όσο και στο σπογγώδες παρέγχυμα καθώς επίσης στην ύπαρξη πολλών πηκτινικών ινών μεταξύ των κυττάρων του σπογγώδους παρεγχύματος. Τα αποτελέσματα της ιστοχημείας έδειξαν την ύπαρξη πολυφαινολών, ταννινών αλλά και φλαβονοειδών. Διαφορές παρατηρήθηκαν στους χλωροπλάστες των νεαρών και των γηραιότερων φύλλων, με τα τελευταία να εμφανίζουν κυστίδια στο εσωτερικό τους, περιβαλλόμενα από μοναδιαία μεμβράνη. Όσον αφορά στη μέτρηση των φυσιολογικών παραμέτρων, αυτά έδειξαν να συμβαδίζουν με αυτά των μορφολογικών, παρουσιάζοντας τυπικές τιμές των παραμέτρων της φωτοσυνθετικής συσκευής με εξαίρεση αυτών της διαπνευστικής ταχύτητας και της στοματικής αγωγιμότητας. Τα φύλλα και των τεσσάρων ηλικιών είναι σε μεγάλο βαθμό λειτουργικά και συμβάλλουν στο κέρδος σε άνθρακα του φυτού γεγονός το οποίο είναι συμβατό με τη μεγάλη διάρκεια ζωής των φύλλων του συγκεκριμένου φυτού. Τα αποτελέσματα μας χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης.

The purpose of this thesis is the study of some anatomichal, histochemical and physiological characteristics of the carob tree (Ceratonia siliqua) leaves of different ages. Carob tree is an evergreen, sclerophyllous tree or shrub characteristic to the Mediterranean flora which has been adapted to the Mediterranean climate with especially dry summers. Samples were collected from the Agricultural University of Athens campus. Fully developed leaves were collected and transferred to the Electron Microscopy Laboratory where these were processed for the various microscopy methods (Light microscopy, Fluorescence microscopy, Scanning electron microscopy and Transmission electron microscopy). Fully expanded leaves of different ages were also used for the in situ measurement of photosynthesis. All measurements were recorded in the morning between 09:00 and 11:30pm. The results showed that the average lifespan of the leaves is 4 years. From leaves of all ages, sclerified cells were absent, like those normally found in the vascular bundles extensions as sclerenchyma. Leaf hardness seems to be due to the compact structure of the mesophyll and the minimal intercellular spaces in the palisade and spongy parenchyma cells as well as the presence of pectin strands between the mesophyll cells. Histochemistry showed the presence of polyphenols, tannins and flavonoids. The differences between chloroplasts of first year leaves and older leaves showed the presence of vesicles in the chloroplasts surrounded by a unit membrane. The measurements of the physiological parameters show that these are in accordance with the morpho-anatomical xharacteristics with typical values of photosynthesis with the exception of the transpiration rate and the stomatal conductance. Leaves of all ages are to a great extent fully functional and contribute to the carbon gain of the plant which seems to contribute to their long leaf lifespan. The results, however, show that there is need for further research