Δομικές αλλοιώσεις του κονδύλου της πατάτας (Solanum tuberosum) κατά την συντήρησή του

Abstract

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Στην παρούσα εργασία έγινε μια συγκριτική μελέτη της δομής των κυττάρων του περιδέρματος και των εξωτερικών στρώσεων του αποθηκευτικού παρεγχύματος κονδύλων διαφόρων σταδίων ανάπτυξης αμέσως μετά την συγκομιδή και κατά την αποθήκευσή τους στους 25ο C και στους 2οC. Κατά την παρατήρηση αρχικά με το Οπτικό Μικροσκόπιο, είναι εμφανής στα αποθηκευτικά κύτταρα του φλοιού των κονδύλων αμέσως μετά την συγκομιδή η μεγαλύτερη συσσώρευση αμύλου με τη μορφή αμυλοκόκκων σε σύγκριση με την αντίστοιχη συσσώρευση των αποθηκευμένων κονδύλων. Εμφανής επίσης είναι η διαφοροποίηση του περιδέρματος μεταξύ των αποθηκευμένων και των μη αποθηκευμένων κονδύλων, το οποίο στην πρώτη περίπτωση κονδύλων φαίνεται να έχει υποστεί συρρίκνωση, ενώ στη δεύτερη εμφανίζεται συνεκτικό. Διαφορά επιπλέον, παρατηρείται στο εύρος των μεσοκυττάριων χώρων του φλοιώδους παρεγχύματος το οποίο διακρίνεται μεγαλύτερο στην περίπτωση των μη αποθηκευμένων κονδύλων. Οι μεταβολές αυτές μεταξύ των δειγμάτων πιθανόν να σχετίζονται με το διαφορετικό ρυθμό αναπνοής που έχουν οι κόνδυλοι στις διάφορες θερμοκρασίες. Κατά την παρατήρηση στη συνέχεια με το Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης τα οργανίδια τα οποία φαίνεται να μεταβάλλονται είναι οι αμυλοπλάστες, ο πυρήνας και η κυτταρική μεμβράνη των αποθηκευτικών κυττάρων του φλοιού. Οι αμυλοπλάστες των αποθηκευμένων κονδύλων εμφανίζουν κενό στο κέντρο τους πιθανόν λόγω της υδρόλυσης του αμύλου που συμβαίνει κατά την αναπνοή. Η υδρόλυση αυτή του αμύλου φαίνεται να συμβαίνει, σε μικρότερο ωστόσο ποσοστό, και στην περίπτωση των μη αποθηκευμένων κονδύλων και να ξεκινάει, και σε αυτήν την περίπτωση, από το κέντρο του αμυλόκοκκου. Επιπλέον, στην περίπτωση των αποθηκευμένων κονδύλων η πλαστιδιακή μεμβράνη παρατηρείται να απομακρύνεται από την περιφέρεια του αμυλόκοκκου, και να εφάπτεται (στην περιφέρεια του αμυλόκοκκου) στην περίπτωση των κονδύλων αμέσως μετά την συγκομιδή, ως συνέπεια του μεγαλύτερου ρυθμού αναπνοής των αποθηκευμένων κονδύλων. Διαφοροποίηση παρατηρείται επίσης στη μορφή της πλαστιδιακής μεμβράνης μεταξύ των αποθηκευμένων και των μη αποθηκευμένων κονδύλων, η οποία στην πρώτη περίπτωση εμφανίζεται να έχει εγκολπώσεις. Όσον αφορά τη δομή του πυρήνα αυτή εμφανίζεται αμοιβαδοειδής στα αποθηκευτικά κύτταρα του φλοιού των κονδύλων που αποθηκεύτηκαν στους 25ο C και σφαιρική στα αντίστοιχα κύτταρα κονδύλων που αποθηκεύτηκαν στους 2ο C. Και αυτή η παρατήρηση πιθανόν να σχετίζεται με το διαφορετικό ρυθμό αναπνοής που έχουν οι κόνδυλοι στις δυο διαφορετικές θερμοκρασίες αποθήκευσης. Η εμφάνιση διαφορετικού αριθμού μεμβρανών ενδοπλασματικού δικτύου και μιτοχονδρίων καθώς επίσης και διαφορετικών δομών (κυστίδια), στο κυτταρόπλασμα των αποθηκευτικών κυττάρων κονδύλων που αποθηκεύτηκαν στις δυο περιπτώσεις θερμοκρασιών πιθανόν να οφείλεται στο διαφορετικό ρυθμό αναπνοής. Αλλοίωση επιπλέον παρατηρείται στη δομή της κυτταρικής μεμβράνης των αποθηκευτικών κυττάρων των αποθηκευμένων κονδύλων. Ειδικότερα, κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης διακρίνονται εγκολπώσεις στις οποίες φαίνεται να προσκολλώνται κυστίδια. Η μεταβολή αυτή δεν παρατηρείται στην περίπτωση των κονδύλων αμέσως μετά τη συγκομιδή. Ανάλογες παρατηρήσεις δεν αναφέρονται σε παλαιότερες εργασίες. Οι δομές των αποθηκευτικών κυττάρων του φλοιού οι οποίες φαίνεται να παραμένουν αμετάβλητες κατά την αποθήκευση των κονδύλων είναι οι πρωτεϊνικοί κρύσταλλοι, οι πλασμοδέσμες και τα παχύτοιχα κύτταρα. Οι πρωτεϊνικοί κρύσταλλοι κατά την παρατήρηση με το Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης εμφανίζονται σε όλες τις περιπτώσεις δειγμάτων μέσα σε κυστίδια τα οποία διακρίνεται να περιβάλλονται από μονή μεμβράνη. Πιθανόν η πρωτεΐνη αυτή να αποτελεί το ένζυμο καταλάση το οποίο καταλύει την αντίδραση H2O2 H2O+O2. Είναι γνωστό ότι το H2O2 αποτελεί ένα πολύ τοξικό υποπροϊόν του μεταβολισμού. Ένας επιπλέον ανατομικός σχηματισμός που εμφανίζεται κοινός σε όλες τις περιπτώσεις δειγμάτων κατά την παρατήρηση με το Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης είναι οι πλασμοδέσμες οι οποίες παρατηρείται να είναι γραμμικές και να καταλήγουν σε ένα κοινό θάλαμο του μεσοτοιχίου. Οι δομές αυτές πιθανόν να σχετίζονται με τη διακίνηση των συστατικών του μεταβολισμού μεταξύ των κυτταρικών διαμερισμάτων. Δεν βρέθηκαν βιβλιογραφικές αναφορές που να σχετίζονται με την ύπαρξη παρόμοιων δομών στους κονδύλους της πατάτας. Τέλος, ένα δομικό στοιχείο το οποίο εμφανίζεται σε όλες τις περιπτώσεις δειγμάτων κατά την παρατήρηση και με τα τρια διαφορετικά είδη μικροσκόπιων είναι τα παχύτοιχα κύτταρα τα οποία στην παρούσα εργασία εντοπίζονται στο φλοιώδες αποθηκευτικό παρέγχυμα. Πρόκειται για ζωντανά κύτταρα τα οποία ωστόσο φαίνεται σταδιακά να νεκρώνονται. Τα κυτταρικά τους τοιχώματα όπως αποδείχθηκε κατά τη διέγερση με υπεριώδη ακτινοβολία είναι εμποτισμένα με σουβερίνη. Επιπλέον, στα τοιχώματα των κυττάρων αυτών διακρίνονται αντικλινή βοθρία τα οποία δηλώνουν μετακίνηση συστατικών με κατεύθυνση προς το εσωτερικό του κονδύλου, παρατήρηση και αυτή που δεν επιβεβαιώνεται από παλαιότερη εργασία.

Λέξεις κλειδιά: Solanum tuberosum, αποθήκευση, αναπνοή, αμυλοπλάστες, πυρήνας, πρωτεϊνικοί κρύσταλλοι, πλασμοδέσμες, παχύτοιχα κύτταρα.

ABSTRACT

In the present study was done a comparative study of the cellular structure of the cellular skin of Solanum tuberosum in different stages of development, immediately after the harvest and when saving at 25ο C and 2οC. During observation initially with Optical Microscope, is apparent in storage cells of the peel of condyles immediately after harvesting the higher accumulation of starch in the form of starch granules compared with respective accumulation of stored condyles. Also is visible the diversification of periderma between stored and non-stored condyles, which in the first case condyles seems to have undergone shrinkage, while the second appears consistent. An extra difference observed in the range of intercellular spaces of the cortical parenchyma, which distinguished largest in case of stored condyles. These variations between samples may be related to the different rhythm of breathing of the condyles in various temperatures. When observing then by electron microscope organelles that seem to change are the amyloplasts, the cell core and the cell membrane of the storage cells of the peel. The stored condyles amyloplasts appearing a gap at their center, probably because of hydrolysis of the starch which happens during respiration. This hydrolysis seems to be happen, in a smaller percentage, also in case of non- stored condyles, and in this case is starting also from the center of starch granules. In addition, in the case of stored condyles the plastid membrane is observed to put aside the periphery of the starch grain and to be tangential in the case of condyles immediately after harvest, as a result of a higher breath rate of stored condyles. Diversification is also observed in the form of plastid membrane between nonn stored condyles, which in the first case appears to have invaginations. Regarding the structure of the cell core, appears amoeboid in storage cells of the peel of the condyles stored in 25ο C and spherical in the respective cells of condyles stored in 2ο C. This observation also may be related to the different breathing pattern having condyles in two different storage temperatures. The appearance of different number of endoplasmic reticulum membranes and mitochondria , as well as different structures (vesicles) in the cytoplasm of the storage cells of condyles stored in both cases of temperatures possibly due to different of respiration rate. Moreover, deterioration observed in the structure of the cell membrane of the storage cells of the condyles. Especially, invaginations appeared along the cell membrane in which vesicles seemed to be adhered. This change was not observed in the case of the condyles immediately after harvest. Such remarks are not mentioned in previous studies. The structures of the storage cells which appears to remain unchanged during storage of the condyles are the protein crystals, the plasmodesmata and the thick- walled cells. Protein crystals during observation with the electon microscope appeared in all cases of samples within vesicles, which seems to be surrounded by single membrane. Probably this protein is the enzyme ctalase, which catalyzes the chemical reaction H2O2 H2O+O2. It is known that H2O2 is a highly toxic by-product of metabolism. An additional anatomical formation that appears common to all cases samples during observation with electron microscope are plasmodesmata which is observed to be linear and arrive at a common chamber partition wall. These structures may be related to the movement of the components of metabolism between cellular compartments. Not found the references related to the existence of similar structures in potato condyles. Finally, a component which appears in all cases of samples during the observation with the three different types of microscopes are the thick-walled cells in this study are found in cortical parenchyma storage These are living cells which however seems to be gradually die off. The cell walls as demonstrated by excitation by ultraviolet radiation is impregnated with suberin. Moreover, in the cell walls of these wells are divided anticline which indicate movement of contents towards the interior of the condyle, and observation was not confirmed by prior study.