Tóm tắt kết quả nghiên cứu khoa học - Những thay đổi về hình thái, cấu tạo cơ quan sinh dưỡng khi chuyển đời sống từ trên cạn xuống nước của ngành dương xỉ (pteridophyta)

Nội dung tóm tắt: Tóm tắt kết quả nghiên cứu khoa học - Những thay đổi về hình thái, cấu tạo cơ quan sinh dưỡng khi chuyển đời sống từ trên cạn xuống nước của ngành dương xỉ (pteridophyta)

1. NHỮNG THAY ĐỔI VỀ HÌNH THÁI, CẤU TẠO CƠ QUAN SINH DƯỠNG KHI CHUYỂN ĐỜI SỐNG TỪ TRÊN CẠN XUỐNG NƯỚC CỦA NGÀNH DƯƠNG XỈ (PTERIDOPHYTA) Ths. Nguyễn Thị Thu Hiền – khoa Tự nhiên Ngành Dương xỉ là ngành thực vật có mạch bậc cao xuất hiện cách đây khoảng 360 triệu năm. Các loài trong ngành Dương xỉ thích nghi với đời sống trên cạn: cơ thể đã phân hóa thành rễ, thân, lá thật; rễ chuyên hóa với chức năng hút nước và các chất dinh dưỡng khoáng Tuy nhiên, một số loài khi trở về môi trường nước đã biến đổi hình thái, cấu tạo để tồn tại, sinh trưởng và phát triển. Như vậy, có thể thấy ngành Dương xỉ rất thích hợp để nghiên cứu hình thái - giải phẫu thích nghi. Tuy nhiên, trong các giáo trình về hình thái giải phẫu thực vật hầu như chưa đề cập đến vấn đề này. Thực hiện đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu các đối tượng: - Nhóm dương xỉ sống trên cạn: Cyclosorus parasiticus (L.) Fawel.,Lygodium flexuosum (L.)Sw.,Asplenium antrophyoides H.Christ, Dicranopteris linearis (Burm.f.) Undrew.,Pteris vittata L. - Nhóm dương xỉ sống dưới nước:Salvinia cuculata Roxb, Salvinia natans (L.) All.,Azolla pinnata R.Br., Marsilea quadrisfolia L. Về phương pháp nghiên cứu, tác giả sử dụng các phương pháp sau: * Phương pháp thực nghiệm - Quan sát, mô tả đặc điểm hình thái: quan sát, mô tả đặc điểm cơ quan sinh dưỡng của các loài thực vật nghiên cứu. Chụp ảnh các đối tượng nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên. - Thu mẫu và cố định mẫu: các mẫu rễ, thân, lá lấy đồng đều về kích thước nhằm đảm bảo tính đồng bộ, chính xác khi nghiên cứu so sánh; cố định mẫu bằng dung dịch cồn 500 * Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm - Phương pháp cắt, nhuộm mẫu: cắt trực tiếp với lưỡi dao lam và tiến hành nhuộm kép - Sau đó lên kính bằng nước cất hay glyxerin, đặt vào kính hiển vi quan sát và chụp ảnh. Qua quá trình nghiên cứu, đề tài khái quát về những thay đổi về hình thái, cấu tạo cơ quan sinh dưỡng khi chuyển đời sống từ trên cạn xuống nước của ngành dương xỉ: 1. Những thay đổi về hình thái, cấu tạo giải phẫu rễ 1.1. Hình thái Dương xỉ sống trên cạn có hệ rễ phân nhánh nhiều, lan rộng giúp cây bám vào đất và hút nước hiệu quả. Các cây ở trong môi trường nước, rễ xốp, nhẹ để chứa khí và làm cây dễ trôi nổi trong môi trường nước. Ở các loài Salvinia cuculata Roxb., Salvinia natans (L.)All. không có rễ mà do lá thứ 3 chìm dưới nước làm thay chức năng của rễ. 1.2. Cấu tạo giải phẫu Dương xỉ sống trên cạn và dưới nước đều có biểu bì, mô mềm vỏ rễ và trụ dẫn. Tuy nhiên, biểu bì của các cây sống trên cạn có vách dày hơn để thực hiện chức năng cơ học và bảo vệ. Các tế bào mô mềm vỏ rễ xếp sít nhau, có chức năng dự trữ nước sau khi biểu bì hấp thu vào trước khi chuyển đến hệ mạch. Trong khi mô mềm vỏ rễ các cây dương xỉ ở nước lại sắp xếp theo 2 kiểu: bên ngoài sắp xếp sát nhau và ở giữa sắp xếp không sát nhau để chừa lại nhiều khoảng trống chứa khí. Cả hai nhóm rễ đều có duy nhất một trụ dẫn. Xylem chỉ gồm một số 1
2. tế bào quản bào phân hóa kiểu hướng tâm. Libe phân bố bên ngoài. Lớp nội bì với đai caspari chỉ thấy có ở nhóm dương xỉ trên cạn. 2. Những thay đổi về hình thái, cấu tạo thân 2.1. Hình thái Với chức năng chính là nâng đỡ và dẫn truyền, thân giống như cầu nối giữa rễ và lá. Các cây dương xỉ trên cạn đều có thân rễ phát triển cứng, chắc trong khi nhóm dương xỉ nước thân nhỏ, mềm, nhẹ thậm chí là không có thân như ở Azolla pinnata R.Br. 2.2. Cấu tạo Nhóm dương xỉ trên cạn có biểu bì với vách dày làm nhiệm vụ bảo vệ các mô bên trong. Trong khi nhóm dương xỉ sống trong môi trường nước, biểu bì thường có vách mỏng do được môi trường nước nâng đỡ và có thể trao đổi chất với môi trường dễ dàng. Nhóm dương xỉ trên cạn có nhiều tế bào vách rất dày, khoang tế bào hẹp phù hợp với chức năng nâng đỡ cơ học. Các cây dương xỉ sống trong nước các tế bào này kém phát triển, thân thường yếu do chúng đảm nhận chức năng cơ học ít vì có môi trường nước nâng đỡ. Các tế bào mô mềm trong thân các cây dương xỉ sống trong nước sắp xếp để lại nhiều khoảng trống chứa khí giúp thân nhẹ và cung cấp khí cho các tế bào. Các tế bào mô mềm trong thân các cây dương xỉ cạn chỉ có một kiểu sắp xếp là sát nhau có vai trò dự trữ và vận chuyển các chất giữa các tế bào. Trung trụ có cấu tạo hoàn toàn khác nhau giữa nhóm dương xỉ sống trên cạn và dương xỉ sống dưới nước. Với các cây trên cạn, trung trụ thường có dạng mạng lưới gọi là trung trụ lưới với các đám mô dẫn riêng biệt bị phân cắt bởi các vùng mô mềm. Gỗ chỉ bao gồm những quản bào làm nhiệm vụ dẫn truyền nhựa nguyên. Bao quanh mỗi bó mạch là vòng mô cứng với các tế bào vách dày. Các cây dương xỉ dưới nước có trung trụ kém phát triển, tỷ lệ phần trụ và phần vỏ rất nhỏ. Quản bào xếp thành vòng quanh mô mềm ruột, bên ngoài là libe. 3. Những thay đổi về hình thái, cấu tạo lá Lá là cơ quan đảm nhận các chức năng rất quan trọng cho cây: quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước Sống ở các môi trường khác nhau lá có những đặc điểm thích nghi trong cả hình thái và cấu tạo. 3.1. Hình thái Lá của các cây dương xỉ cạn thường lớn, dạng lá đơn hoặc lá kép lông chim, có thể kép nhiều lần. Trong khi các cây dương xỉ dưới nước, lá thường xốp, kích thước nhỏ 3.2. Cấu tạo Biểu bì: đều cấu tạo bởi các lớp tế bào xếp sát nhau, phủ lớp cuticun và có lông bao phủ bên ngoài. Lá của các cây dương xỉ cạn có lớp cuticun dày hơn so với các lá của cây dương xỉ ở dưới nước. Do lớp cuticun có vai trò quan trọng trong việc chống thoát hơi nước và sự xâm nhập của các tác nhân gây bệnh vào cây. Mô mềm: đều có các tế bào đồng hóa chứa diệp lục làm nhiệm vụ quang hợp. Các tế bào này thường có hình chữ nhật, xếp thành hàng dọc dưới biểu bì trên. Với cách sắp xếp này, các tế bào đồng hóa nhận được ánh sáng dễ dàng hơn. Nhờ vậy, nâng cao hiệu quả quang hợp. Các cây dương xỉ dưới nước có các tế bào mô mềm sắp xếp để hở nhiều khoang chứa khí vừa dự trữ khí vừa làm lá nhẹ, dễ nổi trên mặt nước. Gân lá: Với các cây dương xỉ cạn, gân chính của các lá chét rất phát triển với hệ thống mô nâng đỡ quanh bó dẫn chính. Các cây dương xỉ nước có hệ gân lá kém phát triển hơn, các
3. gân nhỏ, có kích thước tương đối đều nhau. Hệ thống mô cơ kém phát triển do được môi trường nước nâng đỡ. Về đề xuất: Kết quả nghiên cứu được sử dụng làm mẫu dẫn liệu cho giảng dạy chuyên ngành Sinh học các nội dung: hình thái, giải phẫu thực vật ngành dương xỉ, đặc điểm thích nghi với môi trường của thực vật, đánh giá sự tiến hóa của thực vật.