CALIPTRA: MERKMALE UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Caliptra ist ein Begriff, der hauptsächlich in der Botanik verwendet wird, um verschiedene Arten von Schutzgeweben zu definieren. Das Wort leitet sich vom altgriechischen καλύπτρα (kaluptra) ab, was bedecken, verschleiern oder bedecken bedeutet.

Der Begriff Caliptra wird verwendet, um in Bryophytenpflanzen ein dünnes, glockenförmiges Gewebe zu definieren, das den Sporophyten während der Entwicklung schützt; Bei blühenden und fruchtenden Pflanzen ist es eine kappenförmige Hülle, die solche Strukturen schützt, und an der Wurzel eine Schutzschicht des apikalen Systems.

Caliptra des Mooses Physcomitrella patens. Entnommen und bearbeitet von: Ralf Reski

In der Zoologie hingegen wird der Begriff Caliptra verwendet, um eine kleine, gut definierte Membranstruktur zu definieren, die sich auf dem zweiten Paar modifizierter Flügel (Halfter) von Fliegen und Mücken befindet und ein hohes taxonomisches Interesse hat. In diesem Artikel wird nur die botanische Bedeutung des Begriffs berücksichtigt.

Geschichte

Die Verwendung des Begriffs Caliptra reicht weit zurück, bis vor mehr als 1800 Jahren, in den Schriften des römischen Grammatikers Sixth Pompey Festus, der ihn in seiner Arbeit De Significatione Verborum verwendete.

Andererseits wurde der Begriff zwischen dem V- und XV-Jahrhundert (Mittelalter) verwendet, um die Abdeckungen einiger Arten von Samen zu benennen. Ab dem 18. Jahrhundert bezeichneten die damaligen Botaniker damit den Rest des Moosarchegoniums.

Ende des 19. Jahrhunderts verwendete der berühmte französische Mykologe und Botaniker Philippe Édouard Léon Van Tieghem den Begriff, um eine dicke Membran des Parenchyms zu definieren, die den Bereich des radikalen apikalen Wachstums von Gefäßpflanzen schützt, wie sie heute in der Botanik auch genannt werden Bewältigung.

Eigenschaften

Quelle: Apikales Meristem der Zwiebelwurzel (»Allium cepa»), bedeckt vom Caliptra. Madrid, 25.03.2007. Fotografie: Luis Fernández García {{cc-by-sa-2.5-es}}

Der Caliptra besteht aus lebenden Zellen des Parenchymgewebes. Es enthält normalerweise spezielle Amyloplasten mit Stärkekörnern. Es hat Zellen mittlerer bis kurzer Lebensdauer, die beim Sterben durch das radikale Meristem ersetzt werden.

Diese Zellen sind in radialen Reihen verteilt. In zentralen Zellen von Gymnospermae der Gattungen Pinus und Picea (zum Beispiel) bilden sie eine Achse namens Columella und das Meristem ist vom offenen Typ, und in anderen Gruppen von Pflanzen sind die Zellen in Längsreihen angeordnet.

Bei Bryophyten wird damit der vergrößerte Teil des mehrzelligen Geschlechtsorgans (Archegonium) definiert, der die Eizelle oder den weiblichen Gameten des Mooses enthält, während es bei einigen Spermatophyten mit Blüten das Schutzgewebe der Staubblätter und Stempel ist.

Der Begriff Kappe ist ein Synonym für Caliptra, und beide werden verwendet, um das Gewebe zu beschreiben, das den apikalen Bereich der Wurzeln bedeckt, der sich am Ende der Wurzel befindet und das Aussehen eines Kegels hat.

Ausbildung

Die Kelche stammen von verschiedenen Stellen auf Pflanzen.

Pteridophyten

In Farnen (Pteridophyta) befindet sich sowohl in der Wurzel als auch im Stamm eine tetraedrische apikale Zelle, die durch Teilung auf jeder ihrer vier Seiten Zellen produziert. Diese Zellen wachsen nach außen, um durch weitere Teilung den Caliptra und andere Gewebe zu bilden.

Spermatophyten

Bei Gymnospermen und Angiospermen ist ihre Bildung im Allgemeinen nicht sehr klar. Es ist jedoch bekannt, dass bei Gymnospermen das apikale Meristem keine apikale meristematische Zelle darstellt, sondern stattdessen zwei Gruppen von Anfangszellen (interne und externe Gruppe).

Die interne Gruppe ist verantwortlich für die Bildung der Hauptmasse des Wurzelkörpers durch abwechselnde Anticline- und Expertendivisionen, während die externe Gruppe für die Produktion des kortikalen Gewebes und des Caliptra verantwortlich ist.

Bei Angiospermen hingegen gibt es am apikalen Ende der Wurzel ein geschichtetes Bildungszentrum von Anfangsgruppen unabhängiger Zellen. Aus diesem Zentrum werden verschiedene adulte Gewebe gebildet, wie z. B. Caliptra und Epidermis.

Die anfängliche Trainingsstruktur kann in einigen Fällen variieren. In monokotylen Pflanzen wie Gräsern bildet es sich in einer meristematischen Schicht, die als Caliptrogen bezeichnet wird.

Diese äußere Schicht (Caliptrogen) ist mit der Protodermis (die das oberflächliche Gewebe der Wurzel produziert) sowie der darunter liegenden meristematischen Schicht verbunden und bildet eine einzigartige Ausgangsgruppe, aus der das kortikale Gewebe stammt.

In den meisten dikotylen Pflanzen wird der Caliptra im Caliptrodermatogen gebildet. Dies geschieht durch Anticline-Teilungen derselben Anfangsgruppe, die auch die Protodermis bildet.

Eigenschaften

Die Hauptfunktion des Caliptra ist der Schutz. In Moosen ist es für den Schutz des Sporophyten verantwortlich, wo Sporen gebildet und gereift werden, während es in Spermatophytenpflanzen eine Schutzschicht oder ein Schutzgewebe auf Stempeln und Staubblättern bildet.

An der Wurzel ist es die Schutzbeschichtung der meristematischen Struktur, es bietet mechanischen Schutz, wenn die Wurzel wächst und sich durch das Substrat (Boden) entwickelt. Die Zellen des Caliptra werden ständig erneuert, da das Wurzelwachstum viel Reibung und Zellverlust oder -zerstörung mit sich bringt.

Caliptra ist an der Bildung von Mucigel oder Schleim beteiligt, einer gallertartigen, viskosen Substanz, die hauptsächlich aus Polysacchariden besteht, die die neu gebildeten Meristemzellen bedeckt und den Durchgang der Wurzel durch den Boden schmiert. Caliptra-Zellen speichern dieses Mucigel in Vesikeln des Golgi-Apparats, bis es in das Medium freigesetzt wird.

In den Columella des Caliptra befinden sich großzellige Organellen (Statolithen), die sich als Reaktion auf die Einwirkung der Gravitationskraft im Zytoplasma bewegen. Dies zeigt an, dass der Caliptra das Organ ist, das für die Steuerung der Georeaktion der Wurzel verantwortlich ist.

Wurzelende bei 100-facher Vergrößerung. Legende: 1) Meristem, 2) Columella des Caliptra (Statozyten mit Statolithen), 3) lateraler Teil der Wurzel, 4) tote Zellen des Caliptra, die sich von der Elongationszone lösen. Entnommen und bearbeitet von: SuperManu.

Geotropismus und Hydrotropismus

Pflanzenwurzeln reagieren auf die Schwerkraft der Erde, die als Geotropismus (oder Gravitropismus) bezeichnet wird. Diese Antwort ist positiv, das heißt, die Wurzeln neigen dazu, nach unten zu wachsen. Es hat einen großen Anpassungswert, da es die korrekte Verankerung der Pflanze auf dem Substrat und die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen im Boden bestimmt.

Wenn eine Umweltveränderung wie ein Erdrutsch dazu führt, dass eine Pflanze ihre unterirdische Vertikalität verliert, führt ein positiver Geotropismus dazu, dass sich das gesamte Wurzelwachstum nach unten neu orientiert.

Aminoblasten oder Plastiden, die Stärkekörner enthalten, wirken als zelluläre Schwerkraftsensoren.

Wenn die Wurzelspitze zur Seite gerichtet ist, setzen sich diese Plastiden an der unteren Seitenwand der Zellen ab. Es scheint, dass Calciumionen aus Aminoblasten die Verteilung der Wachstumshormone in der Wurzel beeinflussen.

Die Caliptra columella spielt ihrerseits eine wichtige Rolle sowohl beim Geotropismus als auch beim positiven Hydrotropismus (Anziehung zu Bodenregionen mit höheren Wasserkonzentrationen).

Wissenschaftliche Bedeutung

Aus phylogenetischer und taxonomischer Sicht war die Untersuchung des Caliptra ein nützliches Instrument, da seine Art der Entwicklung sowie die Strukturen, die dieses Gewebe schützt, je nach Pflanzengruppe unterschiedlich sind.

Weitere relevante Untersuchungen in Bezug auf die Calyptra betreffen den Geotropismus, die Georeaktion und den Gravitropismus der Wurzel. Wo verschiedene Studien gezeigt haben, dass der Caliptra Zellen und auch zelluläre Organellen (Amyloplasten oder Statolithen) aufweist, die Gravitationsreize auf die Plasmamembran übertragen, die sie enthält.

Diese Reize werden in Bewegungen der Wurzel übersetzt und hängen von der Art der Wurzel und der Art und Weise ab, wie sie wächst. Beispielsweise wurde festgestellt, dass sich Statolithen, wenn Wurzeln vertikal wachsen, in den unteren Wänden zentraler Zellen konzentrieren.

Wenn diese Wurzeln jedoch in horizontaler Position platziert werden, bewegen sich die Statolithen oder Amyloplasten nach unten und befinden sich in den Bereichen, die zuvor vertikal ausgerichtete Wände waren. In kurzer Zeit werden die Wurzeln vertikal neu ausgerichtet und die Amyloplasten kehren somit in die vorherige Position zurück.

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