Bài giảng Chương 2 Mô thực vật trong ngành Dược - ThS. Trần Hiền

Tổng hợp kiến thức Chương 2 mô thực vật sinh học. Phân loại cấu tạo, đặc điểm và chức năng sinh lý của mô phân sinh, mô che chở và mô dẫn thực vật.

• Tác giả: Trần Hiền
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Mô thực vật
• Loại tài liệu: Bài giảng
• Năm xuất bản: 2015

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô thực vật và hệ thống phân loại

Chương 2 mô thực vật cung cấp kiến thức nền tảng về tổ chức tế bào ở thực vật bậc cao. Mô thực vật là tập hợp các tế bào có cùng nguồn gốc và cấu trúc tương tự nhau. Các tế bào này phối hợp chặt chẽ nhằm thực hiện các chức phận sinh lý chuyên biệt. Trong thế giới thực vật, tổ chức mô phản ánh mức độ tiến hóa thích nghi với đời sống trên cạn. Phân loại mô thực vật dựa trên nhiều tiêu chí khoa học khác nhau. Tiêu chí hình thái chia thành mô mềm và mô hình thoi. Tiêu chí phát sinh chia thành mô phân sinh và mô vĩnh viễn. Tiêu chí sinh lý phân loại thành sáu nhóm mô cơ bản. Mỗi loại mô đảm nhận một vai trò sống còn đối với sự tồn tại của cây. Mô phân sinh tạo ra các tế bào mới cho quá trình tăng trưởng. Mô mềm thực hiện quang hợp, hấp thụ và dự trữ chất dinh dưỡng. Mô che chở ngăn ngừa sự mất nước và tác nhân gây hại từ môi trường. Mô nâng đỡ duy trì hình dạng cơ học vững chắc. Mô dẫn vận chuyển dòng nhựa dinh dưỡng xuyên suốt cây. Mô tiết tổng hợp các hợp chất thứ cấp đặc trưng.

1.1. Khái niệm và đặc điểm cấu tạo của mô thực vật

Khái niệm mô thực vật chỉ tổ chức gồm các tế bào có mối liên hệ mật thiết về nguồn gốc và nhiệm vụ sinh lý. Tế bào thực vật có vách xenlulozo đặc trưng. Khoảng gian bào giữa các tế bào thay đổi tùy theo từng loại mô. Tế bào mô phân sinh thường xếp sít nhau và không để hở khoảng gian bào. Ngược lại, tế bào mô mềm có thể phân bố lỏng lẻo để tạo ra các khoảng trống chứa khí hoặc dịch bào. Vách tế bào có thể giữ nguyên tính chất nguyên sinh mỏng hoặc hóa gỗ, hóa bần theo thời gian. Sự chuyên hóa về cấu trúc giúp mô thực hiện hiệu quả chức năng sinh lý chuyên biệt.

1.2. Các tiêu chí phân loại mô thực vật phổ biến hiện nay

Hệ thống phân loại mô thực vật được xây dựng dựa trên ba tiêu chí chính. Phân loại theo hình thái kích thước chia thành mô mềm đẳng kính và mô tế bào hình thoi. Phân loại theo nguồn gốc phát sinh gồm mô phân sinh và mô vĩnh viễn. Mô phân sinh giữ khả năng phân chia vô hạn. Mô vĩnh viễn gồm các tế bào đã biệt hóa hoàn toàn và mất khả năng sinh sản. Phân loại theo chức phận sinh lý là phương pháp thông dụng nhất trong dược học. Cách chia này xác lập sáu nhóm mô gồm mô phân sinh, mô mềm, mô che chở, mô nâng đỡ, mô dẫn và mô tiết.

II. Phân tích cấu trúc và chức năng các nhóm mô thực vật

Phân tích chuyên sâu chương 2 mô thực vật làm sáng tỏ sự thích nghi kỳ diệu của từng loại mô. Mô phân sinh ngọn giúp thân và rễ dài ra theo trục dọc. Mô phân sinh bên gồm tầng sinh bần và tầng phát sinh libe-gỗ thúc đẩy sự tăng trưởng đường kính thân cây hai lá mầm. Mô mềm hấp thụ phát triển ở chóp rễ với hệ thống lông hút dày đặc. Mô mềm đồng hóa gồm mô giậu và mô xốp thực hiện nhiệm vụ quang hợp và trao đổi khí. Mô che chở bảo vệ cây khỏi tác động cơ học và hạn chế thoát hơi nước. Lớp biểu bì mặt ngoài thường phủ cutin hoặc tầng sáp bảo vệ. Khí khổng trên biểu bì điều tiết quá trình trao đổi khí và thoát hơi nước. Cấu trúc mô nâng đỡ gồm mô dày và mô cứng đem lại sức bền cơ học vượt trội. Mô dẫn gồm hệ thống mạch rây dẫn nhựa luyện và mạch gỗ dẫn nhựa nguyên. Mô tiết chứa các cấu trúc như lông tiết, túi tiết, ống tiết giúp cây tự vệ và thu hút côn trùng thụ phấn.

2.1. Đặc điểm vi phẫu của mô phân sinh và mô che chở

Mô phân sinh gồm các tế bào non nhỏ nhắn với màng mỏng bằng cellulose. Tế bào chứa nhân lớn và chất tế bào đậm đặc, không có không bào lớn. Khả năng phân bào nguyên nhiễm nhanh chóng giúp tạo ra các mô sơ cấp và thứ cấp. Mô che chở bao gồm biểu bì ở cơ quan non và bần ở cơ quan già. Biểu bì cấu tạo từ một lớp tế bào sống xếp khít nhau. Trên biểu bì có các lỗ khí cấu tạo bởi hai tế bào hình hạt đậu hoặc hình quả tạ. Quanh lỗ khí có các tế bào bạn sắp xếp theo các kiểu hỗn bào, dị bào, song bào hoặc trực bào.

2.2. Sự thích nghi chức năng của mô dẫn và mô nâng đỡ

Mô dẫn và mô nâng đỡ đóng vai trò cốt lõi trong việc duy trì hình thể và trao đổi chất. Mô dày cấu tạo từ tế bào sống có vách dày không đều bằng cellulose và pectin. Mô cứng gồm các tế bào chết có vách dày hóa gỗ cứng rắn. Cương mô và sợi mô cứng tạo khung nâng đỡ vững chắc cho thân và lá. Hệ thống dẫn truyền gồm mô gỗ và mô libe. Gỗ vận chuyển nước và muối khoáng hòa tan từ rễ lên lá. Libe vận chuyển các hợp chất hữu cơ đồng hóa từ lá đến các cơ quan tiêu thụ và dự trữ.

III. Phương pháp nhận diện và giải phẫu mô thực vật trong dược học

Nghiên cứu chương 2 mô thực vật đòi hỏi các phương pháp thực nghiệm vi phẫu chính xác. Kỹ thuật cắt lát vi phẫu thực vật là bước đầu tiên trong quy trình kiểm nghiệm. Tiêu bản mô tươi hoặc dược liệu khô được cắt thành lát mỏng ngang hoặc dọc. Độ dày lát cắt phải đạt từ mười đến hai mươi micromet để ánh sáng truyền qua dễ dàng. Phương pháp nhuộm kép vi phẫu sử dụng hai loại phẩm màu cơ bản gồm son phèn và lục iod. Son phèn nhuộm vách tế bào bằng cellulose thành màu hồng hoặc đỏ. Lục iod nhuộm các vách tế bào hóa gỗ hoặc hóa bần thành màu xanh lục. Nhờ sự phân hóa màu sắc, người nghiên cứu phân biệt rõ ràng mô sống và mô chết. Kính hiển vi quang học cho phép quan sát chi tiết hình dạng tế bào, kiểu khí khổng và cấu trúc tinh thể canxi oxalat. Nhận diện cấu trúc mô tiết và lông che chở giúp xác định chính xác nguồn gốc dược liệu.

3.1. Kỹ thuật làm tiêu bản và nhuộm kép vi phẫu mô thực vật

Quy trình làm tiêu bản vi phẫu thực vật bao gồm các bước chuẩn hóa nghiêm ngặt. Mẫu dược liệu được làm mềm và cắt lát mỏng bằng dao cạo sắc bén. Lát cắt được tẩy trắng bằng dung dịch javel để loại bỏ sắc tố tự nhiên. Sau đó, rửa sạch mẫu bằng nước cất và trung hòa bằng axit axetic loãng. Lát cắt được chuyển vào dung dịch phẩm nhuộm kép gồm carmin alumine và vert d'iode. Rửa sạch phẩm nhuộm thừa và cố định tiêu bản trong glycerin loãng hoặc dung dịch gelatin. Kỹ thuật này làm nổi bật cấu trúc vách tế bào dưới kính hiển vi.

3.2. Phương pháp soi bột và giám định các đặc điểm mô học

Phương pháp soi bột là giải pháp tối ưu đối với các loại dược liệu đã bị tán nhỏ hoặc nghiền nát. Kỹ thuật viên hòa tan một lượng nhỏ bột dược liệu trong dung dịch soi chuyên dụng như cloral hydrat. Dưới kính hiển vi, các mảnh mô đặc trưng xuất hiện rõ nét. Đặc điểm hình thái của lông che chở đa bào, lông tiết đầu đơn bào hay túi tiết tinh dầu là dấu hiệu định danh quan trọng. Sự hiện diện của bó mạch xoắn, mảnh mô cứng và hạt tinh bột giúp xác định chính xác danh tính loài và phát hiện tạp chất giả mạo.

IV. Ứng dụng kiến thức mô thực vật trong kiểm nghiệm và nuôi cấy

Kiến thức chương 2 mô thực vật giữ vị trí trung tâm trong công tác kiểm nghiệm dược liệu và công nghệ sinh học thực vật. Trong ngành Dược, phân tích vi học mô thực vật là tiêu chuẩn vàng để định danh vị thuốc. Phương pháp này phát hiện nhanh chóng các hành vi pha trộn hoặc làm giả dược liệu quý. Ví dụ, kiểu khí khổng và hình dạng lông tiết giúp phân biệt các loài thực vật cùng chi. Trong công nghệ sinh học, kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào mở ra tiềm năng sản xuất dược chất quy mô lớn. Tế bào mô phân sinh có tính toàn năng di truyền cao. Người ta nuôi cấy tế bào mô phân sinh trong môi trường vô trùng nhân tạo để tái sinh cây hoàn chỉnh. Quá trình nuôi cấy mô sẹo và tế bào dịch lỏng giúp thu nhận các hợp chất thứ cấp quý giá như saponin, alkaloid và flavonoid. Nghiên cứu mô thực vật góp phần bảo tồn các nguồn gen cây thuốc quý hiếm và nâng cao chất lượng dược phẩm.

4.1. Vai trò của giải phẫu mô học trong kiểm nghiệm dược liệu

Giải phẫu mô học đóng vai trò quyết định trong việc đánh giá chất lượng dược liệu thô. Dược điển Việt Nam quy định tiêu chuẩn vi học cho từng loại rễ, thân, lá và vỏ cây thuốc. Kiểm tra sự phân bố của tầng sinh gỗ, cấu trúc mô tiết và dạng tinh thể giúp xác định đúng loài cây cần thu hái. Kỹ thuật này hỗ trợ đắc lực khi dược liệu đã qua sơ chế hoặc cắt lát mỏng làm mất hình thái bên ngoài. Phân tích mô học ngăn chặn hiệu quả tình trạng ngộ độc do dùng nhầm dược liệu có độc tính cao.

4.2. Ứng dụng nuôi cấy mô thực vật trong nhân giống dược liệu

Nuôi cấy mô tế bào thực vật là phương pháp nhân giống vô tính hiện đại trong phòng thí nghiệm. Kỹ thuật này sử dụng mô phân sinh đỉnh ngọn hoặc mô non sạch bệnh làm vật liệu khởi đầu. Môi trường dinh dưỡng chứa khoáng chất, vitamin và hormone sinh trưởng thúc đẩy tế bào phân chia tạo mô sẹo. Từ mô sẹo, phôi soma hoặc chồi mới hình thành và phát triển thành cây con hoàn chỉnh. Phương pháp này tạo ra hàng loạt cây giống đồng đều về di truyền, sạch mầm bệnh và bảo tồn nguồn gen dược liệu nguy cấp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MÔ THỰC VẬT ThS. Trần Hiền Tháng 10/2015 Mục tiêu học tập • Trình bày được khái niệm và các cách phân loại mô thực vật • Trình bày cấu tạo, chức năng và hình thái của 6 loại mô: mô phân sinh; mô mềm; mô che chở; mô nâng đỡ; mô dẫn và mô tiết • Trình bày được vai trò và ứng dụng của mô thực vật trong ngành Dược 2 MÔ THỰC VẬT I. Phân loại mô II. Mô phân sinh 2.

Mô che chở 4. Mô tiết III. Nuôi cấy mô và ứng dụng 3 I. Khái niệm • Mô (tissues) là tổ chức của các tế bào thuộc một hoặc một số loại tế bào có nguồn gốc và chức phận chung 4 I.

Phân loại mô • Theo hình dạng, kích thước tế bào – Mô mềm (TB có kích thước bằng nhau theo mọi hướng) – Mô tế bào hình thoi (TB phát triển mạnh theo một hướng) • Theo nguồn gốc – Mô phân sinh (TB còn khả năng sinh sản ra những mô mới) – Mô vĩnh viễn (TB không có khả năng sinh sản) 5 6 I. Phân loại mô • Theo chức phận sinh lý  6 loại – Mô phân sinh – Mô dinh dưỡng (mô mềm) – Mô che chở – Mô nâng đỡ – Mô dẫn – Mô tiết 7 II. CÁC LOẠI MÔ • Theo chức phận sinh lý  6 loại – Mô phân sinh: mô phân sinh ngọn, mô phân sinh gióng, mô phân sinh bên – Mô dinh dưỡng (mô mềm): mô mềm hấp thụ, mô mềm đồng hóa, mô mềm dự trữ – Mô che chở: biểu bì, bần – Mô nâng đỡ: mô dày, mô cứng – Mô dẫn: gỗ, libe – Mô tiết: biểu bì tiết, lông tiết, tế bào tiết, túi tiết, ống tiết, ống nhựa mủ 8 9 2. Mô phân sinh • Khái niệm – là mô được cấu tạo bởi các tế bào non, – màng mỏng bằng cellulose, – không chứa chất dự trữ, – không để hở những khoảng gian bào • Tính chất: TB phân chia rất nhanh tạo các thứ mô khác 10 2.

Mô phân sinh • Phân loại – Mô phân sinh ngọn: chồi ngọn, chồi thân, chồi bên, ngọn rễ – Mô phân sinh gióng: họ Lúa (Poaceae) – Mô phân sinh bên • Tầng phát sinh bần – lục bì = tầng sinh bần = tầng phát sinh vỏ • Tầng phát sinh libe – gỗ = tượng tầng = tầng phát sinh trong 11 2. Mô phân sinh • Mô phân sinh ngọn – Đầu rễ non và ngọn cây – TB khởi sinh phân chia nhanh tạo thành khối tế bào, các tế bào này sẽ dài ra và biến đổi thành các thứ mô khác của rễ hay thân cây – TB sắp xếp lộn xộn (do mô được tạo thành từ nhiều phía) – Làm cho rễ và thân dài ra 12 Cấu tạo mô phân sinh ngọn thân (A) và sơ đồ cách phân chia của tế bào mô phân sinh thứ cấp (B) (TT = tượng tầng) 13 2. Mô phân sinh • Mô phân sinh ngọn – Mô phân sinh đầu ngọn rễ • Nhóm TB phân sinh chóp rễ • TB sinh biểu bì • TB sinh vỏ • TB sinh trung trục 14 Lát cắt dọc ngọn rễ 15 2. Mô phân sinh • Mô phân sinh gióng – Ở các cây họ Lúa - Poaceae, thân cây được mọc dài ra ở phía gốc các gióng – Gióng có khả năng mọc lên thành cây 16 2.

Mô phân sinh • Mô phân sinh bên Làm cho rễ và thân cây của lớp Ngọc lan có thể tăng trưởng theo chiều ngang 17 2. Mô phân sinh • Mô phân sinh bên a. Tầng sinh bần (tầng sinh vỏ) - Vỏ rễ và thân - Tạo lớp bần ở phía ngoài - Tạo lớp mô mềm cấp II = vỏ lục ở phía trong 18 2. Mô phân sinh • Mô phân sinh bên b.

Tầng sinh gỗ (tầng sinh trụ) - Trụ giữa của rễ và thân - Sinh ra lớp libe cấp II ở phía ngoài để dẫn nhựa luyện - Sinh ra lớp gỗ cấp II ở phía trong để dẫn nhựa nguyên 19 Mô mềm vỏ Libe cấp 2 Libe cấp 1 Tầng phát sinh libe – gỗ Gỗ cấp 2 Gỗ cấp 1 Mô mềm ruột Lát cắt ngang một phần của thân cây Ricinus 20 Lát cắt ngang một phần của thân cây Dâm bụt 21 2. Mô mềm • Cấu tạo – Tế bào sống chưa phân hóa nhiều – Có màng mỏng bằng cellulose • Nhiệm vụ – Liên kết các mô khác với nhau – Chức năng đồng hóa hay dự trữ 22 2. Mô mềm • Phân loại – Theo vị trí • Mô mềm vỏ • Mô mềm ruột – Theo chức năng • Mô mềm hấp thụ (lông hút) • Mô mềm đồng hóa: mô giậu, mô khuyết (mô xốp) • Mô mềm dự trữ: các TB có màng mỏng, chứa nhiều chất dự trữ (đường, tinh bột, dầu, alơron, không khí và nước) 23 Các loại mô mềm 1. Mô mềm đặc 2.

Mô mềm đạo 3. Mô mềm khuyết 4. Mô mềm hình giậu 24 Các loại mô mềm A. Mô mềm đạo (các góc tế bào bong ra để hở những khoảng gian bào rõ rệt) B.

Mô mềm khuyết (các tế bào sắp xếp để hở những khoảng trống to) C. Mô mềm đặc (các tế bào xếp khít nhau) 25 2. Mô mềm • Mô mềm hấp thụ – Gồm các lông hút của rễ – Nhiệm vụ: hấp thụ nước và các muối vô cơ hòa tan trong nước 26 2. Mô mềm • Mô mềm đồng hóa – Cấu tạo bởi các tế bào có nhiều lạp lục để thực hiện chức năng quang hợp – Nằm ở biểu bì của lá và thân cây non – Trong phiến lá của các cây Hai lá mầm, mô mềm đồng hóa gồm mô giậu và mô xốp (mô khuyết) 27 2.

Mô mềm • Mô mềm đồng hóa – Mô giậu • Cấu tạo bởi các TB dài, hẹp, xếp thẳng góc với bề mặt cơ quan, giữa các TB có các khoảng gian bào nhỏ • Vách tế bào mỏng, chứa nhiều hạt diệp lục, có chức năng quang hợp – Mô xốp (mô khuyết) • Gồm các TB chứa ít diệp lục hơn mô giậu, có hình tròn hay bầu dục, sắp xếp tạo ra các khoảng gian bào lớn, chứa đầy khí. • Chức năng quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước và dự trữ khí 28 Biểu bì trên Mô giậu Biểu bì dưới Khí khổng Mô xốp 29 Một phần phiến lá trúc đào (cắt ngang) 30 Mô mềm đồng hóa ở thịt lá chuối (Musa paradisiaca) 1. Tế bào vòng quanh bó mạch 31 2. Mô mềm • Mô mềm dự trữ – Cấu tạo bởi các tế bào có màng mỏng bằng cellulose, thường để hở những khoảng gian bào ở góc tế bào – Cấu tạo đa dạng, chiếm nhiều vị trí khác nhau trong cây (rễ, thân rễ, quả, hạt), có nguồn gốc khác nhau (từ vỏ, gỗ, ruột) – Trong tế bào chứa nhiều chất để nuôi cây như đường, tinh bột, nước, không khí, dầu, aleuron 32 Mô mềm dự trữ ở cây Mao lương 33 2.

Mô mềm • Mô mềm dự trữ – Trong các điều kiện sống khác nhau, mô mềm dự trữ các chất khác nhau, thích nghi với điều kiện sống của chúng • Trong điều kiện khô hạn, mô dự trữ nước phát triển (xương rồng, thuốc bỏng, thu hải đường). • Trong điều kiện ngập nước, mô dự trữ khí phát triển (rau dừa nước, rau rút, sen, súng…). 34 A B Mô mềm dự trữ A. Mô mềm dự trữ khí ở cuống lá súng; B.

Mô mềm dự trữ tinh bột ở rễ muống biển 35 2. Mô che chở • Khái niệm: là những TB xếp sít nhau, màng biến thành 1 chất không thấm nước và thấm khí • Chức năng: che chở và bảo vệ các bộ phận của cây chống lại tác dụng có hại của môi trường (thay đổi nhiệt độ đột ngột, sự bay hơi quá mạnh) hay sự xâm nhập của các giống ký sinh • Phân loại – Biểu bì – Bần 36 2. Mô che chở 37 2. Mô che chở • Biểu bì  mô che chở sơ cấp – Cấu tạo bởi 1 lớp TB sống, bao bọc phần non của thân cây – Màng ngoài của TB biểu bì đã hóa cutin tạo thành tậng cutin không thấm nước và không khí – Bắt màu xanh khi nhuộm bằng dd xanh methylen – Trên biểu bì có lỗ khí và lông  đặc điểm để kiểm nghiệm 38 2.

Mô che chở • Biểu bì Cutin Lông che chở 39 40 Biểu bì lá lẻ bạn a. Hình cắt ngang; b. Hình nhìn từ bề mặt 1. Lỗ khí 41 Các kiểu tế bào biểu bì của lá 1.

Cây lưỡi dòng (Iris); 2. Cây dẻ cau (Lithocarpus); 3. Cây dẻ gai 42 (Castanopis) 2. Mô che chở • Biểu bì – lỗ khí – Là những lỗ thủng trong biểu bì dùng để trao đổi khí – Cấu tạo bởi 2 tế bào hình hạt đậu = tế bào lỗ khí mang nhiều lạp lục, úp vào nhau bởi mặt lõm, để hở một khe nhỏ gọi là khe lỗ khí – Thường đi kèm 1, 2, 3, 4 tế bào kèm = TB bạn có hình dạng khác hẳn TB biểu bì xung quanh  kiểm nghiệm dược liệu – Thường gặp ở lá, phần non của thân; 1mm2 mặt lá trung bình mang 300 lỗ khí 43 2.

Mô che chở • Biểu bì – lỗ khí 44 Cấu tạo lỗ khí A. Nhìn thẳng từ trên xuống; B. Nhìn theo mặt cắt ngang 1. Khe lỗ khí; 2.

Tế bào lỗ khí; 3. Cửa trước; 4. Nhân tế bào; 8. Hạt lục lạp 45 Cắt ngang qua lỗ khí của lá dứa mỹ 1.

Khe lỗ khí; 3. Màng dày của tế bào biểu bì; 5. Tế bào biểu bì; 6. Tế bào lỗ khí; 7.

Khoang dưới lỗ khí; 8. Tế bào mô mềm của lá 46 Các dạng lỗ khí điển hình A. Tế bào lỗ khí hình quả tạ ở cây một lá mầm (VD: ngô) B. Tế bào lỗ khí hình hạt đậu ở cây hai lá mầm (VD: Populus deltoides) 47 Một số kiểu tế bào lỗ khí A.

Kiểu hỗn bào (Ranunculus acer); B. Kiểu dị bào (Barbarea vulgaris); C. Kiểu song bào (Galium mollugo); D. Kiểu trực bào (Melandrium album) 48 Các kiểu sắp xếp của tế bào bạn quanh lỗ khí 1.

Kiểu hỗn bào (mao lương); 2. Kiểu dị bào (thập tự); 3. Kiểu song bào (cà phê); 4. Kiểu trực bào (cẩm chướng); 5.

Kiểu vòng bào 49 2. Mô che chở • Biểu bì – lông – Là những tế bào biểu bì mọc dài ra – Tăng cường vai trò bảo vệ hoặc giảm bớt sự thoát hơi nước – Tế bào có thể còn sống hay đã chết và chứa nhiều không khí  màu trắng – Dựa vào cấu tạo và chức năng  3 loại • Lông che chở • Lông tiết (+ lông ngứa) • Lông rễ (lông hút) 50