Kateřina Svobodová Brooker: Sekreční struktury aromatických rostlin #11

S novým rokem zabrousíme v našem seriálu Fascinující svět aromatických rostlin do větších hlubin. Zanoříme se mezi sekreční struktury, malé voňavé žlázky, díky kterým rostliny krásně voní a my lidé z nich získáváme éterické oleje. Kde se nacházejí? Kolik vůně obsahují? A jak vypadají? Vše se dočtete v tomto článku.

Kateřina Svobodová Brooker spolu se svým mužem Johnem Brooker pro vás připravili 15dílný seriál z tajuplného a fascinujícího světa aromatických rostlin. Začtěte se do 11. dílu u šálku odpoledního čaje, ať si ho náležitě vychutnáte. 10. díl najdete tady. (For english version scroll down)

Fascinující svět aromatických rostlin – seriál (Amazing Aromatic Plants)

Externí sekreční struktury

Sekreční struktury šalvěje (sage

Většina listů a mnoho bylinných stonků, květů, plodů a semen má na svém povrchu trichomy různých druhů. Tyto mohou být ne-žláznaté (neprodukují éterické oleje, ale ukládají různé soli, vodu nebo jiný organický materiál) a žláznaté (produkují a uchovávají éterické oleje).

Podle jejich morfologie mohou být jednobuněčné nebo mnohobuněčné a vytváří komplikované rozvětvené struktury. Jejich tvar a velikost jsou charakteristické pro rostlinný druh.  Například mohou sestávat ze základní buňky, buňky stonku (ten může mít 1-5 buněk) a hlavy s různým počtem buněk, podle druhu – mezi 4 a 14.

Éterický olej (EO) je uložen v těchto strukturách a předpokládá se, že specializované buňky těchto struktur nazývané sekreční buňky syntetizují jednotlivé složky EO.

Glandulární žlázky

Glandulární žlázky jsou modifikované epidermální buňky. Vnější povrch žlázy je silně kutinován. Buňky mají velmi hustou protoplasmu a intracelulární uspořádání je téměř stejné jako u ostatních sousedních buněk. V průběhu vývoje sekreční buňky se začnou objevovat složité změny: organely se zmenšují, nakonec zmizí a uvnitř buňky je vidět pouze jemně zrnitá struktura. Všechny tyto změny se vyskytují ve velmi rané fázi vývoje listů, v době, kdy jsou listy dlouhé 1 – 2 mm. Enzymatické procesy pokračují a probíhají další reakce, což vede ke kvalitativním změnám EO během vývoje rostlin. Éterický olej se akumuluje v subkutánních prostorech a může difuzovat skrze kutikuli.

Hustota žláz na povrchu rostliny je také důležitá pro výnos EO. Toto je poněkud detailní metoda, je třeba zjistit počet žláz pod mikroskopem. Například jsme počítali žlázky na listu arniky horské (Arnica montana) a zjistili jsme, že na horním povrchu bylo průměrně 399 žláz na cm2, zatímco na spodním povrchu 60 žláz na cm2. Arnika americká (Arnica chamissonis), která má mírně vyšší výtěžek EO, má 896 na horním a 382 žláz na spodním povrchu.

Je možné izolovat jednotlivé žlázy z horní a spodní epidermis a analyzovat jejich obsah pro chemické složení a přítomnost specifických enzymů.

Vzdělávejte se v aromaterapii s námi! Seriál pro vás publikujeme zcela zdarma díky laskavé podpoře Asociace českých aromaterapeutů.

Výtěžnost éterických olejů

Výnos éterických olejů v těchto strukturách se značně liší. Například množství oleje v okvětních lístcích je malé – v růžích (Rosa sp.) je asi 0,01 – 0,07 % (v / w), v akácii (Acacia) 0,08 % a v jasmínu (Jasminum) 0,02 – 0,05 %.

Průměrný obsah EO v mnoha druzích ze středomořské oblasti a na severní polokouli je mezi 0,1 až 3 %.

Pouze několik druhů má vyšší výnos éterických olejů, například muškátový oříšek (8 %), zázvor (4 – 10 %) a kardamom (10 – 12 %).

Tip redakce: Hlouběji toto téma autorka zpracovává ve své publikaci Sekreční struktury aromatických rostlin

Interní sekreční struktury

Uvnitř rostliny se vyskytují různé sekreční tkáně. Ty jsou rozděleny do sekrečních buněk, dutin, vaků, kanálků a latificier.

Jednotlivé sekreční buňky se vyskytují v těchto rostlinách:

  • zázvor (Zingiber officinale) – oddenek,
  • pepř (Piper nigrum) – perisperm semene,
  • kardamon (Elettaria cardamomum) – semeno,
  • skořice (Cinnamomum zeylanicum) – kůra,
  • cassia (Cassia angustifolia) – kůra,
  • sassafras (Sassafras albidum) – kůra kořene a citronová tráva (Cymbopogon spp.) – v epidermis a související s vaskulárními svazky,
  • kurkuma (Curcuma longa) – oddenek,
  • muškátový oříšek (Myristica fragrans)perisperm a embryo,
  • vavřín (Laurus nobilis) – mezofyl v listu.

Sekreční dutiny a váčky mohou vzniknout oddělením nebo rozpadem buněk v listech (eukalypty – Eucalyptus sp, buchu – Agathosma betulina, citrusy – Citrus sp), v ovoci (citrusy – Citrus sp), v poupatech (hřebíček – Syzygium aromaticum) a v semenech (nové koření – Pimenta dioica).

V miříkových rostlinách (Umbelliferae) se vyskytují kanály (někdy nazývané podlouhlé dutiny), v semenech se jedná o vittae (ve stonku, kořen, listy, ovoce), podlouhlé dutiny v březulovitých rostlinách – Burseraceae (kůra stromu produkující myrhu – Commiphora molmol a kadidlo – Boswellia sp.

Dutiny a kanálky se také nacházejí v santalovém dřevě, kde jsou spojeny s xylemem cévami v parenchymu, u stromů borovicovité – Pinaceae v kůře. Pryskyřice v jehličnatých stromech – Coniferae dosahují délky 4 až 10 cm. V bylinných rostlinách se nacházejí v bobovitých rostlinách – Leguminosae a miříkových rostlinách – Umbelliferae (v estragonu a pelyňku v listech a stoncích), kde jsou spojeny s cévními svazky.

Latex a EO se syntetizují v laticifierách makovitých rostlin – Papaveraceae, pryšcovitých rostlin – Euphorbiaceae, morušníkovitých rostlin – Moraceae  (pampeliška – Taraxacum a konopí – Cannabis).

Znalost anatomických struktur a specializovaných buněk, kde je éterický olej syntetizován a skladován, je nezbytná pro pochopení biochemických procesů v rostlinách, pro zavedení vhodných extrakčních postupů a pro metody, které zajišťují kvalitu éterických olejů na trhu.

Zdroje:

  • SVOBODA, Katerina P. Sekreční struktury aromatických rostlin: Secretory structures of aromatic plants. Brno: Vladislav Pokorný – Litera, [2018]. ISBN 978-80-905-768-9-6.

© Kouzlo vůní, Kateřina Svobodová

Kateřina Svobodová Brooker (BSc Hons, PhD)

Kateřina Svobodová – Brooker & John Brooker

Po emigraci do Británie pracovala na katedře botaniky Glasgow University a udělala doktorát na Farmaceutické Fakultě se specializací na rostlinnou biochemii a využití přírodních produktů. Jako jedna z prvních byla zodpovědná za výzkum aromatických rostlin z hlediska botaniky, fyziologie, biochemie a biotechnologie, zkoumat aromatické rostliny byl její sen, za kterým si šla celou svoji kariéru.

Publikovala v odborných časopisech (přes 100 odborných a populárních článků) a měla přes 70 odborných příspěvků na mezinárodních konferencích – v Evropě, Israeli, Japonsku, Koreji, Brazilii a USA. Pracovala jako editorka pro CAB Abstracts on Aromatic and Medicinal Plants (Commonwealth Agriculture Bureau) a též jako poradce ve výboru BHTA (British Herb Trade Association).

Aktuálně žije po většinu roku v ČR a aktivně zde vyučuje při Asociaci českých aromaterapeutů. Je vdaná a má 2 syny, kteří žijí v zahraničí. Při psaní seriálu jí vypomáhá i její manžel John Brooker.

Autorkou článku je Kateřina Svobodová, předmluva: Michaela Lusílija Makulová, foto: Pixabay, archiv Kateřiny Svobodové.

Partnerem seriálu pro rok 2019 je Asociace českých aromaterapeutů. Díky této laskavé podpoře vám seriál přinášíme zcela zdarma.

Asociace českých aromaterapeutů působí již od roku 1996 poskytuje kvalitní a všestranné vzdělání v aromaterapii široké veřejnosti i profesionálním zájemcům ze souvisejících oborů jako je zdravotnictví, ošetřovatelství, farmacie, rehabilitace, kosmetika či wellness. V Institutu aromaterapie školí odborné aromaterapeuty, které sdružuje v Registru kvalifikovaných aromaterapeutů, poskytuje jim informační servis, rozvíjí jejich vzájemnou spolupráci a podporuje je nadstavbovým vzděláváním. Popularizuje a propaguje aromaterapii v médiích, na odborných konferencích a veletrzích, připravuje speciální programy pro firmy i neziskové organizace.

Secretory structures of aromatic plants – part XI.

External secretory structures

Most leaves, and many herbaceous stems, flowers, fruits and seeds possess on their surface hairs or trichomes of various kinds. These can be grouped into non-glandular (these do not produce EO, but store various salts, water or other organic material) and glandular (these produce and store EO).

According their morphology, these structures can be unicellular or multicellular, forming complicated branched structures. A particular type of hair is often characteristic of a plant family or genus. For example the hair can consist of a base cell, a stalk cell (this can have 1-5 cells) and a head with various numbers of cells, according to the species – between 4 and 14.

The EO is stored in these structures and it is presumed that certain cells of these structures, called secretory cells, actually synthesize the individual components of the EO.

Glandular hairs

Glandular hairs are modified epidermal cells. The outer surface of the gland is heavily cutinized. The cells have very dense protoplasm and the intracellular organization is nearly the same as in other adjacent cells. As the secretory cell develops, complex changes begin in the cell: the organelles shrink, eventually vanish and only a finely granular structure can be seen inside the cell. All of these changes occur at a very early stage in leaf development, by the time the leaves are 1 – 2mm long. The enzymatic processes continue and further reactions take place, resulting in various EO compositions during plant development. The EO accumulates in subcuticular spaces and can diffuse outwards through the cuticle.

The density of glands on the plant surface is also important for EO yield. This is a rather painstaking method – to count the number of glands under the microscope. For example, we counted the number of glands on the leaf of Arnica montana and found that on the upper surface, an average number was 399 glands per cm sq, whereas on the lower surface  60 glands per cm sq. Arnica chamissonis, which has a slightly higher EO yield, has 896 and 382 glands on the upper and lower surfaces respectively.

It is possible to isolate an individual gland from the leaf surface and analyse its content for chemical composition and the presence of specific enzymes.

EO yield

The amount of EO in these structures differs widely. For example, the amount of oil in the petals is small – in the Rosa sp it is about 0.01-0.07 % (v/w), in Acacia 0.08 %, and in jasmine 0.02-0.05. The average EO content in many Mediterranean and northern hemisphere species is between 0.1-3% v/w.  Only a few species have higher EO yield, for example nutmeg (8%), ginger rhizome (4-10%) and cardamom fruit (10-12%).

Internal secretory structures

Inside the plant there are various secretory tissues. These are divided into secretory cells, cavities, sacs, ducts and laticifiers.

Individual oil cells occur in ginger, Zingiber officinale (rhizomes), pepper, Piper nigrum (fruit wall and perisperm of the seed), mace (seed), cardamom, Elettaria cardamomum (in seed coat), cinnamon, Cinnamomum zeylanicum  (in stem bark), cassia, Cassia angustifolia (stem bark), sassafras and lemon grass, Cymbopogon spp. (in epidermis and associated with vascular bundles) turmeric, Curcuma longa (rhizomes), nutmeg, Myristica fragrans  (perisperm and embryo) , and bay, Laurus nobilis  (mesophyll of the leaf).

Secretory cavities and sacs may arise by separation or breakdown of the cells in leaves (Eucalyptus ssp, buchu, Citrus sp ), in the fruit (Citrus sp), in flower buds Syzygium aromaticum (cloves) and in the fruit wall of the seed Pimenta dioica (pimento).

Ducts (sometimes called canals, elongated cavities) are found in Umbelliferae, in seeds these are called vittae (in stem, root, leaves, fruit), elongated cavities in Burseraceae (phloem of the bark of myrrh producing tree, Commiphora molmol) and frankincense (Boswellia spp.).

Cavities and ducts are also found in sandalwood, where they are associated with xylem vessels in the parenchyma, in Pinaceae in bark.  The resin ducts in Coniferae can reach 4-10 cm in length. In herbaceous plants these are found in Leguminosae and Umbelliferae (in tarragon and wormwood in leaves and stems), where they are associated with vascular bundles.

Latex and EO are produced in laticificiers in Papaveraceae, Euphorbiaceae, Moraceae (genus Taraxacum and Cannabis).

Knowledge of anatomical structures where the EO are produced and stored is essential to understand the biochemical processes in plants, for developing adequate extraction procedures and for quality assurance methods in further steps to aid their use.

© Kouzlo vůní, Kateřina Svobodová

Michaela Lusílija Makulová

Zakladatelka Kouzla vůní, odborná aromaterapeutka at Simbis Plzeň
Michaela je terapeutka, aromaterapeutka, masérka, šéfredaktorka časopisu Kouzlo vůní a kreativní duše Bylinek našich babiček. Vyučuje aromaterapii, pořádá workshopy, přednáší. Míchá léčivé směsi i osobní vůně na míru. Vystudovala ZČU v Plzni a Institut Aromaterapie v Praze a v současné době studuje Tradiční čínskou medicínu. Je členkou Asociace českých aromaterapeutů.
Michaela Lusílija Makulová