Biológiatanár

1. ábra: Színes fürtös gyöngyike virágzatok (Fotó: Kriska György)

A spárgafélék közé sorolt fürtös gyöngyike márciusban, áprilisban virágzik (2-3. ábrák). Az eredetileg gyepekben, sziklás helyeken, tölgyesekben élő hagymás növényt dísznövényként ültetik kertekbe. Innen kiszabadulva ma már szélesen elterjedt és tömeges a napsütötte városi zöld területeken. Tőálló levelei keskenyek, színükön csatornásak, felső részükön visszahajlók, a tőkocsánynál hosszabbak. A virágok a tőkocsányon ülnek. Rövid fürtös virágzatuk felső virágai terméketlenek. Gömb alakú, 5 mm-es virágainak húsos lepellevelei összeforrtak. Az egynemű virágtakarón apró fehér lepelcimpák jelzik, hogy 6 lepellevélből forrt össze. A fürtös gyöngyike termése háromszögletű, sokmagvú toktermés.

2. ábra: Fürtös gyöngyikék egy városi zöldterületen (Fotó: Kriska György)

3. ábra: Fürtös gyöngyike (Fotó: Kriska György)

A színpompás gyöngyikéket nézegetve óhatatlanul felmerül a kérdés, hogy mi adja virágaik színét. A párta és a lepel színe több tényezőre vezethető vissza. A fehér színt a levegővel telt sejtközötti járatok teljes fényvisszaverése, vagy a bőrszövet alatt felhalmozódó keményítő okozhatja. A kék, lila és piros színeket többnyire a bőrszöveti sejtek sejtnedvében felhalmozódó sav-bázis indikátor tulajdonsággal rendelkező antociánok (4. ábra), míg a sárga színt flavonoidok és színes színtestek okozzák.

4. ábra: Színes antocianidok és az általuk „megfestett” növények

A sejtnedvben található antociánok olyan vízoldékony színes vegyületek, amelyek indikátor tulajdonsággal rendelkeznek. Színük a közeg kémhatásától függően változik. Erősen lúgos kémhatástól haladva az erősen savas kémhatásig sárga, zöld, kék, lila és piros színűvé válhatnak. A természetben az antocián tartalmú növényi részek pirosak, lilák és kékek lehetnek. Antociánok okozzák a fürtös gyöngyike jellegzetes virágszínét is.

Az antociánok színes antocianidból és egy vagy két színtelen cukorrészből álló glikozidok. A cukorrész elősegíti a festékanyag vízben való oldhatóságát és stabilizálja a fény és hő hatására könnyen elbomló antocianidot. Az antociánokban az antocianidhoz egy, vagy két cukorrész kapcsolódhat, amely mono-, di- és triszacharid lehet. Az antocianidin alapvázát a flaviliumion adja. A különböző antociánok a flaviliumionhoz kapcsolódó hidroxi- és metoxicsoportok számában különböznek egymástól (5. ábra).

5. ábra: A különböző antociánok színes komponensei a flavilliumion származékai, amelyek az „R” betűvel jelölt molekularészletekben különböznek egymástól

Az antociánok felhalmozódásának biológiai szerepére többféle magyarázat is létezik. Az antociánoktól színes virágokat könnyebben megtalálják a nektárt gyűjtő rovarok, a méhek, darazsak, legyek, így nagyobb biztonsággal következhet be a növény beporzása. Az érdeslevelűek virágnyílása során változhat a virág színe, az erdei gyöngyköles és az orvosi atracél (6-7. ábrák) virágbimbója és fiatal virága még pirosas, míg az idősebb virágok kékeslilák.

6. ábra: Erdei gyöngyköles különböző korú/színű virágai és egy nektárral táplálkozó pöszörlégy (Fotó: Kriska György)

7. ábra: Az orvosi atracél virágai (Fotó: Kriska György)

A színváltozást nem pH változás, hanem olyan biokémiai folyamatok eredményezik, amelyek során megváltozik az antocián cukorkomponenseinek száma. A biológiai funkciója a színváltozásnak egyes vélemények szerint az, hogy a többféle szín megjelenése hozzájárulhat ahhoz, hogy a virágok több a beporzásban közreműködő rovart vonzzanak magukhoz, azáltal, hogy a különböző színek más-más rovarokat csalogatnak.

8. ábra: Fürtös gyöngyike virágzatok (Fotó: Kriska György)

A fürtös gyöngyike virágzata (8. ábra) különösen alkalmas az antocián pH függő színváltozásának bemutatására. Nézzük meg elsőként egy nem túl erős lúg, a szalmiákszesz (ammónia vizes oldata) hatását a virágszínre. A festékboltokban is beszerezhető vegyszerből öntsünk ki egy keveset üvegfiolába, majd mártsuk a folyadékba a fürtös gyöngyike virágzatát. A lepelbe szivárgó lúg már néhány perc elteltével zöldes színváltozást okoz (9. ábra).

9. ábra: A szalmiákszeszbe áztatott fürtös gyöngyike virágzat néhány perc alatt megzöldül (Fotó: Kriska György)

Tovább folytatva a kísérletet a lila virágzatokat át tudjuk festeni kék, zöld és sárga színűvé. Sav hatására a lila antocián pirossá válik. Ehhez az átalakításhoz a fürtös gyöngyike esetében már erős savat, 20 %-os sósavat kell használnunk. A sósav roncsolja a növényi szöveteket, ezért a pirosra festett virágzat gyengébb megtartású, mint a szalmiákszesszel átszínezettek (1, 10. ábrák).

10. ábra: Fürtös gyöngyike virágzatokkal elvégzett antocián vizsgálatok eredménye (Fotó: Kriska György)

Az antocián jellegzetessége, hogy oxidálódva elszíntelenedik. Ezt a folyamatot is szemléltethetjük a fürtös gyöngyike virágzatával. Oldjunk fel vízben káliumpermanganátot, majd az így kapott ibolyásvörös oldatot savanyítsuk meg kevés kénsavval, vagy sósavval. Ha az így kapott oldatba hosszabb időre, 1-2 óra beáztatjuk a fürtös gyöngyike virágzatát, akkor ez fehéres-barnás színűvé válik (11. ábra).

11. ábra: Káliumpermanganáttal elszíntelenített fürtös gyöngyike virágzat az eredeti virágzatok mellett (Fotó: Kriska György)

Ez a kísérlet vöröskáposztából kinyert antociánoldattal is működik. A káliumpermanganát erélyes oxidálószer, könnyen ad le oxigént, amit az antocián felvesz. Az antocián oxidálódva elszíntelenedik és magából a káliumpermanganátból is színtelen vegyület keletkezik.

A fürtös gyöngyike egyes szerveit érdemes fénymikroszkóppal is megvizsgálnunk. Simafelszínű leveleiről könnyen készíthetünk körömlakk levonatot, melyen jól megfigyelhetők a szorosan záródó, megnyúlt epidermiszsejtek és gázcserenyílások lenyomatai (12. ábra).

12. ábra: A levéllevonat kis és erősnagyítású fénymikroszkópos képei (Fotó: Kriska György)

A kellőképpen húsos levéltő kiválóan alkalmas epidermisz nyúzat készítésére is, amin eredeti állapotukban tanulmányozhatjuk a sejtek elrendeződését és felépítését (13. ábra).

13. ábra: Fürtös gyöngyike epidermisz nyúzata (Fotó: Kriska György)

14. ábra: Az apró virágból kioperált porzó fénymikroszkópos képe (Fotó: Kriska György)

15. ábra: A fürtös gyöngyike apró virágporszemeinek erős nagyítású fénymikroszkópos képe (Fotó: Kriska György)

Irodalom

Kriska Gy. (2012) Biológia érettségire felkészítő. Fotoszintetizáló szervezetek II. Nemzeti Tankönyvkiadó, 203. o. + DVD

Uherkovics Gábor (1951): Növényélettani gyakorlatok és kísérletek. Szocialista nevelés könyvtára 41. szám, Közoktatásügyi Kiadóvállalat, 208. o.

TUDÁSELLENŐRZŐ FELADAT