Kristalle in Pflanzen

Einleitung

In den meisten Pflanzen kommen Kristalle, bestehend aus Calciumoxalat vor und sie werden durch einen Prozess gebildet, der als Biomineralisierung bezeichnet wird. Es wird angenommen, dass diese Kristalle als Speicher für Kalzium dienen und auch für die Lagerung von Giftmüll sorgen (Entgiftung). Auch wird vermutet, dass die Anwesenheit von viel Calcium schützt vor Pflanzenfressern. Die Kristalle kommen in verschiedenen Formen vor und einige Formen sind charakteristisch für bestimmte Pflanzengruppen. Die Arten der vorkommenden Kristalle unterscheiden sich zwischen Monokotyle (Einkeimblättrigen) und Dikotyle (Zweikeimblättrigen) Pflanzen. Es gibt fünf Arten von Kristallen genannt Drusen, Styloiden, Kristallsand, prismatische Kristalle und Raphiden. Diese Kristallformen können alle in Monokotyledonen auftreten. Raphiden sind am häufigsten und sie haben die Form von Nadeln, die oft in Bündeln angeordnet sind. Calciumoxalatkristalle werden oft in speziellen Zellen gebildet, die als Idioblasten bezeichnet werden. Calciumoxalat liefert bei polarisiertem Licht verschiedene Farben und erzeugt manchmal wunderschöne Bilder.

Dracaena marginata

Eine interessante Pflanze, in der man Calciumoxalatkristalle beobachten kann, ist Dracaena, einer Gattung, zu der der Drachenbaum gehört. Ich habe die Dracaena marginata als Zimmerpflanze und habe die Kristalle häufig beobachtet. Die Epidermis enthält zahlreiche prismatische Kristalle, die bei polarisiertem Licht schöne Farben ergeben, wie im Bild unten gezeigt. Diese Kristalle befinden sich nicht in den Zellen selbst, sondern außerhalb (extrazellulär). Die intrazellulären nadelförmigen Raphiden kommen auch in dieser Pflanze vor.

Prismatische Calciumoxalatkristalle in der Epidermis von Dracaena marginata. Links im polarisierten Licht (Objektiv: Leitz Pl Apo 25/0.65) und rechts im normales Hellfeld (Objektiv: Carl Zeiss Neofluar 63/1,25) fotografiert.

Raphiden in Dracaena marginata. Links: Phasenkontrast Aufname mit Objektiv Leitz EF Phaco-2. Rechts: Hellfeld Aufname mit Objektiv Leitz Fluotar 40/0.70.

Tradescantia zebrina

In Tradescantia zebrina kommen unter anderem Raphiden, Styloiden und prismatische Kristalle vor.

Prismatische Kristalle (links) und Styloiden (rechts) in Tradescantia zebrina. Objektiv: Leitz NPL Fluotar 25/0.55.

Links: Wie die Nadel eines Zeigerokulars zeigt ein einzelner Raphidkristall auf eine Gruppe kleiner Styloiden (Objektiv: Leitz 25/0.50). Mittleres Foto: Styloiden (Objektiv: Zeiss-Winkel 40/0.65). Rechts: Styloiden fotografiert in polarisiertem Licht (Objektiv: Carl Zeiss 63/0.80).

Andere Pflanzen

Hier sind Bilder von Calciumoxalatkristalle in anderer Pflanzenarten zu sehen.

Links: Calciumoxalat in Form von Drusen in Efeu (Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0). Rechts: Styloiden in Zwiebeln (Objektiv: Carl Zeiss Neofluar 25/0.60).

Prismatische Oxalatkristalle in Zellen aus dem Inneren einer Erbsenschote. Fotografiert von links nach rechts in Hellfeldbeleuchtung, schiefe Beleuchtung und polarisiertem Licht. Objektiv: Carl Zeiss 40/0.65.

Calciumoxalat in einem Blatt von Canna. Fotografiert mit schiefe Beleuchtung (links) und polarisiertem Licht (rechts). Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Literatur

Pennisi SV, McConnell DB, Gower LB, Kane ME, Lucansky T. Periplasmic cuticular calcium oxalate crystal deposition in Dracaena sanderiana. New Phytol. 2001 Feb;149(2):209-218. doi: 10.1046/j.1469-8137.2001.00026.x. PMID: 33874631.

Pennisi, Svoboda V., Dennis B. McConnell, Laurie B. Gower, Michael E. Kane, and T. Lucansky. Intracellular Calcium Oxalate Crystal Structure in Dracaena Sanderiana. The New Phytologist 150, no. 1 (2001): 111–20.

Borrelli, Natalia & Benvenuto, M. & Osterrieth, Margarita. (2016). Calcium oxalate crystal production and density at different phenological stages of soybean plants (Glycine max L.) from the southeast of the Pampean Plain, Argentina. Plant biology (Stuttgart, Germany). 18. 10.1111/plb.12487.

Chairiyah, N., Harijati, N. and Mastuti, R. (2016) Variation of Calcium Oxalate (CaOx) Crystals in Po-rang Corms (Amorphophallus muelleri Blume) at Different Harvest Time. American Journal of Plant Sciences, 7, 306-315.