Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

Transkript

1 Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

2 letní semestr 2011/2012 Pěstované rostliny BOT/PRSB Přednáška 12. března 2012 Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek)

3 Témata přednášek 1. Úvodní informace, organizace výuky; Biodiverzita, rostliny planě rostoucí, rostliny pěstované, vzájemné vztahy, ochrana instituce, zákony 2. Obiloviny hlavní druhy, alternativní (minoritní) obiloviny 3. Olejniny 4. Luskoviny 5. Okopaniny, resp. rostliny poskytující jedlé kořeny, bulvy a hlízy 6. Ovoce, chmel, vinná réva 7. Zelenina 8. Rostliny požitkové, rostliny poskytující koření, rostliny poskytující silice 9. Rostliny tříselné a mýdelné, rostliny poskytující pryskyřice, klovatiny, kaučuk, rostliny voskodárné 10. Rostliny barvířské 11. Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek) 12. Rostliny okrasné, květiny 13. Pícniny, trávy 14. Rostliny lékárnické (léčivé) samostatný předmět od letního semestru 2011/ Houby, sinice a řasy

4 30 plodin nejdůležitějších pro lidskou výživu: 1. pšenice 2. rýže 3. kukuřice 4. brambory 5. ječmen 6. batáty Ipomoea batatas 7. cassava (maniok) - Manihot esculenta 8. hrozny (ovoce, víno) 9. sója 10. oves 11. čirok (Sorghum sp.) 12. cukrová třtina 13. proso (Panicum miliaceum) 14. banány 15. rajčata 16. cukrová řepa 17. žito 18. pomeranče 19. kokosový ořech 20. bavlník (semena) 21. jablka 22. yam (Dioscorea) 23. arašídy 24. vodní melouny 25. zelí 26. cibule 27. fazole 28. hrách 29. slunečnice 30. mango

5 Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek) 1. Produkce dřeva Dřeviny významné v našich klimatických oblastech základní informace (obecná botanika, přehled a vyžití jednotlivých druhů dřevin) výukový materiál připravený Botanickou zahradou PřF UP v roce 2007 (Krása dřeva našich jehličnanů a listnáčů)

6 Další dřeviny poskytující dřevo Swietenia mahagonii (Meliaceae): stř. a j. Amerika těžké hnědnoucí až černající dřevo Diospyros melanoxylon (Ebenaceae) tomel černodřev eben: Indie, Ceylon (také řada dalších druhů D. rubra, D. mespiliformis, D. chloroxylon atd.) Santalum album (Santalaceae) santal bílý: pův. v j. Asii, Polynesii voňavky Tectona grandis (Lamiaceae) teka obrovská, teak: vých. Indie, j. Čína; odolné tvrdé (lodě) Cedrus libani (Pinaceae) cedr libanonský

7 Keře a byliny poskytující materiál na nábytek např. Bambusa arundinacea (Poaceae) bambus obecný Calamus rotang (Arecaceae) palma rákosovitá

8 2. Textilní rostliny botanicky různorodá skupina asi druhů rostlin, které mají využitelná vlákna 1. Ze semen a plodů: technické označení tohoto typu vlákna rostlinné chlupy jednobuněčná: bavlník (Gossypium) - z osemení, dlouhé pevné vlákno, spirálovitě stáčené snadné spřádání; tuto v lastnost jiné rostliny nemají kapok (Ceiba) (Bombaceae) - z vnitřních stěn tobolek klejicha (např. Asclepias syriaca, A. incarnata) - tobolky s chmýřitými semeny, nelze spřádat - vycpávky vícebuněčná: orobinec (Typha angustifolia, T. elephantina) (semenné v. izolace vycpávky; stonky provazy, lana) suchopýr (Eriophorum, Cyperaceae)

9 2. Z cévních svazků: vlákna ze stonků dvouděložných rostlin: vícebuněčná, lýkové svazky spojené pektiny, obklopené dřevem (musí se uvolnit), jsou jemná, měkká, např: len setý - Linum usitatissimum, jutovník Corchorus, kenaf - Hibiscus cannabinus ramie Boehmeria (Urticaceae) konopí seté Cannabis sativus kopřiva - Urtica (100 drhů, místní význam - U. heterophylla -Indie, U. pilulifera pův. Středomoří, pěst. v Číně, U. gigas Austrálie tree nettle ) vlákna z listů jednoděložných rostlin: (převážně tropické), vlákna tvoří výztuž listů (svazky sklerenchymatických vláken) nebo jejich cévní systém (vodivé svazky), vlákna tvrdá, hrubá; lana, provazy, hrubé příze, např.: sisal Agave sisalana henequén - Agave fourcroydes juka - Yucca filifera a další formie Phormium tenax Liliaceae; N. Zéland; provazy, lana, lodní plachty; novozélandská bavlna, n. konopí) halfa - Stipa tenacissima (Pyreneje, přirozené porosty, list se navine na trubičku a vytrhne) Musa textilis - abaka z list. pochev; oblek. tkaniny, lana, provazy, papír

10 3. Z dalších míst rostliny: Cibotium borometz - stromovitá kapradina, na kmeni a řapících listů až 7 cm dlouhé chlupy Gerbera lanuginosa - vytrvalá, V Asie až Himaláje, vlákna z listů u řady rostlin se využívají různé části k různým účelům, vlákna mají až druhotný význam, např. Cocos nucifera - rostlinné žíně

11 bavlník - Gossypium čeleď: Malvaceae 40 druhů jednoleté, víceleté, bylinné i stromovité formy původ: aridní oblasti tropů Afriky, Ameriky, Austrálie, částečně Asie z různých částí asi 150 výrobků: číslo 1 mezi textilními plodinami Problém: chemická ochrana, velké množství užívaných pesticidů, otázka zdravotní nezávadnosti výrobků; "bio-bavlna" dlouhé vlákno bavlna krátké vlákno vata, papír, celulóza, laky, umělé hedvábí, kolodium (hořlavý roztok pyroxylinu v etheru a ethanolu, sirupovité konzistence, používaný v chirurgii jako "tekutý obvaz" a pro udržení krytí na místě; natřeli se na kůži, zasychá do podoby pružného celulózového filmu. Novikovův roztok(obvykle označovaný latinsky Solutio Novikov) je roztok elastického kolodia a briliantové zeleně (lat. viride nitens; viride brillans) ve směsi ethanolu s etherem (někdy se navíc přidává tanin a ricinový olej). Používá se jako tekutý obvaz s antiseptickými účinky pro ošetření drobných poranění a zejména v lékařství po chirurgickém sešití ran), semeno olej potravinářký, technický; bílkoviny listy, slupky semen, stonky medonosná a léčivá rostlina

12 druhy Starého světa (diploidní, 2n = 26): G. herbaceaum (Afrika) G. arboreum (Indie) druhy Nového světa (tertraploidní, 2n = 52): G. hirsutum (Mexiko), G. barbadense (J. Amerika)

13 moderní odrůdy: vysoce výnosné, neutrální k délce dne, "annualized" - důsledek domestikace a primitivního i moderního zušlechťování, z planě rostoucích vytrvalých předchůdců

14 Corchorus - jutovník čeleď: Tiliaceae číslo 2 mezi textilními plodinami 40 druhů, původ asi Indie C. capsularis bílá juta; původ v Číně nebo v oblasti Indie-Barma C. olitorius také jako zelenina v Africe a Stř. Východě; není jisté zda se jedná o původní planě rostoucí druh nebo o zplaněný původně pěstovaný; původní asi v Africe C. acutangulus využití: pytle, čalounické tkaniny, běhouny, koberce, izolační materiál, provazy; odpad na papír, plsť

15 2n = 2x = 14 cytotaxonomické vztahy planě rostoucích druhů nepříliš známy pěstované druhy - obtížně křižitelné záření - mutant s indukovanou samčí sterilitou (monogenní), ale pleiotropní efekt, řada nežádoucích vlastností šlechtitelský cíl: cytoplasmatická sterilita 1904 Bengálsko - rozvoj zušlechťování - hledání náhrady za konopí, vytvoření čistých linií (1920), hromadný výběr vedl k novým odrůdám, současné odrůdy - vysoce inbrední, snášejí samoopylování,; křížení nastává v 0,5-10% somatická hybridizace zatím nepřinesla regeneranty s vhodnými vlastnostmi hlavní šlechtitelský cíl - kvalita a délka vlákna zdroje mezi planě rostoucími druhy zdaleka nejsou plně využity

16 ramie - Boehmeria čeleď: Urticaceae asi 45 druhů, pův. asi z Číny B. nivea, B. utilis využití: po prvotním zpracování (tzv. degumaci) sněhvě bílé, na omak hedvábné, výr. kuchyňského textilu, ložního prádla, oblekových látek; odolné vůči vlhku

17 konopí - Cannabis čeleď: Cannabaceae původ: Himaláje dvoudomá (někdy jednodomá) r. (laty samčích kv. svazečky samičích k.) technické vlákno: plavé až šedé, pevné, odolné vůči hnilobě a vodě (krycí plachty, koberce, stanové délce, provazy); méně jakostní vlákno koudel; odpad při zpracování vlákna pazdeří; semeno fermeže, laky, bílkoviny krmivo;

18 velká variabilita díky domestikaci pro tři různé účely (vlákna - preference dlouhých internodií, málo větvené rostliny, menší tvorba semen, samčí kvetení; olej - výběr na vysoký výnos semen, nikoliv obsah oleje; psychotropní látky - THC - při pěstování se odstraňují samčí rostliny, aby se na samičích netvořila semena na úkor THC žlázek) C. sativa -příklad "camp-follower" - růst na hnojených půdách u sídel C. indica -THC C. ruderalis -planě rostoucí v Evropě C. sativa - vlákna vzájemná dobrá křižitelnost, bez ztráty fertility podle Small a Cronquist - C. sativa subsp. sativa a subsp. indica vzájemné křížení - klasifikace obtížná rozdíly v době kvetení samičích a samčích květů silně podporují cizosprášení opylování větrem

19 planě rostoucí rostliny introgrese domestikace od 7000 BC Čína plevele introgrese domestikace od 3000 BC (Z Asie, Egypt) textilní formy (Evropa BC, S Asie, Nový Svět - J Am 1545, S Am 1606) semenné formy THC formy (J Asie, Afrika) introgrese Smartt and Simmonds, 1997

20 šlechtění: selfing možný, ale inbrední deprese tetraploidi (kolchicin) - méně vláken, nižší kvalita, ani není vyšší obsah THC během domestikace se polyploidizace neuplatnila sexuální exprese: gen pro samčí kvetení XY, ale determinována také autosomaticky, vlivem prostředí - délka dne, teplota, obsah N v půdě, koncentrace CO2 (možná změna pohlaví)

21 využití THC v medicíně omezené zastoupení položek v genobankách (droga) je mimořádně odolné vůči chorobám a škůdcům vysoká produkce biomasy

22 len Linum usitatissimum základní informace viz olejniny sklizeň trhání v raně žluté zralosti, výčesky (tobolky, semena a listy) odvoz z pole, rosení a obracení na poli 3-6 týdnů (působení přirozených enzymů uvolňování vláken pektinolytická etapa) vlákno je odolnější proti hnilobě, světlu a teplotě než bavlněné málo se mechanicky opotřebovává, téměř nestárne koudel krátké vlákno výr. provazů, cigaretového papíru dřevovina pazderdesky (stavbnictví, nábytek) olej fermeže, laky potravinářský, farmaceutický prům. pokrutiny bílkovinné krmivo

23 sisal, henequén Agave čeleď: Agavaceae přes 250 druhů sukulentní monokarpické, vytrvalé původ: hlavně stř. Amerika A. sisalana -sisal: původ Mexiko, nyní pěstován Africe (Tanzanie) A. fourcroydes - henequen : pěst. na Kubě, Jamajce, Hondurasu A. amaniensis, A. angustifolia - nemají komerční význam, ale využití ve šlechtění A. decipiens - 2n=120 - rezistence k fytoftoře využití: motouzy, pytle, papír

24 1893 pře Hamburg do Tanzanie, poté do Brazílie, později reintrodukov án do Mexika Smartt J., Simmonds N.W., Evolution of crop plants. Longman Group UK Ltd.

25 x= 30 polyploidní série, komplikované aneuploidií (di až pentaplodi) 2n = 58 až 180!!! cytologická komplexita + vegetativní reprodukce - řada morfologicky odlišných taxonů A. sisalana 2n = 5x =ca A. fourcryodes 2n = 5x = ca 140 ancestor není znám, oba pěst. druhy As a Af jsou sterilní klony pravděpodobně hybridního původu

26 juka - Yucca čeleď: Agavaceae 40 druhů původ: Amerika vytrvalý oddenek, bohaté růžice listů, stvol se zelenavě bílými zvonkovitými květy u nás jako okrasná rostlina Y. filamentosa (palmová lilie) Y. australis (Mexiko), Y. elata (Arizona), Y. filifera (Mexiko) využití: obalové tkaniny, lana, provazy, koberce; obchodní název ixtle fibre

27 3. Korek Quercus suber korkový dub čeleď: Fagaceae původ: Středomoří, Iberský poloostrov Portugalsko ha odběr korku v 9ti letých intervalech použití: zátky, plovací vesty, podlahové krytiny, obuv

28 Technologie výroby papíru, celulózy Historie záznamy let př.n.l. - kámen, hlína, dřevo, olovo, kůže, listy palem, kůra stromů, tkanivo Titicaca (3 000 m n.m.) let Mayové pruhy lýka z palem spojené lepidlem a natřené bílým nátěrem amate Egypt: Cyperus papyrus vlákna z dřeně pruhy vedle sebe i křížem na prkno, nátěr leipdlem, slisování sklepání, sušení (lepidlo = pšeničná mouka + vřelá voda + ocet), po usušení hlazení kostí nebo ulitou pergamen kolem 200 př. n.l. Bergama kůže mladých zvířat Čína: př.n.l. Tsai-Lun 123 př.n.l. první papír z Boehmeria urtica, B. nivea, Broussonetia papyrifera, výhonky bambusu, mladé větve bavlníku, pšeničná a rýžová sláma: máčení ve vodě, odloučení kůry, vykrajování lýka, proplachování ve vodě, působení vápna, kvašení, vaření ve vodě, drcení v moždíři, ukládání do jam do doby použití; papírovina se slizem z rostlin na rám s rohoží, pak na plochu potaženou sádrou, lisování, sušení na slunci, klížení kamencem nebo škrobou apreturou tajemství přes budhistické mnichy do Koreji a Japonska, pak Tataři při výpadech do Čínz kolem 580, od Tatarů Arabové (650 Mekka, Medina, Damašek) Arabové barvení papíru napouštěním (položení listů na hladinu roztoku), nanášením barvy hadříky, kartáčem: žlutá (bohatství) šafrán červená (lidskost, štěstí) modrá (smutek) kobaltová modř nebo indigo

29 Historie pokračování: Řecko 9. stol., později Itálie (nejsou přesnější záznamy (prosím, na čem byla psána antická díla?) Španělsko Jativa pol. 12. stol. Francie opat Petr z Cluny ( ) výroba papíru v již. Francii Čechy 1370 Aš, 1499 Zbraslav Belgie 1407 Anglie 1490 Hertford Švédsko 1632 Motala Dánsko 1589 Huen Holandsko 1586 Alkmaar

30 Výroba papíru do pol. 19. stol. výroba výlučně z hader od pol. 19. stol. výroba z dřevoviny nyní ze všech dostupných druhů dřevin (jehličnaté i listnaté) metody: 1. mechanicky obrušováním dřeva, přidávání vody bílá dřevovina 2. částečným chemickým působením a následným mechanickým rozvlákněním: hnědá dřevovina: máčení v autoklávech, pak mechanické broušení) polobuničina: provaření dřevěných štěpek v chemických roztocích (Na2SO4, NaOH, Na2CO4), pak rozvlákněníí v defibrátorech 3. chemickým působením buničina vzniklá rozvlákněním štepek ve speciálních vařácích za tlaku

31 mletí buničiny (papíroviny), čištění, třídění, plnění (zlepšení mechanických vlastností) neplněné (filtrační, elektroizolační), do 5% - novinový papír, střední obsah do 15% - psací, ofsetový, litografický, nad 15% - hlubotisk skovníky plnidla: např. křemičitany kaolín, mastek; sírany (sádrové, barytové); uhličitany titanová běloba; saye kabronové papíry; klížení: např. přírodní pryskyřice, parafín, silikonové oleje, živočišný klíh, kasein, škrob, latexy, vodní sklo barvení: ve hmotě, povrchové, ponorem takto upravená papírovina je vedena do papírenského stroje: síta, lis, sušící část, navíječka, řezání, povrchová úprava kalandrování teplými válci vrstvení (např. s hliníkem, plasty), krepování

32 Témata přednášek 1. Úvodní informace, organizace výuky; Biodiverzita, rostliny planě rostoucí, rostliny pěstované, vzájemné vztahy, ochrana instituce, zákony 2. Obiloviny hlavní druhy, alternativní (minoritní) obiloviny 3. Olejniny 4. Luskoviny 5. Okopaniny, resp. rostliny poskytující jedlé kořeny, bulvy a hlízy 6. Ovoce, chmel, vinná réva 7. Zelenina 8. Rostliny požitkové, rostliny poskytující koření, rostliny poskytující silice 9. Rostliny tříselné a mýdelné, rostliny poskytující pryskyřice, klovatiny, kaučuk, rostliny voskodárné 10. Rostliny barvířské 11. Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek) 12. Rostliny okrasné, květiny 13. Pícniny, trávy 14. Rostliny lékárnické (léčivé) samostatný předmět od letního semestru 2011/ Houby, sinice a řasy

33 kaučukovník brazilský (Hevea brasiliensis) čeleď: Euphorbiaceae řada druhů, 2n= 2x = 36, pouze H. guinaensis je triploid (2n=3x=54) je strom rostoucí v tropických oblastech. Jeho domovem je Jižní Amerika (konkrétně Amazonský prales), je však rozšířen i do oblastí ve střední Americe, v jihovýchodní Asii a ve střední Africe. Latexové mléko, které po naříznutí vytéká z jeho kůry, je výchozí surovinou pro výrobu přírodního kaučuku. Dřevo kaučukovníku se používá pro výrobu kvalitního nábytku

34 H.A. Wickham semen, část do Kew, část na Srí Lanku, do Indonésie lokality byla mimo hlavní centrum diverzity rodu amazonské pralesy - zdroj materiálu pro šlechtění (EMBRAPA)

35 Literární prameny: Hrázský J., Král P Výroba vláknin a papíru. Skripta. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Fakulta lesnická. Valíček P. a kol Užitkové rostliny tropů a subtropů, Academia, Praha. Zimolka J., Speciální produkce rostlinná rostlinná výroba, skripta Mendelovy zemědělské a lesnické university v Brně. Agronomická fakulta. Smartt J., Simmonds N.W., Evolution of crop plants. Lingman Scientific UK. materiály Českého konopářského svazu