Gymnázium, Ústí nad Orlicí, T. G. Masaryka 106 Seminář biologie Školní rok 2017/2018. Etiolované rostliny. Seminární práce. Lucie Fišarová (3.

Transkript

1 Gymnázium, Ústí nad Orlicí, T. G. Masaryka 106 Seminář biologie Školní rok 2017/2018 Etiolované rostliny Seminární práce Lucie Fišarová (3. A)

2 Obsah 0. Úvod Etiolované rostliny Charakteristika Využití etiolizace Praktická část Metodika výzkumu Brambory na světle a ve tmě Brambory - světlo Brambory - tma Hrách na světle a ve tmě Hrách - světlo Hrách - tma Závěr Seznam zdrojů Přílohy 1) Brambory světlo a tma 2) Hrách světlo a tma 2

3 0. Úvod Vždy mě zajímalo, proč zastíněné rostliny (pod kameny, porostem nebo např. brambory ve sklepě) tvoří světlé nadzemní části. Proto jsem se rozhodla prozkoumat tento jev na hlízách brambor a rostlinkách hrachu. Seminární práce je rozdělena na dvě poloviny. V teoretické se zabývám pojmem etiolizace, snažím se zjistit vliv světla na barvu rostlin a jejich růst. Následuje praktická kapitola. Zde si ověřuji rozdíly ve struktuře rostlin, které mají dostatek světla a které nikoliv. 3

4 1. Etiolované rostliny 1.1. Charakteristika Co je tedy již zmiňovaná etiolizace? Etiolizace je tvorba rostlinných orgánů bez působení světla. Rostliny vkládají co nejvíce energie do rychlého růstu, aby se tím co nejdříve dostaly ke světlu. Při tomto jevu se přestane tvořit chlorofyl, který je důležitý při fotosyntéze. Fotosyntetický aparát tedy zůstává zakrnělý. 1 Chloroplasty se při zastínění rostliny na delší dobu přemění na membránové struktury etioplasty. Když se rostlina dostane zpět na světlo, mohou se etioplasty přeměnit zpět na chloroplasty, které jsou schopné provádět fotosyntézu. 2 Je možné, aby rostlina přežila ve tmě? Při etiolizaci sice světlo chybí, ale rostlina nezahyne, protože není odkázána jenom na světelné záření, ale také na živiny a teplotu, která je v tomto případě ideální. Jiný název pro etiolizaci je skotomorfogeneze. Klíčí-li semeno ve tmě, má rostlinka protáhlé stonky a zakrnělé listy. Jedná se o adaptaci k dosažení světla. Opakem je fotomorfogeneze, kdy rostlina začne sílit a vytvářet chlorofyl, aby se urychleně adaptovala na světlo. 3 Proč mají etiolované rostliny výrazně světlou barvu a jsou protáhlé? Je to způsobeno fytochromem, což je fotoreceptor, který je citlivý na červené a infračervené záření. Vyskytuje se hlavně u fotosynteticky aktivních organismů. Rozlišujeme dva základní typy: fytochrom A a B. Fytochrom A dokáže jako jediný fotoreceptor zprostředkovávat informaci o dlouhovlnném červeném záření. Ovlivňuje mnoho procesů při rostlinném vývoji a je zodpovědný za vnímání délky dne. U rostlin ve tmě je fytochrom A přesunut z jádra do cytosolu, což je část plazmy. Fytochrom B je nezastupitelný v poskytování informace o červeném záření. Tento fytochrom je zodpovědný za adaptaci rostliny na stín a klíčení semen. Díky němu dochází u etiolovaných rostlin k prodloužení lodyh, blednutí rostliny a zmenšení listové plochy. Fytochrom B se nachází v jádře buňky, kde je zodpovědný za buněčnou signalizaci. 4 U etiolovaných rostlin se vyskytuje hlavně fytochrom A. Ten se po ozáření rostliny rychle rozkládá a dochází k jeho odbourávání. 5 Reagují rostliny na světlo i jinak než změnou barvy? Samozřejmě ano. Využívají k tomu vlastnost nazvanou fototropismus, což znamená, že se otáčejí za Sluncem, aby byly co nejblíže světlu. Platí to pro zastíněné i pro plně osvětlené rostliny. Při zastínění rostliny nápadně prodlouží své stonky a tím převýší ostatní rostliny v porostu. Vliv na tento jev nemá pouze směr světla, ale i intenzita osvětlení rostliny. 6 1 SEDLECKÝ, Libor. Vliv světla na fotomorfogenezi u rostlin ve výuce biologie na středních školách [online]. Praha, 2010, s. 23. [cit ]. Dostupné z: c. Bakalářská práce. Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, Katedra experimentální biologie rostlin. 2 HUDÁK, Jan. Chloroplasty - zelené organely. Živa [online]. 2010, Roč. neuveden, č. 3. S. 107 [cit ]. Dostupné z: 3 Tamtéž, s SEDLECKÝ, Libor. Fotomorfogeneze: vliv světla na procesy vývoje rostlin ve výuce biologie na školách [online]. Praha, 2013, s. 19 nn. [cit ]. Dostupné z: quence=1&isallowed=y. Diplomová práce. Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta. 5 PROCHÁZKA, Stanislav a kol. Fyziologie rostlin. Praha: Academia, 1998, s ISBN PROCHÁZKA. C. d. S

5 1.2. Využití etiolizace Etiolizace je vlastně pro rostlinu samu a pro její produktivitu jev nenormální a škodlivý. V praxi se však u některých rostlin využívá právě proto, že omezuje tvorbu mechanických pletiv. U některých zelenin jsou pak etiolované části rostlin křehké, dobře poživatelné a chutné. 7 Například u zeleniny jako je pór, chřest nebo čekanka salátová stačí přihrnout půdu na pěstované části rostliny nebo je přikrýt černou fólií či papírovým kartonem. Pěstitel poté dosáhne požadovaného efektu. 8 Při pěstování čínského zelí či květáku se svazují vnější listy, aby střed rostliny zůstal neosvětlený, tudíž dobře poživatelný. 9 7 PAZOUREK, Jaroslav. Vyprávění o rostlinách. Praha: Academia, 2001, s ISBN ČERVENKA, Ján. Význam svetla pri pestovaní zeleniny. Pôdohospodárský poradenský systém [online] [cit ]. Dostupné z: 9 PAZOUREK C. d. 5

6 2. Praktická část 2.1. Metodika výzkumu Pro praktickou část mého bádání jsem si zvolila pozorování brambor a hrachu. Sledovala jsem vliv světla a tmy na jejich růst. Tři hlízy brambor s drobnými klíčky jsem rozřízla na polovinu a vytvořila tak dvě trojice. Každá byla uložena do jedné misky řeznou stranou dolů na vlhký písek. Po změření všech klíčků přišla jedna miska na světlo a druhá do krabice s víkem na tmavé místo. Vždy třetí den jsem změřila délku klíčků na hlízách rostoucích na světle a ve tmě. Všechna měření spočívala v zaznamenání nejmenší, nejdelší a průměrné délky klíčků do připravené tabulky. Pokus probíhal tři týdny od do U semen hrachu bylo nutné nejdříve nechat naklíčit zakoupená semena na vlhké vatě ( ). Poté rozdělit klíčící rostlinky po deseti do dvou plastových krabiček na vatu. Jednu jsem dala na světlo a druhou do tmy jako u brambor. Samotný pokus trval dva týdny od do U hrachu jsem měřila každý den délku lodyh a zapisovala do přehledné tabulky. Vždy třetí den jsem pořizovala fotografie všech sledovaných objektů. 6

7 2.2. Brambory na světle a ve tmě Hlízy brambor na světle po celou dobu mého sledování nevykazovaly znatelné změny. Na fotografiích je dobře vidět, že klíčky se moc nezvětšovaly, zůstávaly tmavě zelené (viz příloha č. 1). Zato u brambor ve tmě bylo pozorování o něco zajímavější. Denně se klíčky zvětšovaly, mohutněly a byly světlé. Potvrdil se jev zvaný etiolizace (viz 1.1). Každý třetí den mého sledování jsem měřila devět náhodně vybraných klíčků (viz tabulka č. 1), abych mohla určit nejmenší, nejdelší a průměrnou délku všech klíčků (viz tabulka č. 2). To samé jsem prováděla i s rostlinami ve tmě (viz tabulky č. 3 a 4). Na konci pokusu jsem vyhodnotila všechny třídenní přírůstky (viz tabulky č. 2 a 4) a vypočítala tak průměrný přírůstek u brambor na světle (0,14 cm) a ve tmě (0,29 cm). 7

8 Brambory - světlo tabulka č. 1 Klíček brambor (cm) Datum ( ) ,3 0,5 0,7 0,6 1,8 0,8 3,0 2 0,2 0,3 1,0 0,8 0,9 1,0 1,0 3 0,2 0,4 0,6 0,6 0,8 0,6 1,0 4 0,4 0,4 0,7 0,8 0,7 0,6 1,2 5 0,5 0,6 0,6 0,6 1,0 1,0 1,0 6 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 1,1 0,8 7 0,3 0,7 0,6 1,3 0,6 2,5 0,7 8 0,5 0,6 0,8 0,6 0,7 0,8 0,9 9 0,2 0,5 0,6 0,7 0,6 0,9 0,8 tabulka č. 2 Datum ( ) délka klíčku (cm) nejkratší klíček 0,20 0,30 0,60 0,60 0,60 0,60 0,70 nejdelší klíček 0,50 0,70 1,00 1,30 1,80 2,50 3,00 průměrná délka 0,34 0,51 0,68 0,74 0,86 1,03 1,15 třídenní přírůstek - 0,17 0,17 0,06 0,12 0,17 0, Brambory - tma tabulka č. 3 Klíček brambor (cm) Datum ( ) ,3 0,8 1,4 1,4 1,6 1,7 2,1 2 0,2 0,5 1,5 2,0 1,4 1,5 1,7 3 0,2 0,9 1,3 2,0 1,5 1,5 2,5 4 0,6 0,5 0,9 1,2 1,2 1,2 1,7 5 0,5 0,4 1,0 1,0 2,2 1,2 2,7 6 0,2 0,5 1,2 1,0 1,6 2,3 2,3 7 0,2 1,2 1,5 1,5 2,3 2,0 2,2 8 0,3 0,9 2,0 1,2 1,2 1,6 1,8 9 0,3 1,1 2,0 1,3 1,2 1,7 1,5 tabulka č. 4 Datum ( ) délka klíčku (cm) nejkratší klíček 0,20 0,40 0,90 1,00 1,20 1,20 1,50 nejdelší klíček 0,60 1,20 1,50 2,00 2,30 2,30 2,70 průměrná délka 0,31 0,76 1,42 1,46 1,57 1,65 2,05 třídenní přírůstek - 0,45 0,66 0,04 0,11 0,08 0,40 8

9 2.3. Hrách na světle a ve tmě Hrách v obou krabičkách rostl od podobně, ale poté nastal zlom a délky lodyh a jejich barva se začaly měnit. Ve tmě se hrách velmi rychle snažil dostat ke světlu, takže vytvářel poměrně dlouhé světle zelené lodyhy. Po celou dobu pozorování nedorostly lístky do plnohodnotného tvaru. Hrách na světle byl hezky sytě zelený a zřetelné lístky začal vytvářet již po sedmi dnech pozorování. Denně jsem měřila délku všech lodyh v obou nádobách, vypočítala průměrnou délku a výsledky zaznamenala do níže uvedených tabulek (viz tabulka č. 5 a č. 6). Rozdíl růstu na světle a ve tmě je jednoznačně zřejmý i na fotografiích (viz příloha č. 2). Ze zjištěných hodnot (viz tabulky č. 5 a 6) jsem i zde vypočítala průměrný denní přírůstek u hrachu na světle (1,00 cm) a ve tmě (2,00 cm). 9

10 Hrách - světlo tabulka č. 5 Rostlina Datum ( ) hrachu (cm) ,5 1,7 2,4 2,5 2,6 2,8 3,0 4,5 5,0 6,5 7,0 8,0 9,5 13,0 2 1,6 2,0 3,0 4,0 5,5 8,0 11,2 12,0 14,0 14,2 16,0 16,5 17,5 19,9 3 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,1 3,8 4,1 8,0 9,0 10,5 11,7 13,5 17,0 4 1,0 1,1 1,2 2,0 3,0 3,1 3,2 3,5 5,1 6,0 8,0 10,5 12,0 13,5 5 0,8 0,9 2,0 2,2 2,3 2,5 2,7 3,1 3,7 5,6 7,0 9,0 11,0 13,0 6 1,3 1,4 2,0 2,1 2,4 2,7 3,5 4,0 6,4 7,0 9,0 9,7 10,0 13,0 7 0,8 0,9 1,0 1,5 1,6 2,0 2,3 2,8 3,7 4,5 6,0 6,7 9,0 11,5 8 0,9 1,0 1,2 1,5 2,0 2,8 3,5 4,5 5,2 6,8 7,5 9,8 11,5 13,5 9 1,8 1,9 2,0 2,3 2,4 3,5 4,5 5,0 6,3 7,0 9,8 10,1 12,0 14,5 10 1,0 1,5 1,6 1,8 1,9 2,0 2,1 5,0 5,5 7,1 9,0 10,0 11,6 12,8 Průměrná 1,2 1,4 1,8 2,2 2,6 3,2 4,0 4,9 6,3 7,4 9,0 10,2 11,8 14,2 délka Denní - 0,2 0,4 0,4 0,4 0,6 0,8 0,9 1,4 1,1 1,6 1,2 1,6 2,4 přírůstek Hrách - tma tabulka č. 6 Rostlina hrachu (cm) Datum ( ) ,5 1,2 1,5 4,0 7,0 10,5 15,0 21,0 23,0 29,0 30,5 32,0 34,0 36,0 2 0,4 0,7 1,8 3,0 6,0 7,0 12,0 16,0 19,0 25,5 28,8 32,1 32,8 35,1 3 1,0 1,8 2,3 3,1 3,5 3,8 5,1 8,0 12,5 15,0 19,0 21,0 22,5 26,3 4 0,8 1,2 1,3 1,7 2,0 2,3 3,5 5,0 8,3 12,0 15,0 19,2 19,5 22,0 5 0,7 1,5 2,4 3,3 4,5 5,5 9,0 15,0 16,0 21,0 25,0 28,0 28,3 31,5 6 1,3 1,6 2,2 2,7 3,1 3,5 5,0 7,0 11,4 15,2 19,0 22,5 25,0 27,6 7 1,0 1,5 2,2 2,4 3,0 3,4 4,0 4,5 7,0 10,0 13,0 17,0 20,0 23,5 8 1,5 1,8 2,0 2,3 2,5 2,9 3,0 3,2 5,0 5,5 9,0 12,0 18,0 18,5 9 1,9 2,1 2,4 2,7 4,0 6,5 8,5 12,0 19,0 19,2 21,8 22,5 24,0 24,5 10 1,1 1,3 1,4 2,1 2,5 4,0 7,4 10,0 14,0 18,0 22,8 24,0 26,0 26,3 Průměrná délka 1,0 1,5 2,0 2,7 3,8 4,9 7,3 10,2 13,5 17,0 20,4 23,0 25,0 27,1 Denní přírůstek - 0,5 0,5 0,8 1,1 1,1 2,3 2,9 3,4 3,5 3,4 2,6 2,0 2,1 10

11 3. Závěr Vliv světla na růst rostlin se v mém pokusu potvrdil, takže etiolizace opravdu probíhá. Rostliny na světle rostly pomaleji než ve tmě, i když by se dal předpokládat opačný výsledek. Ve tmě hrách vytvářel dlouhé, světlé lodyhy s malými lístky, aby se co nejrychleji dostal ke světlu. U brambor vznikly světlé, bílé a tloustnoucí klíčky. Každá rostlina má jiné předpoklady k adaptaci na určité prostředí, což bylo zřetelné i v mém pokusu. Hrách měl ve srovnání s bramborami mnohem větší přírůstky ve tmě. Brambory etiolují velmi často. Již během růstu v hlíně je řada klíčků na povrchu světlá, jen lodyhy, které se dostanou nad zemský povrch, mají zelenou barvu a dojdou až do květu. Při uskladnění brambor ve sklepě dochází k tvorbě světlých klíčků, jejichž délka je přímo úměrná době skladování. Před konzumací je nutno klíčky odstranit. Ani při pěstování hrachu není etiolizace žádoucí. Při nedostatku světla by rostliny těžko dospěly do květu a případné lusky by neunesly. Vzhledem k délce pokusu jsem toto nemohla prakticky ověřit. 11

12 4. Seznam zdrojů ČERVENKA, Ján. Význam svetla pri pestovaní zeleniny. Pôdohospodárský poradenský systém [online] [cit ]. Dostupné z: HUDÁK, Jan. Chloroplasty - zelené organely. Živa [online]. 2010, Roč. neuveden, č. 3. [cit ]. Dostupné z: PAZOUREK, Jaroslav. Vyprávění o rostlinách. Praha: Academia, ISBN PROCHÁZKA, Stanislav a kol. Fyziologie rostlin. Praha: Academia, ISBN ROSYPAL, Stanislav a kol. Přehled biologie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, ISBN neuvedeno. ŘEPKOVÁ, Jana. Genetika rostlin [online]. Brno, 2013 [cit ]. Dostupné z: Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav experimentální biologie. SEDLECKÝ, Libor. Fotomorfogeneze: vliv světla na procesy vývoje rostlin ve výuce biologie na školách [online]. Praha, 2013 [cit ]. Dostupné z: 3_0_78092.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Diplomová práce. Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta. SEDLECKÝ, Libor. Vliv světla na fotomorfogenezi u rostlin ve výuce biologie na středních školách [online]. Praha, 2010 [cit ]. Dostupné z: 7_0_79241.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Bakalářská práce. Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, Katedra experimentální biologie rostlin. 12

13 PŘÍLOHY 1

14 SEZNAM PŘÍLOH 1. Brambory světlo a tma 2. Hrách světlo a tma 2

15 Příloha č. 1 Brambory světlo a tma Obr. 1 - brambory (světlo) Obr. 2 - brambory (tma) Obr. 3 - brambory (světlo) Obr. 4 - brambory (tma) Obr. 5 - brambory (světlo) Obr. 6 - brambory (tma)