MB130P74. Fyziologie rostlin pro učitelsku

Transkript

1 Fyziologie rostlin pro učitelsku itelské kombinace MB130P74 Mgr. Zuzana Lhotáková Ph.D. Viničná 5, 2. patro, místnost 207 konzultační hodiny po dohodě em Doc. RNDr. L. Pavlová, CSc.

2 Fyziologie rostlin pro učitelské kombinace MB130P74 Zkouška ústní podmínka přihlášení ke zkoušce prezentace v průběhu kurzu účast na přednáškách doporučená

3 1. Fyziologie rostlin: charakteristika oboru, význam rostlin v přírodě, význam rostlin pro člověka, historický přehled oboru (7.10.) 2. Specifika rostlinné buňky, fotosyntetické struktury (14.10.) 3. Fotosyntéza: sluneční energie a primární fáze (21.10.) 4. Fotosyntéza: sekundární fáze, rostliny C3, C4, CAM; reakce rostlin na zvýšenou konc. CO 2 (4.11.) 5. Fotosyntéza: sacharidy, faktory ovlivňující fotosyntézu, transport asimilátů, další využití produktů primární fáze fotosyntézy (11.11.) 6. Respirace u rostlin - glykolýza, Krebsův cyklus, oxidativní fosforylace. (18.11.) 7. Vodní provoz jako příjem, vedení a výdej vody, globální cyklus vody a role vegetace (25.11.) 8. Minerální prvky v rostlinách: příjem, asimilce a funkce (2.12.) 9. Základy růstu a morfogeneze rostlin. Fytohormony. Signalizace. (9.12.) 10. Generativní fáze vývoje. Rozmnožování rostlin I.: pohlavní a nepohlavní. Sporogeneze a gametogeneze. Fotoperiodismus, vernalizace. (16.12.) 11. Generativní fáze vývoje. Rozmnožování rostlin II.: Tvorba a růst plodů, vznik semen. Embryogeneze ( ) 12. Stresová biologie rostlin, biotechnologie ( )

4 Doplňující literatura - česky: Pavlová L.: Fyziologie rostlin. - Karolinum, Praha (jednotlivé kapitoly jsou ke stažení ve formátu pdf) Luštinec J., Žárský V.: Úvod do fyziologie vyšších rostlin. - Karolinum, Praha, Procházka S. a kol.: Fyziologie rostlin. - Academia, Praha, Kincl M., Krpeš V.: Fyziologie rostlin. - Ostravská Univerzita, Masarovičová E., Repčák M. a kol.: Fyziológia rastlín. - Univerzita Komenského Bratislava, 2002.

5 Doplňující literatura - anglicky: Taiz L., Zeiger E.: Plant Physiology. - Sinauer Associates, Inc., Sunderland, Massachusetts 2006, 4th edition. Salisbury F.B., Ross C.W.: Plant Physiology. - Waldsworth Inc., California, Buchanan B.B., Gruissem W., Jones R.L.: Biochemistry and Molecular Biology of Plants. - Am. Soc. Plant Physiol., Rockville, Maryland Mohr H., Schopfer P.: Plant Physiology. - Springer, Berlin, 1995.

6 Doplňující literatura - anglicky: Taiz L., Zeiger E.: Plant Physiology. - Sinauer Associates, Inc., Sunderland, Massachusetts 2006, 4th edition. Buchanan B.B., Gruissem W., Jones R.L.: Biochemistry and Molecular Biology of Plants. - Am. Soc. Plant Physiol., Rockville, Maryland 2001.

7 Doplňující literatura - anglicky:

8 Co vás dnes čeká: Přednáška 1: charakteristika oboru význam rostlin v přírodě a pro člověka historický přehled oboru Proč je důležité znát základy FR?

9 Charakteristika zkoumaného objektu Charakteristické znaky rostlin : Fotoautotrofie 3 genomy unikátní stavba buňky: BS, vakuola, plastidy Nepohyblivost sesilita Neukončený růst a organogeneze Vysoká regenerační schopnost Sekundární metabolity: lignin, alkaloidy Nepřítomnost struktur analogických CNS

10 Charakteristika oboru: fyziologie rostlin studuje životní procesy rostlin

11 Charakteristika oboru: fyziologie rostlin studuje životní procesy rostlin fotosyntéza

12 Charakteristika oboru: fyziologie rostlin studuje životní procesy rostlin fotosyntéza dýchání

13 Charakteristika oboru: fyziologie rostlin studuje životní procesy rostlin fotosyntéza dýchání vodní režim rostliny minerální výživa transport látek v rostlině

14 Charakteristika oboru: fyziologie rostlin studuje životní procesy rostlin fotosyntéza dýchání vodní režim rostliny minerální výživa transport látek v rostlině interakce s prostředím a stresové reakce

15 Charakteristika oboru: fyziologie rostlin studuje životní procesy rostlin fotosyntéza dýchání vodní režim rostliny minerální výživa transport látek v rostlině interakce s prostředím a stresové reakce růst a vývoj rostliny

16 fyziologie rostlin směřuje k poznání a pochopení rostliny jako optimálně funkčního, vnitřně koordinovaného celku existujícího v těsné interakci s prostředím

17 fyziologie rostlin směřuje k poznání a pochopení rostliny jako optimálně funkčního, vnitřně koordinovaného celku existujícího v těsné interakci s prostředím prostředí rostlina neustálá výměna látek, energie, informací vzájemné ovlivňování

18 ekosystém / porost různé hierarchické úrovně studia od molekul přes buňky k ekosystému rostlina jako celek orgán pletiva buňky organely a subcelulární struktury 30m 4 m 25 mm 2 mm 0.75 mm 30 um zvětšení

19 různé hierarchické úrovně studia rostlina jako celek orgán pletivo buňka organely a subcelulární struktury biochemická molekulární biofyzikální

20 fyziologie rostlin je založena na pozorováních a experimentech...a to na všech zmíněných úrovních studia!...experimentální biologie rostlin Metodický přístupy: molekulární, buněčná biologie, cytologie, biochemie, anatomie, kultury in vitro, terénní przkům, dálkový průzkum Země

21 vztahy fyziologie rostlin k jiným vědním disciplínám: základní složky jsou: cytologie, anatomie, morfologie rostlin biochemie molekulární biologie

22 vztahy fyziologie rostlin k jiným vědním disciplínám: základní složky jsou: cytologie, anatomie, morfologie rostlin biochemie molekulární biologie discilíny blízké: genetika ekologie a půdní biologie

23 vztahy fyziologie rostlin k jiným vědním disciplínám: základní složky jsou: cytologie, anatomie, morfologie rostlin biochemie molekulární biologie discilíny blízké: genetika ekologie a půdní biologie disciplíny metodicky využívané: chemie organická, fyzikální, analytická fyzika a biofyzika matematika statistika, modelování

24 vztahy fyziologie rostlin k jiným vědním disciplínám: základní složky jsou: cytologie, anatomie, morfologie rostlin biochemie molekulární biologie discilíny blízké: genetika ekologie a půdní biologie disciplíny metodicky využívané: chemie organická, fyzikální, analytická fyzika a biofyzika matematika statistika, modelování fyziologie rostlin tvoří zázemí: agronomie rostlinná výroba, zahradnictví, lesnictví fytopatologie

25 Význam rostlin v přírodě rostliny fotoautotrofní organizmy přenesly život na souš!!!

26 rostliny (fotosyntetické organismy vůbec) jsou významný klimatický činitel (cyanobacteria) Lawlor, 1993

27 Význam rostlin v přírodě rostliny fotoautotrofní organizmy přenesly život na souš!!! absorbují zářivou sluneční energii a přeměňují ji na energii chemických vazeb energie chemických vazeb je použita: k asimilaci anorganických sloučenin do látek organických CO 2, NO 3-, SO 4 2-

28 Význam rostlin v přírodě rostliny fotoautotrofní organizmy přenesly život na souš!!! absorbují zářivou sluneční energii a přeměňují ji na energii chemických vazeb energie chemických vazeb je použita: k asimilaci anorganických sloučenin do látek organických CO 2, NO 3-, SO 4 2- k tvorbě nových organických sloučenin s vyšším obsahem energie

29 energie chemických vazeb je využita v životních procesech rostlin samých

30 energie chemických vazeb je využita v životních procesech rostlin samých životních procesech dalších heterotrofních organizmů

31 energie chemických vazeb je využita v životních procesech rostlin samých životních procesech dalších heterotrofních organizmů energie v chemických vazbách stabilních organických sloučenin může být uchována po desítky milionů let

32 Význam rostlin pro člověka Vegetace klimatotvoný a půdotvoný činitel ekosystémové služby člověk heterotrofní organismus zdroj energie pro životní procesy potrava rostlinná živočišná

33 Význam rostlin pro člověka zdroj energie pro životní procesy potrava rostlinná živočišná rostliny stojí na počátku potravního řetězce dodávají minerály do biosféry tvoří vitaminy produkují pochutiny léčivé látky Kakaovník pravý Chininovník lékařský

34 Význam rostlin pro člověka zdroj energie pro životní procesy potrava rostlinná živočišná rostliny stojí na počátku potravního řetězce dodávají minerály do biosféry tvoří vitaminy produkují pochutiny léčivé látky zdroj surovin dřevo, vlákna přírodní barviva třísloviny vonné esence pro průmysl

35 Význam rostlin pro člověka fosilní energetické a surovinové zdroje uhlí, ropa, zemní plyn...stromové kapradiny, plavuně, přesličky z doby karbonu před 360 až 286 miliony let energie v chemických vazbách stabilních organických sloučenin může být uchována po desítky milionů let tyto zdroje jsou limitované, konečné a neobnovitelné!!!

36 Význam rostlin pro člověka Rostliny a rozkvět a pád lidské civilizace MB130P77, Doc. Lipavská, Katedra experimentální biologie rostlin, letní semestr

37 rostliny jsou tiché a krásné (zvenku i zevnitř)

38 rostliny jsou tiché a krásné (zvenku i zevnitř)

39 Historie oboru fyziologie rostlin

40 Historický přehled Středověk ho uznával jako otce botaniky, otce taxonomie (rozdělení rostlin na jednoděložné a dvouděložné) Theophrastus ~ -370 až -286 Titulní strana ilustrované Historia Plantarum vydaní z roku 1644

41 Jan Baptista van Helmont ( )

42 Joseph Priestley ( ) důkaz kyslíku, jako produktu fotosyntézy

43 Jan Ingenhousz ( ) Zpřesnění závěrů z Priestleyho experimentů... čištění vzduchu probíhá -JEN na světle -JEN díky ZELENÝM částem rostlin -v nepřítomnosti světla rostliny také vydávají CO 2 - množství uvolněného CO2 za tmy je ale mnohem menší než množství uvolněného O2 za světla - tedy část rostlinné biomasy tedy nutně musí být tvořena z nějaké složky ve vzduchu

44 Justus von Liebig ( ) Liebigův zákon minima: Rostliny jsou životně závislé na tom prvku, který je v jejich životním prostředí obsažen nejméně

45 Charles Darwin ( ) 1880, The Power of Movement in Plants Experimenty s koleoptilí ovsa..prokázaly existenci účinné látky podporující prodlužování buněk (Auxein = růst)

46 Julius von Sachs ( )...chlorofyl není rozpuštěn v buňce ale lokalizován ve speciálních tělískách - chloroplastech...první viditelný produkt fotosyntézy je škrob v podobě zrn v chloroplastech

47 Gottlieb Haberlandt ( ) fyziologická anatomie, zabývající se především vztahy mezi strukturou a funkcí otec oboru in vitro kultivace rostlinných buněk, pletiv aorgánů 1902 Hypotéza Totipotence rostlinných buněk...dokázána až v roce 1965

48 Bohumil Němec ( ) Již r se postaral o senzaci: předložil hypotézu, podle níž rostliny vnímají zemskou tíži prostřednictvím posunu škrobových zrn. Rektor UK, stál u zrodu PřF UK

49 Rudolf Dostál ( ) Vysoká škola zemědělská v Brně (nyní Mendelova zemědělská a lesnická univerzita) školu experimentální morfologie Studium fytohormonů...kontinuita doc. Zažímalová (ÚEB AV ČR)

50 Čím je experimentální biologie rostlin zajímavá a proč je důležité o ní něco vědět?

51 Čím je experimentální biologie rostlin zajímavá a proč je důležité o ní něco vědět? Problémy lidstva ve 21. století nárůst světové populace

52 Problémy lidstva ve 21. století nárůst světové populace 925 milionů lidí trpí podvýživou (2010)

53 Problémy lidstva ve 21. století nárůst světové populace Vyšší nároky na zemědělskou produkci: řešení: ROSTLINY - s vyšším výnosem - odolnější vůči patogenům - odolnější vůči faktorům prostředí (sucho, mráz, zaplavení)...nové genotypy ŠLECHTĚNÍ, GENETICKY MODIFIKOVANÉ ROSTLINY zlatá rýže enzym pro syntézu β karotenu, prekurzoru vitaminu A

54 Význam rostlin pro člověka MB130P19I Biotechnologie a genové inženýrství rostlin prof. Opatrný Zdeněk MB130P46 Molekulární genetika rostlin, Fischer Lukáš

55 Problémy lidstva ve 21. století Nedostatek vody, dezertifikace, otevřený vodní cyklus např. Čína extrémní sucha, písečné bouře

56 Problémy lidstva ve 21. století klimatické změny, cyklus uhlíku, důležitost vegetace, odlesňování Nárůst koncentrace CO 2 v atmosféře pokles odlesňování v Brazílii v roce 2007 více než o polovinu ( km 2 ročně)

57 Problémy lidstva ve 21. století klimatické změny, cyklus uhlíku, důležitost vegetace, odlesňování Čistá primární produkce: černá - fialová modrá zelená žlutá oranžová -červená

58 Význam rostlin pro člověka MB130P60 Globální změny, fotosyntéza a trvale udržitelný rozvoj Albrechtová Jana, letní semestr

59 Problémy lidstva ve 21. století vzdušné znečištění, kontaminace půdy těžké kovy... sokolovsko, výsypka Lomnice

60 Čím je experimentální biologie rostlin zajímavá a proč je důležité o ní něco vědět? Praha, červen a proč je důležité předávat to dál... Ekvádor, březen b 2010

61 PRAKTIKA Z FYZIOLOGIE ROSTLIN začíná se příští týden PROSÍM, NASTUDOVAT MATERIÁL ROSTLINNÁ BARVIVA

62 ...díky za pozornost a těším se za týden nashledanou, se specifiky rostlinné buňky a fotosyntetickými strukturami!