World of Plants Sources for Botanical Courses

Transkript

1 Botanika 4 Řasy, houby úvod, říše Protozoa, říše Chromista

2 Řasy, houby a houbám podobné organismy eukaryotní organismy jednobuněčné jedna buňka plní všechny funkce jsou jednojaderné i mnohojaderné mnohobuněčné primitivní až pletivné stélky dnes řazeny do čtyř říší eukaryot Protozoa Chromista Fungi Plantae

3 Řasy (Algae) = biologická skupina organismů s podobnými vlastnostmi fotoautotrofní organismy se schopností aerobní fotosyntézy fotosyntetické pigmenty chlorofyl a, b, c, d karotenoidy (karoteny a xantofyly) chloroplasty mají kruhovou molekulu DNA, ale různý počet membrán nezávisle na systematickém a vývojovém zařazení vykazují řasy podobný vývoj buněk a stélek

4 Buňky a stélky řas bičíkovci (monády) jednojaderné jednotlivé buňky nebo jejich kolonie buňka má kapkovitý tvar a polární stavbu přední konec s bičíky obvykle soužícími k pohybu ve vodním prostředí, zadní konec je zaoblený tuto stavbu mají i nepohlavní zoospory a pohyblivé gamety často obsahuje stigma světločivná skvrna Chlamydomonas Obrázek: Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College; public domain Chlamydomonas_% x%29.jpg

5 Buňky a stélky řas rhizopodová (= měňavkovitá) buňka jednojaderná nebo mnohojaderná buňka krytá plazmalemou tvořící na povrchu panožky sloužící k pohybu a dosažení potravy buňka může mít bičík a/nebo stigma Amoeba Obrázek Maulucioni: CC BY-SA 4.0

6 Buňky a stélky řas kapsální (gleomorfní) buňka jednojaderné jednotlivé buňky, často žijící v koloniích často polární stavba buňky buňky obklopeny homogenním nebo vrstevnatým slizem pokud mají bičíky, pak jsou tyto bičíky nefunkční = pseudocilie

7 Buňky a stélky řas kokální buňka jednojaderná nebo vícejaderná buňka s pevnou a často vícevrstevnatou nebo mineralizovanou buněčnou stěnou u rozsivek uzavřená v dvoudílné frustule mnohojaderné kokální buňky = cenoblasty Chlorella Obrázek NEON_ja: CC BY-SA Chlorella_vulgaris_NIES2170.jpg

8 Buňky a stélky řas vláknitá (trichální) stélka mnohobuněčná stélka tvořená řadou buněk vlákna nevětvená nebo větvená (nepravé větvení) větve morfologicky i funkčně rovnocenné Ulothrix Obrázek T.Voekler: CC BY-SA 3.0

9 Buňky a stélky řas heterotrichální stélka mnohobuněčná rozvětvená stélka s morfologicky i funkčně rozlišenými větvemi Draparnaldia Obrázek Diatoms of the Southern California Bight erata1_big.jpg

10 Buňky a stélky řas pseudoparenchymatická (pletivná) stélka odvozená od trichální a heterotrichální schopnost dělení buněk až ve 3 kolmých rovinách buňky prostorově uspořádány a funkčně i morfologicky diferencovány (rhizoidy, kauloid, fyloidy) Laminaria Obrázek Gabriele Kothe-Heinrich: CC BY-SA /800px-Laminaria_digitata_hyperborea_Helgoland.JPG

11 Buňky a stélky řas sifonokladální stélka vláknitá nebo vakovitá jednoduchá nebo větvená mnohojaderné buňky odděleny přepážkami Cladophora Obrázek JN;

12 Buňky a stélky řas sifonální (trubicovitá) stélka vakovitá nebo vláknitá vždy mnohojaderná (často jediná b.) bez příčných přihrádek nepřehrádkované mycelium (Vaucheria) přehrádkovaná s morfologicky i funkčně rozlišenými sifony (Caulerpa) Caulerpa Obrázek Derek Keats; CC BY _% %29.jpg/800px-The_green_alga_Caulerpa_sp%2C_photographed_at_San_Sebastao%2C_Brazil_% %29.jpg

13 Význam a využití řas primární producenti organické hmoty mořský a sladkovodní fytoplankton při přemnožení vznikají vodní květy, vegetační zbarvení vody pokrm (e.g. Porphyra) surovina potaš, soda, jód akvakultura, biotechnologie seaweed farming Obrázek: Moongateclimber; public domain Seaweed_farm_uroa_zanzibar.jpg

14 Houby a houbám podobné organismy různá pojetí užší říše houby (Fungi) = vlastní houby širší i další skupiny organizmů z říše Chromista společné znaky eukaryotní buňky heterotrofní (nemají plastidy), stélkaté organismy paraziti, saprofyti, symbionti mykorhiza, lichenismus produktem metabolismu je glykogen

15 Houby a houbám podobné organismy další časté znaky chitin je dominantní složkou buněčné stěny ale neplatí to u všech skupin houbových organismů stélka často trubicovitá s nepřehrádkovanými (mnohojadernými) nebo přehrádkovanými (jednojadernými i vícejadernými) vlákny (= hyfy), ty se mohou dále větvit a splétat v podhoubí (= mycelium) stélka může být i rhizopodová nebo kokální speciálním typem stélky je plazmodium = mnohojaderná struktura protoplazmy krytá plazmatickou membránou s amorfní nebo častěji vláknitou strukturou u některých hub tvorba sporangií (plodnic) nebo jednoduchých plodniček sorokarpů (bez buněčné stěny) a sporokarpů (s buněčnou stěnou)

16 Význam hub a houbám podobných organismů v přírodě a pro člověka dekompozitoři rozkládají organické látky na anorganické symbióza mykorhiza lichenismus pokrm antibiotika plísně Obrázek Andrew Bossi: CC BY-SA _Mushroom_Farm.JPG/800px-IMG_0408_-_Hungary_-_Mushroom_Farm.JPG

17 Říše Protozoa v novém pojetí v podstatě bazální skupina eukaryot, která dala základ ostatním eukaryotickým říším z podstaty parafyletická jednobuněčné eukaryotní organismy, které nepatří do jiných říší

18 Třída Euglenophycae(krásnoočka) systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Protozoa Oddělení Euglenozoa stigma v cytoplazmě zásobní látkou paramylon výživa fagotrofnía osmotrofníu nezelených fotosyntéza u zelených chlorofyl a, b, β-karoten, xantofyly chloroplast získán sekundární endosymbiózou se zelenou řasou (nikoliv sinicí) výskyt téměř ve všech sladkovodních biotopech s čistou i značně znečištěnou vodou žijí i v močůvce a silážových vodách bioindikátory a modelové organismy druhově nejbohatší je řád Euglenida (dříve Euglenales)

19 Třída Euglenophycae(krásnoočka) fotosyntetizující zástupci Euglena (krásnoočko) asi 50 autotrofních druhů Euglena gracilis je populárním laboratorním druhem Euglena viridis - indikátor znečistěných vod Euglena sp. Obrázek JN;

20 Třída Euglenophycae(krásnoočka) cvičení 2, vzorek 1 kultura Euglena (krásnoočko) Euglena sp. Obrázek JN;

21 Říše Chromista heterotrofní a některé sekundárně autotrofní organismy pokud mají chloroplasty, tak ty mají na povrchu 4 membrány, až na ojedinělé výjimky mají původ v ruduchách existují i terciální symbiózy* bičíkatá stádia mají pleuronematické (péřité) bičíky s 2 řadami mastigonem (to platí pro většinu pohyblivých, zdaleka ne pro všechny)

22 Třída Cryptophyceae (skrytěnky) systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Hacrobia) Oddělení Cryptista výživa fotoheterotrofní (převážně fagotrofní) u nás výskyt z jara tvoří první maximum biomasy v některých rybnících a přehradách mohou způsobovat vegetační zbarvení vody některé produkují toxiny Cryptomonas patří k suverénně nejhojnějším Obrázek Picturepest: CC BY-SA _160x_% %29.jpg/574px-Cryptomonas_platyuris_-_160x_% %29.jpg

23 Oddělení Haptophyta systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Hacrobia) bičíky bez mastigonemy tři bičíky třetí = haptonema chloroplasty se 4 membránami produkce šupin z polysacharidových mikrofibril a kalcitových kokolitů (označení kokolitky)

24 Oddělení Haptophyta mořské, často kosmopolitní, organismy významná role v horninotvorných procesech vytvoření mocných sedimentů kalcitu (CaCO 3 ) vázáno obrovské množství CO 2 způsobují masivní bílé mořské zákaly Obrázek NASA, public domain Obrázek Alison R. Taylor: CC BY-SA png/600px-Emiliania_huxleyi_coccolithophore_%28PLoS%29.png

25 Třída Dinophyceae (obrněnky) systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Harosa/SAR - Halvaria) Oddělení Miozoa většinou jednobuněční bičíkovci b. je asymetrická, rozdělená na dvě nestejné části dvojice bičíků liší se délkou a funkcí delší slouží k rychlému pohybu kratší uložen v příčné rýze zajišťuje rotaci buňky a přísun potravy b. kryta mnohovrstevnou tékou (amfiesma) s alveolárními vezikuly (= váčky) pod plazmatickou membránou jsou buď prázdné (nahé obrněnky) nebo obsahují celulózní destičky pevný pancíř

26 Třída Dinophyceae (obrněnky) výživa u druhů s chloroplasty (3 membrány na povrchu) mixotrofní často přítomná stigma zásobní látkou škrob důležitá součást mořského fytoplanktonu vyskytují se i brakické a sladkovodní druhy významná produkce toxinů intoxikace i přes potravní řetězec saxitoxin 1000x toxičtější než kyanid, 50x toxičtější než kurare brevitoxin zůstává ve vodě i po rozpadu b. k otravě stačí i vdechování aerosolu hromadné úhyny ryb čítající miliony jedinců ročně na otravu onemocní asi osob

27 Třída Dinophyceae (obrněnky) zástupce Ceratium Ceratium hirundinella se přemnožuje na podzim ve sladkých stojatých vodách Ceratium sp. Obrázek Keisotyo: CC BY-SA png/600px-Emiliania_huxleyi_coccolithophore_%28PLoS%29.png

28 Oddělení Ochrophyta/Heterokontophyta systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Harosa/SAR - Halvaria) rozsáhlá skupina převážně fotoautotrofních řas dva rozdílné bičíky jeden delší pleuronematický (pohyb buňky), jeho povrch nese dvě řady tuhých trubicovitých mastigonem druhý kratší akronematický (zužující se a ukončený tenkým vláknem, u mnohých redukovaný) na bázi s fotoreceptorem Třída Bacillariophyceae (rozsivky) Třída Phaeophyceae (hnědé řasy) Třída Chrysophyceae (zlativky)* Třída Xanthophyceae (různobrvky)

29 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) nejvýznamnější producenti biomasy a atmosférického kyslíku v mořích vazba na určité ekologické podmínky bioindikátory využití při studiu kvality vod dá se rychle určit znečištění vody rozsivky jsou nejrozšířenější skupinou řas a jsou v podstatě všudypřítomné jednobuněčné žijí buď samostatně nebo v koloniích buňka je uzavřena v dvoudílné křemité schránce (frustule)

30 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) frustula má paprsčitou symetrii u centrických rozsivek bilaterální symetrii u penátních rozsivek Valvární pohled Pleurální pohled Obrázek nahoře Hannes Grobe/AWI: CC BY 3.0

31 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) frustula je složená ze dvou přibližně stejných částí (ték), které do sebe zapadají jako víko a dno krabičky, okrajová část se jmenuje pleura určování rozsivek je založeno na struktuře frustuly zejména plochy misky (valvární pohled) Obrázek JN;

32 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) tvoří kvartérní horniny, kde jsou frustuly stmeleny různými materiály: křemelina, diatomit (mocnost až 300 m) Obrázek Kostas Tsobanoglou: CC BY-SA 4.0

33 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) Podtřída Bacillariophycidae penátní Navicula (loděnka) perifyton (porůstající ponořené substráty) Obrázek JN;

34 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) Podtřída Coscinodiscophycidae centrické s paprsčitou symetrií, mořské i sladkovodní mezi naše nejběžnější planktonní rozsivky patří centrické rozsivky: Stephanodiscus Obrázek Kristian Peters: CC BY-SA 3.0

35 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) Podtřída Fragilariophycidae penátní rozsivky s bilaterální symetrií ve sladkovodním planktonu najdeme například rod Fragillaria Obrázek Kristian Peters: CC BY-SA 3.0

36 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) cvičení 2, vzorek 2 rybník na konci zimy viz další fotky

37 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Pinnularia Obrázek JN;

38 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Meridion Obrázek JN;

39 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Navicula Obrázek JN;

40 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Nitzschia Obrázek JN;

41 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Cymbella Obrázek JN;

42 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Tabellaria Obrázek JN;

43 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Gomphonema Obrázek JN;

44 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Asterionella Obrázek JN;

45 Třída Bacillariophyceae (rozsivky) typ Diatoma Obrázek JN;

46 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy) většinou mořské, porůstají skalnatá pobřeží do hloubky až 100 m nejvýznamnější z mořských makrofyt co do produkce organické hmoty stélky vždy mnohobuněčné, přirostlé k podkladu (od několika cm po desítky metrů) u složitějších pletivná stélka rozlišena na rhizoidy, kauloid a fyloidy

47 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy) účastní se na koloběhu síry v přírodě, produkují organobromidy v buněčné stěně jsou obsaženy alginové kyseliny a jejich soli algináty využití člověkem tradiční krmivo, topivo, jídlo, hnojivo, surovina pro výrobu potaše, sody a jodu dnes hlavně potravina, farmaceutický, potravinářský a textilní průmysl, balneologie, kosmetika

48 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy)* Řád Dictyotales Padina pavonia inkrustovaná vápencem, hojná ve Středozemním moři Obrázek Matthieu Sontag: CC BY-SA Padina_Pavonica.JPG

49 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy) Řád Fucales bez střídání generací, G redukován pouze na gamety nebo množení fragmentací stélky Fucus skalnaté pobřeží severní polokoule hospodářsky pěstovány jako potravina Obrázek Anne Burgess: CC BY-SA _geograph.org.uk_-_ jpg

50 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy)* Řád Fucales Sargassum (hroznovice) benticky po celé zeměkouli Obrázek Graça Gaspar: CC BY-SA Sargassum_muticum_stranded.jpg

51 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy) Řád Laminariales Laminaria běžný temperátní až boreální rod chaluh pěstována Obrázek Hans Hillewaert: CC BY-SA px-laminaria_digitata_%28at_low_tide%29.jpg

52 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy) Řád Laminariales Nereocystis severoamerické pobřeží Tichého oceánu, až 30 m dlouhá pěstován Obrázek Pbsouthwood: CC BY-SA JPG/800px-Dense_kep_forest_with_understorey_P JPG

53 Třída Phaeophyceae (hnědé řasy) Řád Laminariales Macrocystis podmořské lesy těžiště v SV Tichém oceánu pěstován Obrázek Dana Roeber Murray: CC BY-NC-SA 3.0

54 Třída Chrysophyceae(zlativky)* malá skupina bičíkovců se dvěma nestejnými bičíky, z nichž jeden bývá často velmi malý jejich výživa je smíšená živí se fotosyntézou i přijímají rozpuštěné organické látky z vody a pohlcují drobné bakterie a rozsivky velmi významní jsou mořští zástupci, u nás jsou součástí planktonu hlavně v čistých stojatých vodách při přemnožení způsobují žlutohnědé zbarvení vody a zhoršují kvalitu pitné vody

55 Třída Chrysophyceae(zlativky)* Řád Chromulinales v jarním planktonu rybníků můžeme najít například Chrysococcus rufescens nebo mnohobuněčné kolonie několika druhů rodu Dinobryon Dinobryon Obrázek Frank Fox: CC BY-SA Mikrofoto.de-Dinobryon_divergens.jpg

56 Třída Xanthophyceae (různobrvky) různobrvky jsou poměrně nejednotnou skupinou řas s nejrůznějšími typy stélek mají vývojový paralelismus (morfologická podobnost) se zelenými řasami většina sladkovodních

57 Třída Xanthophyceae (různobrvky) Řád Tribonematales v našich sladkých vodách je hojný rod Tribonema s nevětvenými vlákny, buňky jsou jednojaderné, s dvoudílnou buněčnou stěnou, jejíž segmenty připomínají písmeno H Obrázek JN;

58 Oddělení Pseudofungi /Oomycota(oomycety) systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Harosa/SAR - Halvaria) vodní i suchozemské organismy saprofyté nebo fakultativní i obligátní parazité stélky podle umístění v hostiteli endobiotické (uvnitř protoplastu hostitelských b.) intercelulární (v mezibuněčných prostorách) stélka většiny druhů tvořena vláknitým, větveným nepřehrádkovaným (jednobuněčným) myceliem (mnohojaderné), na kterém vznikají rozmnožovací struktury

59 Oddělení Pseudofungi /Oomycota(oomycety) nepohlavní rozmnožování je rozmanité (zoospory pohyblivé, aplanospory nepohyblivé ) pohlavní rozmnožování hologamie (splývání celých stélek) nebo specializovaná gametangia oogametangiogamie význam pro člověka - významní parazité brambor, vinné révy, tabáku + endoparazité komárů mohou redukovat jejich stavy

60 Oddělení Pseudofungi /Oomycota(oomycety) Řád Peronosporales Plasmopara viticola (vřetenatka révová) žluté skvrny na svrchní straně listů révy vinné Obrázek Rude: CC BY-SA w-back.jpg/800px-mildew-back.jpg Obrázek vpravo Pancrat: CC BY-SA g/330px-germination_zoospore.svg.png

61 Oddělení Pseudofungi /Oomycota(oomycety) Řád Peronosporales zástupci napadají i jiné kulturní plodiny Peronospora brassicae (vřetenatka kapustová) Peronospora destructor (vřetenatka cibulová) Pseudoperonospora cubensis (vřetenatka okurková) Peronospora humuli (vřetenatka chmelová) Peronospora tabacina napadá tabák Albugo candida (plíseň bělostná) napadá zástupce čeledi Brasiccaceae

62 Oddělení Pseudofungi /Oomycota(oomycety) Řád Phythiales Phytophthora infestans (plíseň bramborová) Obrázek AfroBrazilian: CC BY-SA Phytophthora_infestans_01.JPG

63 Řád Phythiales Phytophtora infestans (plíseň bramborová) životní cyklus Oddělení Pseudofungi /Oomycota(oomycety) Obrázek M. Piepenbring: CC BY-SA nbring%29.png/800px-07_08_life_cycle%2c_phytophthora_infestans_on_potato%2c_peronosporales%2c_oomycota_%28m._piepenbring%29.png

64 Řád Plasmodiophorida (nádorovky) systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Harosa/SAR - Rhizaria) Oddělení Cercozoa Třída Phytomyxea obligátní endoparazité řas, některých hub a cévnatých rostlin velký negativní hospodářský význam škody na kulturních plodinách v zemědělství

65 Řád Plasmodiophorida (nádorovky) životní cyklus trofická fáze tvoří paraplazmodia (mnohojaderné útvary) v průběhu životního cyklu vytvářejí i sekundární paraplazmodia (diploidní), která způsobují hypertrofie (zvětšení) a hyperplazii (zmnožení b.) na rostlinách výživa je osmotrofní (jsou to endoparazité) buněčná stěna je z chitinu rozmnožovací fáze pohyblivé zoospory klidová stádia kulovité odpočívací výtrusy s chitinovou stěnou

66 Řád Plasmodiophorida (nádorovky) vývojový cyklus Obrázek M. Piepenbring: CC BY-SA ng%29.png/800px-08_08_ciclo_de_vida%2c_plasmodiophora_brassicae_en_col%2c_plasmodiophoromycetes_%28m._piepenbring%29.png

67 Řád Plasmodiophorida (nádorovky) Plasmodiophora brassicae (nádorovka kapustová) způsobuje nádorovitost košťálové zeleniny obranou je vhodná agrotechnika (nepěstovat na zamořeném pozemku 5-8 let Brassicaceae, snížení kyselosti půdy vápnění, nepřevlhčovat, fungicidy, ) Obrázek: Leafhopper65, public domain

68 Řád Plasmodiophorida (nádorovky) Spongospora subterranea způsobuje prašnou strupovitost bramborových hlíz v ČR se vyskytuje podstatně vzácněji než obecná strupovitost brambor, především ve vlhkých půdách Poznámka hojnou obecnou strupovitost způsobují baktérie rodu Streptomyces

69 Třída Imbricatea* systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Harosa/SAR - Rhizaria) Oddělení Cercozoa testate amoebae with shells built from siliceous scales of great intricacy, heterotrophs v rodu Paulinella existují dva druhy s endosymbiontem sinicí získanou primární endosymbiózou!!!!!

70 Třída Chlorarachnea* systematické řazení (Ruggiero et al., 2015) Říše Chromista (podříše Harosa/SAR - Rhizaria) Oddělení Cercozoa specifická skupina tropických mořských řas na rozdíl od ostatních zástupců říše Chromista, mají chloroplasty nikoliv od ruduch, ale od zelených řas (stejně jako Euglenophycae- krásnoočka)

71 Použité zdroje Texty Kalina, T. & Váňa J. (2005). Sinice, řasy, houby, mechorosty a podobné organismy v současné biologii. Praha, Karolinum. Novák, J. & Skalický, M. (2009). Botanika - cytologie, histologie, organologie, systematika. Praha, Powerprint. Simpson, M. G. (2010). Plant Systematics. Burlington, Elsevier. Systém Ruggiero, M. A., Gordon, D. P., Orrell, T. M., Bailly, N., Bourgoin, T., Brusca, R. C., Cavalier-Smith, T., Guiry, M. D., Kirk, P. M. (2015). A Higher Level Classification of All Living Organisms. PLoS ONE: 10 (4): e doi: /journal.pone Obrázky JN; obrázky z ostatních zdrojů jsou vždy označeny místem svého původu