Přednáška 7a. letní semestr 2007-2008 Pěstování pokusných rostlin Vegetativní rozmnožování vyšších rostlin - úvod
A. Generativní reprodukce: opylení oplození (vznik embrya, endospermu) semeno (standardní diaspora) dormance klíčení semenáček (klíčenec) juvenilní fáze důsledkem je genetická diverzita pojmy: dormance, juvenilita, klíčení a vzcházení
Pohlavní (generativní) rozmnožování vznik nových jedinců je výsledkem pohlavního procesu splynutí pohlavních buněk (gamet), dochází ke splývání cytoplasmy i jader obou gamet, pouze chromozomy nesplývají zygota má diploidní počet chromozomů střídání jaderných fází: oplození 2n redukční dělení (meioza) n gametofyt, sporofyt krytosemenné rostliny: gametofyt potlačen, je nesamostatnou částí sporofytu
Krytosemenné rostliny Na megasporofytu (pestík) vznikají megasporangia - vajíčka, a haploidní megaspory Megaspora dává vznik samičímu gametofytu (zárodečnému vaku) s jednou nebo více oosférami Na mikrosporofytech (tyčinky) vznikají v mikrosporangiích (prašných pouzdrech) mikrospory. Mikrospory dávají vznik samčím gametofytům (vícebuněčným pylovým zrnům
příklad: křížení morfotypů C. pepo P x P F1 poznámka: nejen kombinace vloh viditelná a jasná fenotypová exprese, ale i dalších znaků
B. Vegetativní reprodukce klonální proces adultní fáze vycházející z meristematických pletiv (nestandardní diaspory) důsledkem je genetická uniformita poznámka: duplicity v genofondových kolekcích položky shodného genetického založení (genomu)
výhody: větší genetická stabilita některých plodin než při jejich množení semeny uveďte příklady hospodářsky využívaných plodin, které se rozmnožují vegetativně nevýhody: rozmnožovací materiál (např. hlízy, cibule) není možno dlouhodobě skladovat, reprodukční proces musí být každoročně opakován (s výjimkou tkáňových kultur) zvýšené nároky na kontrolu zdravotního stavu (termoterapie u ovocných druhů, chmele, česneku), preventivní prověřování lokalit pro výsadby trvalých kultur (např. izolátory ovocných dřevin)
Způsoby rozmnožování (obtížná klasifikace, členění) 1. Přirozené vegetativní rozmnožování velmi rozšířené, omezeně jen u jehličnanů a některých palem například: cibule, hlízy kořenové, stonkové oddenky šlahouny cibulkovité útvary v úžlabí listů rozmnožovací cibulkovité pupeny místo květů postranní články rozpad stonku, zakořenění segmentů viviparie 2. Navozeno, ovlivněno, využíváno člověkem hřížení řízkování štěpování regenerace in-vitro
.1 Viviparie ve skutečnosti znamená klíčení rostlin přímo v semenech nejnápadnější u stromů na mořských pobřežích mangrov (např. Rhizophora klíční rostliny již na větvích stromů, dolů míří radikula na dlouhém hypokotylu) nepřesně se užívá pro určitý typ vegetativního rozmnožování
Bryophyllum B. daigremontianum B. crenatum X B.crenatodaigremontianum
1.2 rozpad stonku, zakořenění segmentů: Kleinia articulata (Senecio articulatus) Candle Plant, Hot Dog Plant Kleinia articulata (Asteraceae) 1.3 postranní články rostliny: sukulenty např. Mamillaria, Stapelia, Cissus
1.4. cibulkovité útvary v úžlabí listů kyčelnice cibulkonosá Dentaria bulbifera, orsej jarní Ficaria verna lilie cibulkonosá L. bulbiferum (L. tigrinum pacibulky v horních patrech listů) 1.5. cibulkovité pupeny místo květů některé druhy česneků, křivatců (Gagea), lipnic např. Poa bulbosa
Pacibulky Allium vineale
1.6. Šlahouny, oddenky a 1.7. Oddělky, odkopky (jako přirozený děj, bez zásahu člověka, ale z fyziologického hlediska jde o proces blízký reprodukci, to je vznik nových jedinců ze základů, které byly na rostlině vytvořeny) tyto příklady jsou uvedeny v další části této přednášky 1.8. Cibule, hlízy budeme o nich mluvit příště...
2. Vypozorováno v přírodě a ve zlepšené formě využíváno, navozeno, ovlivněno člověkem hřížení řízkování štěpování regenerace in-vivo regenerace in-vitro
špetka fyziologie... Regenerace in vivo 1. fyziologická regenerace je náhrada ztracených nebo odumírajících částí rostlin během jejího života, bez poranění (např. po opadu listů na podzim vznik nových z pupenů) 2. patologická regenerace je hojení po poraněních, projevuje se několika způsoby: A. hojením ran (přímo v ráně) B. restitucí (regenerace přímo v ráně) C. reprodukcí (regenerace mimo ránu) D. regenerací v užším smyslu (regenerace mimo ránu)
B. Restituce u kořene po odříznutí nepatrné části apexu (cca 0,5mm) vznikne souvislý kalus, v němž vznikne meristém a čepička u některých kapradin (jelení jazyk Scolopendrium vulgare) špička listu C. Reprodukce regenerace nastává ze základů, které byly přítomny již před poraněním a byly dříve potlačovány v růstu (např. seč vytrvalých pícnin, např. vojtěšky, některé odrůdy slunečnice, které se normálně nevětví) (v praxi hřížení)
poznámka: kulturní kříženec F. x ananassa, x chiloensis, x virginiana pěstování jahod z semen? 1.6 Šlahouny, oddenky stolons, runners morfologicky metamorfóza stonku obvykle nevětvené vytvářejí v nodech listy a adventivní kořeny nadzemní (fotofilní) Viola odorata, Fragaria sp. Chlorophytum comosum
špetka botaniky... Fragaria L.- jahodník čeleď? co je plodem? co to je jahoda? nažka souplodí nažek na zdužnatělém květním lůžku (větší počet pestíků na ploché češuli, květní lůžko vyklenuté, ve zralosti zvětšené, dužnaté) druhy naší květeny: K lístky přitisklé k jahodě, C se zřetelně překrývají, lodyha nepřevyšuje listy, nažky hluboce zanořené, jahoda tmavočervená... F. viridis (Duchesne) Weston j. trávnice K lístky odstálé, C se sotva dotýkají, lodyha převyšuje listy, 1. nažky na povrchu... F. vesca L. j. obecný 2. nažky zanořené, jahoda jen na osluněné straně červená... F. moschata (Duchesne) Weston j. truskavec moschata x vesca = intermedia, moschata x viridis = neglecta, vesca x viridis = hagenbachiana srovnej: Duchesnea indica (Andrews.) Focke j. indická... C žlutá, jahoda kulovitá
podzemní (geofilní) - oddenky podzemní oddenek: vraní oko čtyřlisté Paris quadrifolia podzemní oddenek apikální konec se stáčí nahoru: rákos Phragmites australis, přesličky, šeřík Syringa poznámka: ale také např. pýr (Elytrigia, Agropyrum, Elymus)
1.7 Oddělky offsets rostliny s novými výhony na bázi listů, např. datlová palma, broméliovité
Odkopky
Reprodukce ovlivněno člověkem Hřížení zakořenění části výhonu, ponořeného do substrátu hřížení vrcholků např. maliny, pnoucí ostružiny např. rhododendrony, Lonicera několikanásobné hřížení u ohebných stonků např. Philodendron nahrnování v období dormance seřezání výhonů nad zemí, pak nahrnovat nové výhony aby zakořenily (např. angrešt) vzdušné hřížení u hrnkových rostlin zmlazení naříznutí stonku pod nodem, místo řezu obalit vlhkým mechem a folií, až prorostou kořeny, novou část oddělit např. Ficus, citrusy
Hřížení u okrasných dřevin (v případě, že selhává řízkování nebo množení oddělky) jednoduché (celé výhony)- např. u kalin paprskové (výhony zkrácené o 1/3, nahrnou se až po vyrašení letorostů) hadovité u popínavých dřevin
Kopčení u dřevin, které tvoří z nahodilých pupenů na kořenovém krčku nové letorosty (meruzalka, líska obecná, ruj) jaro léto podzim
D. Regenerace v užším slova smyslu (základ pro řízkování) k obnově ztracených částí dochází růstem ze základů různých vnitřních pletiv (např. pericyklu nebo perikambia) vytvořených až po poranění 1. z kořene 2. ze stonku 3. z listu
Etapy vzniku a látkové nároky růstu adventivních kořenů komplexní proces: 1. vznik kořenových iniciál dediferenciací buněk primárních nebo sekundárních 2. dělení iniciál, podmiňujících vznik meristematického kořenového základu 3. histologická determinace kořenového základu 4. vyrůstání kořenového základu v adventivní kořen časové parametry jsou druhově specifické, ovlivnitelné vnějšími podmínkami
Vliv stáří řízku, místa jeho odběru a délky řízku na tvorbu adventivních kořenů jak velmi mladá tak stará pletiva zakořeňují špatně (platí pro byliny i dřeviny) optimum pro Picea abies 2 12 leté stromy, Quercus robur 2 3 leté čím má pletivo vyšší stupeň juvenility, tím snadněji regeneruje kořeny juvenilní oblast tvoří u adultních stromů spodní část koruny a adultní část její vrchol, proto mají lepší schopnost zakořeňovat řízky odebrané ze spodnějších částí koruny schopnost zakořeňování ve vztahu k místu odběru na jednoletém prýtu jsou druhově specifické často dobře zakořeňují řízky z apikální části (např. Syringa vulgaris, Alnus glutinosa) vyšší obsah endogenních auxinů délka řízku příliš krátké řízky špatné zakořeňování
Vliv odpočinku (dormance( dormance) ) na tvorbu adventivních kořenů endodormance vnitřní příčiny u většiny dřevin je terminální pupen v endogenní dormanci během srpna až září jedním z faktorů, které ji mohou navodit, je krátký den (např. Betula pubescens, Robinia pseudoaccacia, Cornus sanguinea v podmínkách dlouhého dne mohou růst nepřetržitě) starší dřevina vstupuje do dormance dříve než mladší výstup z dormance obecně je indukován nízkými teplotami (větévky přenesené do tepla raší) praktický význam: řízky nařezané v průběhu dormance obvykle špatně zakořeňují jaro vysoká zakořeňovací schopnost květen, červen pokles zakořeňovací schopnosti červenec vzestup zakořeňovací schopnosti exodormance (ektodormance, kviescence) vynucená nepříznivými vnějšími podmínkami
Polarita jako projev integrity rostliny = regenerace stonků a kořenů na izolovaných segmentech probíhá polárně polarita orgánu se skládá z polarity buněk molekulární příčinou jsou polárně uspořádané nosiče (např. nosiče auxinu v plazmatické membráně, také iontové nosiče např. Ca 2+ ) polarita lodyhy vyšších rostlin se projevuje topofýzou regulačních vlivů v lodyze a vzniká jako výsledek polárního transportu auxinu jednou indukovanou polaritu lze obtížně změnit
Polarita kořene, listů a hlíz kořen: podélná polarita: akropetální proud auxinu apikální pól je kořenotvorný listy: druhově specifická ovlivňuje ji to, ve které části listy dorůstají hlízy: obdobná polarita jako orgány, z nichž vznikly, např. kořenové hlízy Corydalis solida, Ficaria verna polarita jako u kořene, stonkové hlízy brambor (Solanum tuberosum) apikální dominance jako stonek, aplikací IAA na vrcholový klíček lze zabránit rašení bazálních pupenů
Řízkování praktická aplikace metoda vegetativního rozmnožování pro byliny,dřeviny (jak listnaté, tak jehličnaté) Praktická aplikace (?) Praktická aplikace (?) zpočátku: odpozorováno z přírody, intuitivně, empiricky = cestou pokusu a omylu později: rozvoj poznatků z oblasti fyziologie rostlin, o působení rostlinných hormonů vedl k vysvětlení příčin úspěšných (neúspěšných ) postupů, k využívání speciálních postupů, k rozvoji metod regenerace rostlin z meristémů v podmínkách in-vitro
Fytohormony a zakořeňování řízků rostlin Dostál 1912 - hypotéza, že tvorba adventivních kořenů je podporována specifickými fytohormonálními vlivy, jež vycházejí z rostoucích axilárních pupenů rostoucí pupeny jsou významným zdrojem auxinů exogenně aplikovaná IAA podněcuje vznik adventivních kořenů (Thirmann a Went, 1934) zakořeňování řízků dřevin (ovocných, okrasných, lesních) Exogenní aplikace IAA rhizogenezi podporuje, exogenní aplikace giberelinu rhizogenezi potlačuje. Exogenní aplikace cytokininu většinou inhibuje vznik adventivních kořenů, může však podpořit jejich prodlužovací růst technika: namočení báze řízku do roztoku IAA nebo IBA po několik hodin, aplikace stimulačních pudrů (koncentrace IAA nebo syntetického auxinu 0,3 2 g v 1 kg talku/mastku/ nebo dřevěného uhlí) pozitivně působí postřik matečných rostlin asi 9 14 dní před odběrem řízků vliv druhu, odrůdy na úspěšnost zakořenění pozitivní vliv fenolické látky např. Populus alba pyrogallol, kys. salicylová (Bojarczuk a Jankiewicz, 1975) vitaminy thiamin, biotin, pyridoxin, riboflavin, niacin, kys. askorbová
Řízkování obvykle ty kultivary, druhy, u nichž by generativním rozmnožováním došlo ke ztrátě požadovaných vlastností, které lze generativně množit obtížně podle místa odběru řízku: 1. listové 2. kořenové 3. stonkové bylinné, dřevité,očkové
1. Listové řízky Zakořeňování řapíků Zakořeňování čepele P. HAVRÁNEK, B. NAVRÁTILOVÁ, V. CHYTILOVÁ (2005) Use of rooted leaves for screening of Brassica germplasm response to clubroot (Plasmodiophora brassicae) and downy mildew (Hyaloperonospora parasitica). HORT. SCI. (PRAGUE), 32,, 2005 (1): 1 1 5
Zakořeňování listových řízků listové segmenty např. u begonií umístit vertikálně narušení žilek, položení celého listu na médium nesmí být příliš vlhký substrát dochází k hnití
2. Kořenové řízky obvykle z rostlin 2 3 roky starých během období jejich dormance (mají dostatek zásobních škrobových látek) některé rostliny tvoří nejprve výhony a pak kořeny, jiné naopak rostliny s většími kořeny po uříznutí vhodné skladovat 3 týdny ve vlhkém písku při teplotě 12 C, pak nechat zakořenit obvykle venku rostliny s menšími kořeny délka asi 5 cm, horizontálně v hloubce asi 2 cm v substrátu, obvykle v krytých prostorách nebo pařeništích
příklad: některé dřeviny s dužnatými kořeny, na kterých se vytvářejí adventivní pupeny šeříky, zákuly, škumpy postup: délka asi 4 8 cm sázet tak, aby horní konec byl 1 cm pod povrchem
3. Stonkové řízky: a. bylinné příklad - byliny apikální střední nodální
bylinné řízky - u většiny listnatých keřů a popínavých dřevin postup: nejčastěji v letních měsících potřeba zvolit správný stupeň zralosti délka asi 5 8 cm zakrátit listy možnost využít stimulátory množení v miskách, truhlících, pařeništi apod. přikrýt folií substrát např. říční písek a rašelina
3. Stonkové řízky: b. dřevité příklad listnaté stromy - většina okrasných keřů, některé popínavé dřeviny, většina topolů, vrby, platany (řízky s patkou) postup: v zimě jednoleté vyzrálé prýty, asi 15 cm, svazky, uložení v chladné sklepě do rašeliny nebo písku, celé zahrneme, nebo do plastových pytlů na jaře do připravených záhonů, nahrnout na podzim dobývat sazenice
3. Stonkové řízky: c. očkové vzácnější dřeviny např. šácholany, kaliny, vilíny, japonské javory postup: z polovyzrálých letorostů po stimulaci vtlačit do množárenské směsi postup jako u bylinných řízků
příklady řízkování u jehličnatých stromů dobře vyzrálé jednoleté (vyjímečně 2 3 leté) větévky z mladších jehličnanů délka 4 12 cm příprava řízků: se zkrácenou patkou: postranní větévky se odtrhnou i s větevním kroužkem (patkou), kterou zkrátíme nožem o ½ -2/3 odříznutím s větevním kroužkem: místo odtržení se odříznou bez větevního kroužku (s postranním řezem): hlavně u tisu
Termíny řízkování jehličnanů jalovce (mimo j. obecného) v květnu před rašením zakrslé smrky v červenci po vyzrání nových výhonů jalovce, zeravy, cypřišky září tisy, cypřišky, zakrslé smrky a jedle koncem listopadu a začátkem prosince
Postup při řízkování jehličnanů hůře kořenící druhy stimulace 1 1,5 cm hluboko do množárenské směsi pařeniště, množárna dostatečná vlhkost (fólie) v případě houbových chorob přemístit do nové směsi zakořeněné řízky přesadit po dvou letech vyškolkovat
Regenerace in vitro explantáty části rostlin kultivační medium morfogeneze vytváření organizovaných struktur: organogeneze embryogeneze první buňkou je obvykle zygota (splynutím samčí a samičí pohlavní buňky) základní předpoklad totipotence rostlinné buňky (= schopnost dát vznik jakémukoliv pletivu i rostlinnému organismu) (Haberlandt, 1902)
Doporučená literatura: Procházka S., Macháčková I., Krekule J., Šebánek J. a kol., 1998. Fyziologie rostlin, Academia, Praha. Procházka S. a kol., 2005. Botanika, Morfologie a fyziologie rostlin, MZLU v Brně (skripta). Rozsypal S. a kol., 2003. Nový přehled biologie, Scientia, Praha. Bobák M. a kol., 1992. Botanika. Anatómia a morfológia rastlín, Slovenské pedagogické nakladateľstvo Bratislava Růžičková J. a kol., 1980. Sadovnictví, SZN, Praha. Houba M., Hosnedl V., 2002. Osivo a sadba, praktické semenářství, Nakladatelství Ing. Martin Sedláček Luža J., 1970. Škola ovocnáře, SZN Praha.