Úvod do biologie rostlin (MC250P05B)

F. Cvrčková, P. Mašková

Letní semestr 2021/2022 - průběžně aktualizováno

Archiv LS 2020/21

Výuka běží v rozvrhovaném čase (středa 12:20 - 13:55) v CH1.

Pro ty, kdo se z vážných, zejména zdravotních, důvodů nebohou zúčastnit, se pokusíme zajistit synchronní přenos zde (bez záruky). Na požádání lze zpřístupnit nahrávky z minulého semestru - v případě potřeby prosím kontaktujte vyučující.


Základní literatura:

LUŠTINEC, J., ŽÁRSKÝ, V.: Úvod do fyziologie vyšších rostlin. Nakladatelství Karolinum, 2003. ISBN 80-246-0563-5

a materiály z přednášek

Doporučená rozšiřující literatura:

PAVLOVÁ, L., FISCHER, L.: Růst a vývoj rostlin. Nakladatelství Karolinum, 2011. ISBN 978-80-246-1913-2


16.2. Co jsou rostliny?

Vymezení předmětu studia: co jsou rostliny - historický a současný pohled s exkursem do vývoje názorů na evoluci eukaryot. Vztah rostlin k jiným fotosyntetisujícím organismům (sekundární endosymbiosy). Běžné rostlinné a "rostlinné" experimentální modely: kam patří a co representují (s důrazem na specifika příslušných evolučních linií, i v porovnání s dalšími významnými skupinami rostlin). Rostlinný genom jako dynamická struktura v měřítku fylogenetickém (a někdy i kratším - agrobakterie a jejich aplikace, genotrofy a pod.). Kolinearita genomů, polyploidizace jakožto evoluční mechanismus významný v rostlinné říši, dynamika repetitivních sekvencí, stěhování genů mezi organelami a jádrem.

23.2. Rostlinná buňka.

Rostlinná buňka a její genom(y). Struktura a kompartmentace rostlinné buňky s důrazem na rysy sdílené s jinými eukaryotními liniemi versus "rostlinná specifika". Membrány, jejich funkce, role, vzájemné vztahy a proměny buněčných kompartmentů. Mechanická role turgoru. Plastidy jakožto specificky rostlinné organely, jejich životní cyklus. Cytoskelet a buněčná stěna, pohyb organel. Tvar buňky jako výsledek koordinace endomembránového systému, cytoskeletu, buněčné stěny a vakuoly. Buněčný syklus - rostlinná specifika (zejm. v cytokinezi). Xylem jako modelový příklad extrémní buněčné diferenciace zahrnující i smrt buňky.

Materiál

2.3. Metabolismus I - fotosyntéza v souvislostech.

Metabolismus, zejména primární (energetický), a jeho kompartmentace v rámci buňky i těla.Toky energie a živin v rostlině. Fotosyntéza: zachycení fyzikální energie a její přeměna na chemickou, fotosyntetické struktury, pigmenty, náhled do evolučního pozadí. Fixace CO2 - Calvinův cyklus, fotorespirace - C3, C4 a CAM rostliny v kontextu prostředí. Osudy asimilátů - metabolismus sacharózy a škrobu. Dýchání - rostlinná specifika respirace (např. kyanid-rezistentní dýchání).

Materiál - respirace

9.3. Struktura rostlinného těla.

Modelová semenná rostlina v prvním přiblížení - stavba a ontogeneze (více méně příklad Arabidopsis thaliana). Rodozměna, pohlavní rozmnožování a životní cyklus. Principy určení buněčného osudu, rozvrh rostlinného těla, meristémy, organogeneze (včetně modelového příkladu rozvrhování květních orgánů). Struktura rostlinných pletiv (symplast a apoplast), stavba těla a jeho typických orgánů. Průběžně ilustrováno vybranými příklady využití mutantů v rostlinné biologii.

16.3. Transport látek.

Transport látek floemem, prostorová a časová distribuce asimilátů, vztahy zdroj - sink. Hospodaření s vodou a minerálními živinami: voda, obecné mechanismy příjmu a transportu, vztah kořen-list, vodní potenciál, transpirace (současné problémy klasické kohezní teorie, regulace průduchů), ekofyziologický kontext (např. mykorrhiza).

Materiál - vodní provoz

Materiál - floem

23.3. Minerální výživa; metabolismus II.

Minerální výživa: asimilace a funkce jednotlivých živin, praktické aplikace (fytoremediace). Metabolismus dusíkatých látek včetně vybraných sekundárních metabolitů - jejich syntéza a funkce v buňce i na organismální úrovni (barviva, látky s funkcí stavební či obrannou/např.jedy/), praktické využití.

Materiál - minerální výživa

Materiál - sekundární metabolitsmus

30.3. Signální a regulační metabolity rostlin.

Rostlinné signální molekuly, zvláště klasické "fytohormony" : historie objevů, funkce, chemická povaha, cesty syntézy a degradace.Metabolity jako prostředky komunikace či jiného ovlivňování nablízko (v rámci pletiva či orgánu) a na dálku (mezi jedinci, i odlišných druhů či dokonce vzdálených evolučních linií)

Materiál

6.4. Ontogeneze.

Ontogeneze - regulační aspekty. Udržování a regulace funkce apikálních meristémů, transport auxinu v ontogenezi (apikální dominance, diferenciace vodivých pletiv, fylotaxe), strigolaktonová regulační dráha. Algoritmická povaha rostlinné ontogeneze, její modelování.

Materiál

13.4. Rostlina v kontextu prostředí I.

Rostlina v kontextu prostředí I: ontogenetické odpovědi na vnější vlivy. Světlo jako signál, fotomorfogeneze, skotomorfogeneze, etiolace. Regulace kvetení, podmínky přechodu z vegetativní do generativní fáze, kontrola délkou dne, vernalizace. Jiné modifikace ontogeneze prostředím - mechanické vlivy (aneb jak udělat z kapusty strom), symbiózy.

20.4. Rostlina v kontextu prostředí II.

Rostlina v kontextu prostředí II: stres a jiné bezprostřední reakce. V jakém smyslu lze (nebo naopak nelze) u rostlin uplatňovat původně živočišnou koncepci stresu. Strategie a vybrané příklady odpovědi rostlin na nepříznivé podmínky (včetně biotických) a doklady pro (přece jen) existenci univerzální stresové odpovědi.

Materiál

27.4. Rostliny v globálním ekosystému.

Úloha rostlin v globálním ekosystému. Rostliny v kolobězích vody a CO2, paleontologické doklady pro biogenní změny globálního klimatu související s fotosyntézou (kyslíková katastrofa), autoregulace v ekosystémech.

4.5. Rostliny a lidstvo.

Rostliny a lidstvo - od neolitické revoluce až po politické spory kolem genových manipulací. Závěrečný seminář.

11.5. Rektorský den, nepřednáší se (možnost předtermínu)


Kurs je zakončen ústní zkouškou, při níž student prokazuje schopnost stručně poreferovat a dále poučeně dskutovat na vylosovaná 3 poměrně široce formulovaná témata.