Dr Danuta Chołuj Warszawa, 31.07.2006

Katedra Fizjologii Roślin

Wydział Rolnictwa i Biologii, SGGW

Program przedmiotu „Fizjologia Roślin” dla studentów II roku , 4 semestr, Wydziału Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu, SGGW, Kierunek Ogrodnictwo, Studia Inżynierskie.

Celem nauczania przedmiotu (30h wykładów + 30h ćwiczeń) jest zapoznanie studentów z mechanizmami regulacji podstawowych procesów życiowych roślin. Wpływ czynników endo- i egzogennych na przebieg procesów fizjologicznych prezentowany jest na różnych poziomach organizacji rośliny od molekularnego, poprzez biochemiczny i komórkowy aż do poziomu całej rośliny. Szczególna uwaga zwracana jest na potencjalne możliwości wykorzystania światła, substancji pokarmowych i wody w procesach determinujących wielkość i jakość plonu roślin w warunków naturalnych. W aspekcie plonowania omawiany jest również wpływ stresów biotycznych i abiotyczych oraz zróżnicowana odporność roślin na niekorzystne czynniki środowiska. W dziale wzrostu i rozwoju roślin, wyeksponowane są zagadnienia mechanizmów regulacji korelacji wzrostowych, indukcji fazy generatywnej oraz fizjologii owoców.

Znajomość przebiegu procesów życiowych w zmiennych warunkach środowiska oraz współzależności pomiędzy procesami, umożliwi studentom poznanie potencjalnych możliwości roślin do wytwarzania wysokich ilościowo i jakościowo plonów.

Program wykładów (30 godzin, 10 wykładów po 3h)

I. Specyfika procesów życiowych roślin i mechanizmy ich regulacji (2 godziny)

1. Istota procesów życiowych roślin

2. Powiązanie struktury i funkcji na poziomie błon i organelli komórkowych.

3. Przekazywanie informacji w komórce.

4. Mechanizmy regulacji i integracji procesów na poziomie komórki.

II. Gospodarka wodna komórki roślinnej i całej rośliny (4 godziny)

1. Właściwości fizyko-chemiczne i rola wody w roślinie.

2. Mechanizmy transportu wody w komórce i między komórkami (osmoza, akwaporyny)

3. Mechanizmy pobierania i przewodzenia wody w roślinie.

4. Transpiracja szparkowa i kutikularna.

5. Mechanizmy regulacji ruchów aparatów szparkowych.

6. Czynniki wewnętrzne i zewnętrzne wpływające na wykorzystanie wody przez rośliny. Współczynnik wykorzystania wody w produkcji biomasy.

7. Reakcja roślin na niedobór wody. Mechanizmy aklimatyzacji i adaptacji do suszy glebowej i atmosferycznej.

8. Wpływ nadmiaru wody w podłożu na przebieg procesów fizjologicznych roślin. Przystosowanie roślin do warunków zalania.

III. Odżywianie mineralne roślin (4 godziny)

1. Fizjologiczna rola makro- i mikroelementów.

2. Mechanizmy pobierania składników mineralnych oraz ich transportu i dystrybucji w roślinie.

3. Nawożenie składnikami mineralnymi (antagonizm jonowy i konkurencja) a jakość plonów.

IV. Fotosynteza i fotooddychanie (4 godzin)[w koordynacji z Biochemią]

1. Istota autotroficznego odżywiania się roślin na drodze fotosyntezy

2. Przebieg i regulacja fazy świetlnej fotosyntezy.

3. Różne sposoby wykorzystania produktów fazy świetlnej fotosyntezy (asymilacja azotu i siarki).

4. Rola fizjologiczna fotooddychania i czynniki wpływające na ten proces.

5. Fizjologiczna charakterystyka fotosyntezy u roślin C3, C4 i CAM.

6. Produktywność fotosyntetyczna roślin.

7. Czynniki endo- i egzogenne wpływające na intensywność i produktywność fotosyntezy.

V. Oddychanie roślin (2 godziny)

1. Przebieg i fizjologiczna rola oddychania

2. Charakterystyka i rola alternatywnej drogi oddychania

3. Czynniki endo- i egzogenne wpływające na intensywność oddychania.

4. Wydajność energetyczna procesów oddechowych.

VI. Transport i dystrybucja asymilatów (4 godziny)

1. Transport asymilatów wewnątrz- i międzykomórkowy oraz rola plasmodesm.

2. Struktura floemu i ksylemu i ich funkcja w transporcie substancji pokarmowych i przekazywaniu związków sygnałowych

3. Definicja donorów i akceptorów fotoasymilatów.

4. Mechanizmy regulacji transportu (załadunek i rozładunek floemu) oraz dystrybucji fotoasymilatów

5. Mechanizmy akumulacji substancji pokarmowych w organach wegetatywnych i reproduktywnych.

VII. Wzrost i rozwój roślin (6 godzin)

1. Wyjaśnienie pojęć: wzrost, rozwój, różnicowanie

2. Czynniki egzo- i endogenne wpływające na wzrost roślin.

3. Pojęcia: ontogeneza (rytmy rozwojowe) i morfogeneza

4. Fizjologia spoczynku poszczególnych organów i całych roślin.

5. Rozmnażanie wegetatywne roślin, ze szczególnym uwzględnieniem kultur tkankowych

6. Fizjologia kwitnienia (wernalizacja, fotoperiodyzm, zegar biologiczny, geny kwitnienia i i regulacja ich ekspresji).

7. Fizjologia owocowania; wytwarzania nasion.

8. Korelacje wzrostowe na poziomie rośliny i łanu.

9. Procesy starzenia.

VII. Reakcje roślin na niekorzystne czynniki środowiska (4 godziny).

1. Podstawowe pojęcia dotyczące roślin w warunkach stresowych.

2. Reakcje roślin na stresy: biotyczne i abiotyczne (termiczne, oksydacyjne, wodne, świetlne, zanieczyszczenia środowiska, zasolenie i inne).

3. Mechanizmy adaptacji i aklimatyzacji roślin uprawnych do niekorzystnych czynników środowiska a wielkość i jakość plonu rolniczego.

Program ćwiczeń dla Wydziału Ogrodniczego i Architektury Krajobrazu (30 h, 10 ćwiczeń po 3 h).

Kierunek Ogrodnictwo

I. Właściwości koloidów

1a/7. Badanie przyrostu masy i objętości nasion pod wpływem pęcznienia

2a/8. Zmiany temperatury podczas pęcznienia skrobi (ciepło pęcznienia)

4/9. Wpływ stężenia roztworu NaCl i temperatury na pęcznienie nasion

5b/10. Badanie niektórych właściwości koloidów z liści kapusty

5c/10. Efekt Tyndalla

Do założenia- 1/79 - kultury wodne

II. Fizjologiczne właściwości komórki roślinnej

1/12. Wpływ substancji chemicznych na przepuszczalność błon komórkowych

2/13. Wpływ temperatury na przepuszczalność błon cytoplazmatycznych

3b/13. Przepuszczalność błon cytoplazmatycznych dla różnych barwników

3c/14. Barwienie komórek epidermy łusek cebuli błękitem metylenowym i fuksyną kwaśną

4/14. Porównanie wpływu jonów K⁺ i Ca²⁺ na przepuszczalność błon cytoplazmatycznych

III. Gospodarka wodna - osmoza

1/19. Obserwacja drzewka osmotycznego

2/19. Obserwacja działania substancji osmotycznie czynnych na żywą tkankę

3a/20. Pomiar potencjału wody w tkankach roślinnych na przykładzie bulwy ziemniaka

4/22. Pomiar potencjału osmotycznego metodą plazmolizy granicznej

IV. Gospodarka wodna - transpiracja

2/27. Wpływ temperatury na absorpcję wody przez korzeń marchwi

3/27. Oznaczenie absorpcji wody za pomocą potometru Rennera

4/28. Demonstracja pobierania wody przez transpirującą roślinę

7/29. Badanie wpływu warunków zewnętrznych na intensywność transpiracji

8/30. Obserwacja zjawiska gutacji

Ćwicz. dodatkowe: pomiar pot. wody metodą bomby ciśnieniowej

V. Mineralne odżywianie roślin

4/82. Właściwości buforujące roślin

Do likwidacji:

1/79. Obejrzeć objawy niedoboru składników min. w roślinach

VI. Barwniki asymilacyjne i fotosynteza

2/43. Rozdział barwników asymilacyjnych metodą Krausa

3/43. Rozdział barwników asymilacyjnych metodą chromatografii bibułowej

4/44. Badanie chemicznych właściwości chlorofilu

6/45. Fluorescencja chlorofilu

7/45. Oznaczanie zawartości chlorofilu

8/46. Widmo absorpcyjne chlorofilu

VII. Fotosynteza

5a i b/52. Porównania fotosynteza roślin typu C₃ i C₄

7/55 Charakterystyka lamp używanych do doświetlania roślin uprawnych pod osłonami

Zad. Dodatkowe: Pomiar intensywności oddychania młodszego i starszego liścia kukurydzy metodą analizatora gazów w podczerwieni

VIII. Oddychanie

4/40. Wpływ temperatury na intensywność oddychania tlenowego

Do założenia:

3/87. Reakcje kilku gatunków roślin na zasolenie podłoża

4/87. Wpływ zasolenia na kiełkowanie i wzrost siewek pszenicy

5/88. Badanie odporności roślin na działanie deficytu wody

6/88. Określenie względnej zawartości wody

9/89. Wpływ ołowiu na wzrost siewek kukurydzy i fasoli

3/110. Wpływ auksyny na ukorzenianie się liści fasoli lub trzykrotki

8/112. Rola auksyny w dominacji wierzchołkowej

IX. Odporność roślin na niekorzystne warunki środowiska

1/86. Konduktometryczna metoda oceny stopnia uszkodzeń mrozowych

Likwidacja i omówienie zadań założonych na poprzednich ćwiczeniach

Do założenia:

3/101. Wpływ temperatury na kiełkowanie nasion różnych gatunków roślin

7/102. Wpływ łupiny nasiennej i bielma na kiełkowanie nasion jabłoni

8/103. Wpływ miazgi z owoców na kiełkowanie nasion

10/103. Allelopatyczny wpływ wyciągów wodnych z nasion różnych gatunków roślin na zdolność kiełkowania nasion i wzrost siewek gorczycy białej

4/111. Wpływ auksyn na opadanie ogonków liściowych koleusa

5/111. Wpływ gibereliny na wzrost siewki fasoli karłowej

7/112. Wpływ kinetyny na wzrost liścieni i rozkład chlorofilu

X. Kiełkowanie nasion i regulatory wzrostu

1/100. Ocena żywotności nasion na podstawie barwienia się protoplazmy

2/101. Ocena żywotności nasion grochu metodą konduktometryczną

Likwidacja i omówienie zadań założonych na poprzednich ćwiczeniach

---