Fyziologie rostlin

Vodní režim = příjem + vedení + výdej vody

Příjem vody

• Celým povrchem těla – nižší rostliny, vodní vyšší rostliny ponořené do vody
• Kořenový příjem – pomocí kořenového vlášení – vyšší rostliny
• Mimokořenový příjem – LISTY – vzdušná vlhkost, déšť, rosa – vyšší rostliny (liány)

2 způsoby

• Apoplastická cesta (pasivně) – pouze buněčnými stěnami a volným mezibuněčným prostorem – bez spotřeby energie – rychlejší než aktivní způsob
• Symplastická (aktivní) – z buňky do buňky přes membrány a cytoplazmu – za spotřeby energie – malá rychlost

Vedení vody

• DIFUZE – fyzikální děj, při němž, probíhá transport částic z míst vyšší koncentrace na místa o nižší koncentraci rozpuštěné látky, současné pronikání vody v opačném směru vede nakonec k vyrovnání koncentrací
  • tento proces je účinný a dostatečně rychlý jen na krátké vzdálenosti (do 1cm)
• Osmóza – zvláštní případ difuze, kdy dochází k pronikání molekul rozpouštědla (vody) do roztoku, odděleného polopropustnou membránou. Ta je dobře propustná pro vodu, nepropouští však molekuly rozpuštěné látky. V důsledku pronikání vody se daný roztok zřeďuje a současně zvětšuje svůj objem

• Voda přijatá rostlinou je rozváděna po celém těle pomocí cévních svazků
• Od kořenů nahoru dřevní částí cévních svazků = transpirační proud, umožňuje ho:
  • Transpirace – odpařování vody z nadzemních orgánů rostliny
  • Kořenový vztlak – tlak vytlačující vodu a v ní rozpuštěné látky z kořene do nadzemních částí rostliny
  • Koheze – soudržnost vodního sloupce
  • Kapilarita – vzlínání vody v úzkých trubicích (cévách a cévicích)
  • Adheze – přilnavost ke stěnám cév
• Hypertonický roztok (hypertonikum) je oproti zkoumané buňce koncentrovanější (více rozpuštěných látek než v buňce). Buňka zpravidla odevzdává vodu. Dochází k zcvrknutí buňky a smrštění rostlinných vakuol – plazmolýza. Hypertonickým roztokem může být např. slaná (mořská) voda.
• Hypotonický roztok (hypotonikum) je oproti zkoumané buňce méně koncentrovaný (méně rozpuštěných látek než v buňce). Proto buňka zpravidla přijímá vodu. U rostlinných buněk s pevnou buněčnou stěnou probíhá velký nárůst objemu buňky – plazmoptýza a zvětšuje se její turgor (tlak na buněčnou stěnu), živočišné buňky zpravidla praskají. Hypotonickým roztokem může být např. “sladká” (běžná, říční, povrchová…) voda.
• Izotonické prostředí (izotonikum) má stejnou koncentraci jako zkoumaná buňka.

Výdej vody

• Transpirací – odpařováním vody z nadzemních orgánů (hlavně z listů)
  • Stomární transpirace – probíhá přes skuliny průduchů, je regulována otevíráním a uzavíráním průduchů
  • Kutikulární transpirace – probíhá celým povrchem listů přes kutikulu
• Gutací – ve formě kapek ( hydatodami), nastává při velké vzdušné vlhkosti, když je pozastavena transpirace
•  
• Ovlivnění:
  • obsah vody v rostlině  při přebytku se průduchy otevírají, při nedostatku uzavírají
  • stav listů (stáří rostliny)
  • teplota vzduchu – s rostoucí teplotou transpirace stoupá
  • vlhkost vzduchu – s rostoucí vlhkostí transpirace klesá
  • světlo – zvyšuje transpiraci, průduchy se otevírají
• Vodní bilance = poměr mezi příjmem a výdejem vody
• Vodní deficit = množství vody, které chybí rostlině k jejímu plnému nasycení, vzniká přinadměrném výparu

Voda je nenahraditelnou složkou rostlinného těla

• významné rozpouštědlo
• důležitá pro transport látek

• účastní se metabolických procesů ( fotosyntéza, dýchání)
• ovlivňuje termoregulaci (chrání rostlinu před prudkými teplotními změnami)
• umožňuje šíření plodů  oplození

Minerální výživa

Biogenní prvky

Z půdy – z půdních roztoků v podobě iontů  AKTIVNÍ  TRANSPORT

Prvotním zdrojem živin je pevná fáze půdy = jíl, humusové částice, pak půdní roztok  transport ke kořenům

Makrobiogenní prvky

C  základní stavební prvek, hlavně listy, zdroj je CO2

O₂  dýchání

H₂  stavební prvek, význam v energetickém metabolismu

P  přijímán ve formě fosfátů (hlavně dihydrogenfosforečnany), nejdůležitější biogenní prvek, součástí nukleových kyselin, ATP, membrány (fosfolipidové)

S  jen malé množství, v podobě síranů

K  v podobě draselných solí, zvyšuje odolnost rostlin proti nízkým teplotám a suchu, zajišťuje správnou funkci průduchů

Mg  ve formě iontů, aktivuje činnost enzymů, důležitý pro fotosyntézu, pro chlorofyl, nedostatek  změna zbarvení listů

Ca  přijímán jako ionty,  význam pro činnost buněčných membrán, při nedostatku zpomalení růstu

Fe  především katalytická funkce, účastní se při dýchání a fotosyntéze, nejvíce v chloroplastech

N₂  amonné soli, jako dusičnanové ionty  hlavně kořeny, v půdě je přeměňují hlízkovité bakterie ( žijí v symbióze s bobovitými rostlinami)

Mikrobiogenní prvky

B  nedostatek -> narušení metabolismu cukrů, tvorba květů a plodů

Zn  při nedostatku narušení tvorby semen, aktivace enzymů

Cu  v podobě iontů, hromadí se v semenech,  při nedostatku zpomalení růstu květů

Heterotrofní výživa rostlin

• Nezelené rostliny  plný parazitismus – holoparazitismus
  • př. kokotice, podbílek

1) mixotrofie– kombinace heterotrofní a autotrofní výživy, chybí jim bílkoviny a dusík (masožravé rostliny), žijí na půdě, kde je málo dusíku

2) hemiparazitismus – schopny fotosyntézy, (př. jmelí) neroste v půdě, ale vytváří haustoria – (příchytné kořeny, stahovací kořeny) patří mezi metamorfózy kořene u parazitických rostlin. Haustoria jsou kořeny, které zarůstají do cévních svazků hostitelské rostliny.

• ZELENÁ – např. jmelí, tyto haustoria jsou napojená na dřevo, z kterého získávají vodu a minerály
• NEZELENÁ – tyto haustoria jsou napojená na dřevo i lýko současně. Z lýka přijímají cukry, z dřeva vodu a minerály

3) symbióza – vzájemně výhodný stav,(bobovité rostliny s hlízkovitými bakteriemi, řasy či sinice s houbou, mezi houbami a dřevinami = mykorhiza)

Růst

• Účastní se dělivá pletiva

3 fáze:

• Zárodečná – dochází k intenzivnímu dělení buněk dělivých pletiv a k nárůstu cytoplazmy buněk, od zygoty až po zárodek
• Prodlužovací – silné zvětšování objemu buněk, především plošný růst buněčné stěny a vznik velkých centrálních vakuol, množství cytoplazmy se však nemění, klesá rychlost
• Rozlišovací – buňky získávají stavební i funkční specializace v rámci pletiv a orgánů diferenciace (konečný tvar a velikost)

Faktory růstu: 

Vnější

• světlo (při nedostatku dochází k etiolizaci  rostliny mají bleděžlutou barvu,málo vyvinuté)
• teplota (minimum, optimum, maximum)
• voda (hlavně zárodečná a prodlužovací část)

Vnitřní

• rostlinné hormony – FYTOHORMONY
  • Auxiny (růst buněk kambia a tvorba kořenů, stimulační)
  • Gibereliny (urychlují růst rostlinných orgánů, přerušují období klidu u semen)
  • Cytokininy (urychlují buněčné dělení a zpomalují stárnutí)
  • Kyselina abcisová (urychluje opad listů a plodů, uplatňuje se i při uzavírání průduchů)
  • Ethylen (dozrávání banánů, zpomaluje růst, inhibiční)

 Vývoj – ontogeneze

• 4 fáze:

1. embryonální (vývoj embrya od vzniku zygoty až po dozrání semena)
2. vegetativní (klíčení semene + tvorba vegetativních orgánů)  rozmnožování pouze nepohlavně)
3. období dospělosti (schopnost tvorby pohlavních buněk či výtrusů)
4. období stárnutí (převaha katabolických dějů a odumírání jednotlivých orgánů)

Životní cyklus

-podle toho rostliny dělíme na:

• efeméry – celý vývoj, od vyklíčení do vytvoření plodů, trvá jen několik týdnů (osivka jarní)
• ozimy – na podzim vyklíčí, přezimují, na jaře opět rostou (ozimý ječmen)
• jednoleté – v jednom roce vytvářejí květy, plody a odumírají, zimu přežívají v podobě semen (netýkavka, kopr, salát, fazole)
• dvouleté – prvým rokem vytvářejí růžici přízemních listů, druhým rokem kvetou, přinášejí plody a odumírají (mrkev, cukrovka.petržel, celer)
• vytrvalé – žijí více vegetačních období, opakovaně přinášejí plody, zimu přečkávají v podobě oddenků (kosatec, keře)

Pohyby

1) pasivní (výtrusy hub, semena ze šišky = rozšiřování plodů vzduchem, vodou, zvířaty

2) aktivní

Lokomoční pohyby (taxe)

• Pohyb celého organismu z místa na místo.
• indukované (vyvolané nějakým podrážděním) a orientované
• Pozitivní (= směrem ke zdroji podráždění) x negativní chemo-, foto-, geotaxe ( chloroplasty se natáčejí při silném záření ke zdroji světla hranou místo plochou – fototaxe
• Chemotaxe– reakce na nestejné rozdělení chemických látek v prostředí. Vykonávají je jednobuněčné rostliny.

Tropismy

• Orientované vůči zdroji podráždění – většinou růstové, vyvolané jednosměrným vnějším faktorem.
• fototropismus, termotropismus, geotropismus (= gravitace), tigmotropismus (= reakce na dotyk), chemotropismus

Nastie

• Jsou indukované, neorientované (všesměrné ) pohyby rostlin.
• Mohou je vyvolat změny teplot, změny intenzity světla, otřesy aj.
• růstové (termonastie, fotonastie ) i turgorové ( seizmonastie, nyktinastie, tigmonastie)

Růstové korelace

• Všechny části rostlinného těla tvoří jednotnou soustavu. Změna v jedné části rostlinného těla působí fyziologicky na části ostatní. Toto vzájemné působení a ovlivňování se nazývá korelace. Cílem korelace je to, aby byla dosažena rovnováha, která byla nějakým způsobem  porušena.

Regenerace ( obnova ) porušení celistvosti rostliny

• Části těla, které rostlina ztratila nebo se v průběhu jejího života opotřebovaly, nahrazuje rostlina fyziologickou regenerací. Například jizvy po opadaných listech se hojí korkem a z pupenů vyrůstají nové listy. Jako patologická regenerace se označuje proces, jímž poraněná rostlina nahrazuje odejmuté orgány nebo zaceluje rány.

Jarovizace

• Jarovizace neboli vernalizace je proces v individuálním vývojovém koloběhu rostlin, kdy se semena či cibule vystaví přesně stanovené teplotě po určitou dobu. V důsledku teplotní změny se vyvolá změna fyziologická.

Dormance

• Dormance u rostlin znamená preventivní zastavení růstu v nepříznivém období roku. Je řízena biologickými „hodinami“ a reaguje na teplotu, zkrácený sluneční svit nebo nízké vodní srážky.
  • Vernalizaceje dormance rostlin, kterou lze na dlouhou dobu potlačit například umělým osvětlením. Pokud se však dormance potlačuje příliš dlouho, rostlina uhyne.
  • Dormance semenznamená inhibici klíčení, i když jsou pro ně vhodné podmínky. Zahrnuje jednak vnitřní (genetickou) inhibici klíčení, jednak vnější inhibici neprodyšnou kůrou.

Fotoperioda

• Délka doby denního světla za 24 hodin.
• Po tento čas je rostlina schopna primárně fotosyntetizovat.
  • Rostliny krátkodenní – kvetení vyvoláno krátkou nebo zkracující se délkou dne /rostliny subtropického a tropického pásma/
  • Rostliny dlouhodenní – zakládají své květy při dlouhém nebo prodlužujícím se dni /rostliny mírného pásma/