Last update: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (12.12.2006)
Lectures on plant physiology for future teachers and optional for biology students in bachelors study. Lectures deal with photosynthesis, respiration, water regime, mineral nutrition and transport of substances in plants. Lectures concern to plant growth and development, adaptation to ambient conditions, including photomorphogenesis and stress.
The basic knowledge of plant anatomy and cell biology is necessary for successful going through the course.
Last update: LIPAVSKA (16.04.2007)
Lectures on plant physiology for future teachers and optional for biology students in bachelors study. Lectures deal with
photosynthesis, respiration, water regime, mineral nutrition and transport of substances in plants. Lectures concern to plant
growth and development, adaptation to ambient conditions, including photomorphogenesis and stress. The basic
knowledge of plant anatomy and cell biology is necessary for successful going through the course.
Literature - Czech
Last update: LIPAVSKA (16.04.2007)
Salisbury F.B., Ross C.W.: Plant Physiology. - Waldsworth Inc., California, 1992. 682 stran ISBN 0-534-98390-1
Mohr H., Schopfer P.: Plant Physiology. - Springer, Berlin, 1995. 682 stran ISBN 0-534-98390-1
Last update: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (24.09.2014)
For credit assignment, participation in all practices and elaboration of protocols will be required. The protocols will be checked at the end of the course. For ERASMUS students studying English version of this course the examination is oral.
Last update: prof. RNDr. Viktor Žárský, CSc. (11.04.2012)
For credit assignment, participation in all practices and elaboration of protocols will be required. The protocols will be checked at the end of the course. For ERASMUS students studying English version of this course the examination is oral.
Syllabus -
Last update: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (12.12.2006)
Definition of plant physiology. Relationship to other plant disciplines. Short history of plant physiology.
Importance of plants for existence of life on the Earth. Importance of plants for man.
Plant and energy. Solar radiation, light, light absorption, excitation, deexcitation.
Photosynthesis - definition. Choroplasts, photosynthetic apparatus. Primary phase of photosynthesis - non-cyclic and cyclic transport of electron, chemiosmotic theory, products and their utilisation. Oxygen production in photosynthesis, water as an electron donor. Secondary processes in photosynthesis carbon dioxide assimilation, Calvin cycle. Photorespiration. Plants C3, C4 and CAM. Net photosynthesis. Sacharide metabolism, function and importance. Source - sink, short and long distance transport of assimilates, phloem, phloem loading, phloem unloading, assimilate distribution. Control of photosynthesis - inner factors, outer factors - light, temperature, carbon dioxide, minerals, water, oxygen. Products of the primary phase of photosynthesis and nitrogen and sulphur assimilation, fatty acid and membrane lipid synthesis.
Respiration. Glycolysis. Mitochondria. Krebs cycle, link to glycolysis and aminoacids metabolism. Electron transfer in mitochondrion membrane, structures of electron transfer chain, ATP synthesis. External dehydrogenase. Alternative oxidase, cyanide resistant respiration. Control of respiration rate - irradiation, temperature, carbon dioxide, minerals.
Plant water regime, importance and role of water in plant. Physical properties of water, diffusion, osmosis. poikilohydric and homoiohydric plants. Root. Water uptake, aquaporins. Xylem, xylem development. Root pressure. Transpiration, control of transpiration. Stomata. Gutation. Water potential, components of water potential. Importance of plants for water cycle in nature.
Mineral nutrition. Essential elements - macroelements, microelments. Plant and soil. Uptake and transport of minaral elements in plant, apoplast, symplast, mineral ion membrane transport. Long distance transport of minerals. Function of minerals. Nitrogen, N-cycle in soil - ammonification, nitrification, denitrification, N fixation. Metabolism of nitrogen in plants - nitrate and nitrite reduction, N assimilation. N importance for plants. Kalium - water relations in plants. Phosphorus, importance of phosphate for plant - energetic metabolism, signal transduction. Calcium - compartmentation, signal second messenger, structural function. Magnesium - structural and metabolic importance. Sulphur - assimilation and function. Iron - uptake mechanisms. Role of microelements.
Plant and environment. Adaptation and stress. Light - photomorphogenesis, photosensors. Water - shortage of water, salinity, flooding. Temperature (high, low, frost). Interaction with other organisms.
Plant growth and development. Definitions. Metagenesis. Ontogenesis - juvenile and generative phases. Embryogenesis. Seed germination. Vegetative growth. Transition to flowering, flower formation. Male and female gametophyte formation, differentiation of gametes. Pollination, fertilisation. Seed and fruit development. Dormancy. Coordinatation of plant body development - phytohormones. Auxins, cytokinins, gibberellins, abscisic acid, ethylene and other compouns affecting plant growth and development. Factors of ambient conditions in control of plant development. Light - photoreceptors : phytochromes, cryptochromes, phototropin. Photomorphogenesis - deetiolation, photoperiodism. Temperature - vernalisation.
Last update: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (12.12.2006)
Definice fyziologie rostlin, vztahy k jiným vědním disciplínám. Krátký přehled vývoje fyziologie rostlin.
Význam rostlin pro existenci života na Zemi. Význam rostlin pro člověka.
Rostlina a energie. Sluneční radiace, světlo, absorpce světla, excitace, deexcitace.
Fotosyntéza - definice. Chloroplasty, fotosyntetický aparát. Primární fáze fotosyntézy - necyklický a cyklický přenos elektronu, chemiosmotická teorie, produkty a jejich využití. Rozklad vody a uvolňování kyslíku. Sekundární procesy fotosyntézy - asimilace oxidu uhličitého, Calvinův cyklus. Fotorespirace. Rostliny C3, C4 a CAM. Hrubá a čistá fotosyntéza. Sacharidy, jejich metabolismus, funkce a význam. Zdroj asimilátů - sink, transport asimilátů na krátké a dlouhé vzdálenosti - floém, vstup látek do floému, výstup látek z floému, distribuce asimilátů. Regulace fotosyntézy - vnitřní faktory, vnější faktory - světlo, teplota, oxid uhličitý, dostupnost vody, minerální látky, kyslík. Produkty primární fáze fotosyntézy a asimilace dusíku, síry, syntéza mastných kyselin a membránových lipidů.
Respirace. Glykolýza. Mitochondrie. Krebsův cyklus, jeho propojení s glykolýzou a metabolismem dusíkatých látek. Transport elektronu membránou mitochondrie, struktury dýchacího řetězce, vznik ATP. Externí dehydrogenáza. Dýchání rezistentní ke kyanidu - alternativní oxidáza. Udržovací a růstové dýchání. Vliv vnějších faktorů na rychlost dýchání - ozářenost, teplota, oxid uhličitý, minerální látky.
Vodní režim rostliny, význam vody pro rostlinu. Fyzikální vlastnosti vody, difúze, osmóza. Poikilohydrické a homoiohydrické rostliny. Kořen. Příjem vody rostlinou, aquaporiny. Xylém, vznik xylému. Kořenový vztlak. Výdej vody rostlinou, transpirace, její regulace, průduchy. Gutace. Vodní potenciál a jeho složky. Význam rostlin pro koloběh vody v přírodě.
Minerální výživa rostlin. Esenciální prvky - makroelementy, mikroelementy. Rostlina a půda. Příjem a transport minerálních látek rostlinou, apoplast, symplast, přenos iontů přes membránu. Transport minerálních látek na dlouhou vzdálenost. Funkce jednotlivých minerálů. Dusík, metabolismus N v půdě - amonifikace, nitrifikace, denitrifikace, fixace vzdušného dusíku. Metabolismus N v rostlině - redukce nitrátu, redukce nitritu, vstup do organických sloučenin. Význam N pro rostlinu. K - význam pro vodní poměry rostliny. Fosfor a význam fosfátu pro rostlinu - energetický metabolismus, přenos signálu. Vápník - kompartmentace, přenos signálu, strukturní funkce. Hořčík - význam strukturní a metabolický. Síra - asimilace a funkce. Železo - mechanismus příjmu. Úloha jednotlivých mikroelementů.
Rostlina a vnější prostředí. Adaptace a stres. Světlo - fotomorfogeneze, receptory. Voda - nedostatek vody, zasolení půdy, zaplavení a nedostatek kyslíku. Teplota (vysoká, nízká, mráz). Interakce s jinými živými organizmy.
Růst a vývoj rostlin. Základní definice. Rodozměna. Ontogeneze - fáze juvenilní a generativní. Embryogeneze. Klíčení semen. Vegetativní fáze ontogeneze. Přechod do generativní fáze - nástup kvetení, vývoj květu. Vznik a vývoj gametofytů a pohlavních buněk. Opylení, oplození. Vznik semen a plodů. Senescence. Dormance. Vývoj rostliny jako koordinovaného funkčního celku - fytohormony. Auxiny, cytokininy, gibereliny, kyselina abscisová, etylén a další látky ovlivňující růst a vývoj. Úloha vnějších faktorů ve vývoji rostliny. Světlo - receptory fytochromy, kryptochromy, fototropin, fotomorfogeneze - deetiolace, fotoperiodismus. Teplota - jarovizace.
Pohyby rostlin. Základní charakteristika a mechanismy. Tropizmy, nastie.
Cvičení se týkají následujících témat: Rostlinné pigmenty, Fotosyntéza, dýchání, asimiláty, Vodní režim rostliny, Minerální výživa, Kultivace rostlin in vitro, fytohormony.
