Basic course on plant anatomy and morphology showing the principles of the structure of plant cells, tissues and organs (vegetative and generative). The relationships between structure and function, between structure and environment and the development of plant structure are emphasised.
Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (16.09.2023)
Základní kurz rostlinné anatomie a morfologie. Seznamuje se základy stavby rostlinných buněk, pletiv a orgánů vegetativních i generativních. Zdůrazňuje vztahy mezi strukturou a funkcí, mezi strukturou a prostředím, a ukazuje vývoj stavby rostlinných organismů, růst. Součástí předmětu jsou praktická cvičení, kde se studenti seznamují s mikroskopováním rostlinných struktur a zázname tohoto pozorování, s přípravou dočasných preparátů.
Literature -
Last update: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (29.10.2019)
Pazourek, J., Votrubová O. : Atlas of Plant Anatomy. Peres, Prague, 1997.
The list of recent recommended literature / papers will be available during the lectures.
Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (16.09.2023)
Anatomie rostlin:
Votrubová,O.: Anatomie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha 2011.
Votrubová,O.: Anatomie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha 2001.
Pazourek, J., Votrubová O. : Atlas of Plant Anatomy. Peres, Prague, 1997.
Evert RF (2006): Esau's Plant Anatomy, Meristems, Cells, and Tissues of the Plant Body: their Structure, Function, and Development. 3rd edn.
Esau K (1977): Anatomy of seed plants. John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane.
Fahn A (1990): Plant Anatomy. 4th ed., Pergamon Press, Oxford, New York.
Mauseth JD (1988): Plant Anatomy. The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc. Menlo Park, CA, Reading, MA, pp. 560
Buchanan B, Gruissem W, Jones R, eds. (2000): Biochemistry & Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists.
Morfologie rostlin:
Slavíková, Z.: Morfologie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha 2002.
Requirements to the exam - Czech
Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (12.11.2011)
Zápočet se uděluje na základě aktivní účasti na praktických cvičeních (viz níže) a na základě úspěšného absolvování 1 zápočtového testu.
Za aktivní účast na cvičení se považuje:
1. Účast na cvičení - Je možné akceptovat maximálně dvě omluvené absence za semestr. Nahrazování cvičení je obvykle nemožné, či velmi problematické, vzhledem k velkému počtu posluchačů a kapacitě učeben. V případě delší absence je nutno individuálně domluvit další postup buď s vedoucím cvičení nebo s přednášejícím.
2. Správně vedené protokoly - Protokoly musí být na konci každého praktického cvičení zkontrolované a odsouhlasené vedoucím cvičení.
Zkouška probíhá formou testu z anatomické i morfologické části - součástí jsou i otázky k mikrofotografiím anatomických a morfologických struktur a schémat. Na základě výsledku testu student bude oklasifikován.
V případě absolvování druhého opravného termínu je zkouška dle zkušebního řádu kombinovaná a skládá se ze vstupního testu a ústní části zkoušky. Pokud výsledek vstupního testu bude alespoň dobrý, pak ústní část může být minimalizována. Test a ústní část zkoušky nemusí proběhnout v jeden den.
Syllabus -
Last update: ALBRECHT (19.04.2007)
1. History of the subject, the role of plant anatomy in present-day plant biology.
Characteristics of plant organisms.
2. Basic features of plant cells.
Specific components of plant cell - plastids, vacuoles and cell wall.
3. Plant histology
Classification of plant tissues.
Meristems and their role in plant growth and development and their importance for plant-environment interactions.
Permanent tissues - the structure and function of dermal, vascular and fundamental tissues. Parenchyma, collenchyma and sclerenchyma.
4. Structure of plant vegetative organs
Internal structure of roots, leaves and stems.
5. Secondary plant body.
Secondery thickening, secondary meristems.
6. Morphology of primary pant body
Morphology of roots, root branching, types of roots, root metamorphoses.
Morphology of stems, types of stems, stem branching, stem metamorphoses.
Morphology of leaves, types of leaves, phylotaxis, leaf metamorphoses
7. Structure of generative organs
Propagation of plants, alternation of generations (gametophyte and sporophyte) in bryophytes, pteridophytes and seed plants.
Gymnosperms - structure of generative organs, formation of pollen, formation and structure of ovule, development of endosperm and egg cell. Pollination, fertilisation, development of embryo and seed.
Angiosperms - structure and development of flower, types of flowers and inflorescences. Androeceum - types, arrangement, formation of pollen grains. Gyneceum - types, formation of ovules, development of embryo sac. Pollination, double fertilisation. Seeds, development and structure of embryo and endosperm. Germination of seeds. Types and development of fruits.
Last update: RNDr. Martin Čertner, Ph.D. (20.09.2023)
1. Přednáška: Úvod do anatomie rostlin a rostlinná buňka a její součásti Definice anatomie rostlin. Úloha rostlinné anatomie v současné biologii rostlin. Vývoj oboru: historické milníky mikroskopie a zkoumání rostlinných struktur. Vývoj rostlin a života na Zemi. Rostliny v kontextu evoluční historie. Adaptace rostlin životu na souši. Charakteristické znaky rostlinných organismů. Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka, rozdíl od buňky živočišné. Vznik rostlinné buňky - význam symbiózy. Rostlinná buňka a její součásti: typy mikroskopických fotografií, endomembránový systém, cytoplazmatická membrána, Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum, jaderná membrána, cytoskelet, cyklóza. Typické rostlinné struktury: vakuola, plastidy, buněčná stěna. Vakuola - funkce, osmotický systém, buněčná barviva - hydrochromy. Plastidy - barvené a bezbarvé, chloroplast, dimorfismus chloroplastů, chromoplasty, amyloplasty, škrobová zrna.
2. Přednáška: Buněčná stěna a histologie, systémy pletiv Buněčná stěna: funkce, struktura - střední lamela. Primární buněčná stěna: celulóza a její syntéza, hemicelulózy, pektiny, bílkoviny, pntogeneze a fylogeneze BS. Sekundární buněčná stěna: ukládání látek - lignifikace, suberinizace, kutinizace, sporopolenizace. Syntéza buněčné stěny. Plazmodezmy - sturktura. Meristémy, jejich úloha v růstu a vývoji rostlin. Meristémy - členění dle lokalizace a podle vývoje - primární a sekundární meristémy. Pletiva: definice, klasifikace rostlinných pletiv. Pletiva dělivá a trvalá. Jednoduchá pletiva: Parenchym - fotosyntetický, zásobní, sekreční, aerenchym, interceluláry. Kolenchym - rohový a deskový. Sklerenchym - vlákna, sklereidy, Složená pletiva - systémy pletiv. Struktura a funkce pletiv krycích: základní epidermální buňky - kutikula, průduchy - typy průduchů, průduchový aparát a buňky vedlejší, trichomy, emergence, rhizodermis. Pletiva základní - mléčnice. Systém pletiv vodivých: xylém a floém - vodivé elementy, parenchym a sklerenchym. Xylém: cévní elementy - tracheidy a tracheální články, tracheje. Ztenčeniny - jednoduché a dvůrkaté. Cévní elementy - perforační desky cévních článků. Floém: sítkové buňky, články sítkovic - průvodní buňky, sítková políčka a sítkové desky, p-protein a kalóza, sklerenchymatická vlákna.
3. Přednáška: Růst, cévní svazek, kořen:
Základy růstu a morfogeneze rostlin: buněčné dělení, objemový a polární růst. Polarita buňky a rostliny. Diferenciace, dediferenciace, totipotence rostlinný buněk. Embryogeneze rostlin, množení in vitro. Produkce syntetických semen. Cévní svazek, uspořádání cévních svazků - kolaterální, bikolaterální, leptocentrický, hadrocentrický, radiální cévní svazek kořene. Primární tělo rostlin.
Kořen: Obecná charakteristika, funkce, růstové reakce - pozitivní gravitropismus, negativní fototropismus, pozitivní hydrotropismus. Fenotypická plasticita kořenového systému k podmínkám prostředí. uspořádání kořenového systému: allorhizie, homorhizie. Fylogeneze kořene. Ontogenetický vývoj kořene - embryo dvouděložných a jednoděložných. Zóny kořene: meristematická, prodlužovacího růstu, absorpční, z. větvení. Vnitřní stavba kořene. Kořenová špička: klidové centrum - iniciály. typy kořenového apikálního meristému - otevřený a uzavřený meristém kořene. Kořenová čepička. Anatomická primární stavba diferencovaného kořene: rhizodermis, kořenové vlásky, velamen, primární kůra: hypodermis - exodermis, mezodermis, endodermis. Apoplastický a symplastický transport - apoplastické bariéry. Endodermis: vývojová stádia endodermis. Mezenchym - interceluláry, aerenchym. Střední - centrální válec: radiální cévní svazek - typy uspořádání radiálního cévního svazku - tetrarchní, polyarchní, atd. Větvení kořene - vznik postranních kořenů, pericykl, zakládání kořene, kořenové primordium. Environmentální adaptace kořene za účelem zvýšení příjmu živin: kořenové exudace, architektura kořene, kořenové symbiózy. a) hlízkové bakterie a fixace vzudšného dusíku, infekční vlákno, hlízka, bakteroid, symbiozom. b) Mykorhiza: houbová vlákna - hyfy, základní typy mykorhizy podle struktury. Endomykorhizy: arbuskulární mykorhiza a její struktura - arbuskule, mykorhiza orchideoidní - pelotony. Ektomykorhiza - anatomická struktura: hyfový plášť, Hartigova síť. Vývojové adaptace: nemykorhizní rostliny - clusterové kořeny, vodní a mokřadní rostliny . Adventivní kořeny - využití pro vegetativní množení rostlin. Přeměny kořene a specializované typy kořenů: kontraktilní kořeny, haustoria u parazitických a poloparazitických rostlin, příčepivé kořeny, úponky, adventivní kořeny jednoděložných - "prop roots", opěrné chůdovité kořeny, dýchací kořeny - pneumatofory, dužnaté kořeny zeleniny.
4. Přednáška: Stonek a list
Stonek: anatomická stavba - pokožka, primární kůra, střední válec. Typy stélé, stelární teorie. Eustélé dvouděložných a ataktostélé jednoděložných. Stopy listové a nodální anatomie stonku.
List: orgán, funkce, části listu, rozmanitost listu - tvary, heterofylie, ontogeneze listu, fylotaxe, diferenciace cévních svazků, opadávání listů - abscisní zóna. Anatomická stavba asimilačního listu: krycí pletiva listu: průduchy, pokožkové buňky, trichomy, vícevrstevná epidermis, žláznaté emergence u masožravých rostlin. Základní pletiva listu - mezenchym, rozlišený mezofyl - palisádový a houbovitý, mechanická sklerenchymatická výztuž cévních svazů, anastomózy cévních svazků. Žilnatina - jednoděložné - souběžná a dvouděložné - větvená. Klasifikace listů podle anatomické stavby: podle uspořádání mezofylu, podle původu. C3 x C4 anatomická stavba listu. List nahosemenných - jehlice. Anatomické gradienty. Vliv environmentálních faktorů na anatomickou stavbu listu: Adaptace a Aklimace. Adaptace: listy suchomilných rostlin, splývavé listy hydromorfních rostlin, listy stínomilných rostlin. Listy slunné a stinné, poškození listu vzdušným znečištěném. Přeměny listu - listy masožravých rostlin: listové pasti, tentakule.
5. Přednáška: Sekundární tělo rostlin:
Druhotné tloustnutí: sekundární tělo rostlin. Ekologický význam sekundárního tloustnutí. Kambium - sekundární meristém: fascikulární a interfascikulární, založení kambia u kořene a stonku, periodická činnost kambia. Deuteroxylém - druhotné dřevo, blokový diagram dřeva, osový a paprskový systém u nahosemenných a dvouděložných. Pórovitost dřeva, letokruhy - hranice letokruhu, tyly. Deuterofloém - druhotné lýko, osový a paprskový systém u nahosemenných a dvouděložných. Primární kůra - sekundární tloustnutí, expanzní pletivo, dilatace dřeňových paprsků lýka. Periderm - druhotné pletivo krycí - felogen, jeho zakládání a činnost, korek, zelená kůra, borka, čočinka. Sekundární tloustnutí u jednoděložných - zhušťovací vrstva, atypické tloustnutí, jednoděložné keřovité a stromovité - mechanická výztuž, např. palmy. Xylotomie - jádro a běl, tvrdost dřeva, hustota dřeva. Dendrologie, dendrochronologie, dendroarcheologie, dendroekologie.
6. Přednáška: Úvod do morfologie rostlin, kořen
Morfologie - historický vývoj. Často používané pojmy - homologie, homoplázie, paralelismus, konvergence. Morfologické důsledky vstupu rostlin na souš - diferenciace rostlinného těla, současný stav - bezcévné x cévnaté rostliny. Základní stavba rostl. těla a vznik orgánů (telomová a enační teorie). Základní charakteristiky rostlinných orgánů - pozice, souměrnost, odění, povrch. Papily, emergence, trichomy. KOŘEN: Funkce, základní vlastnosti, základní stavba. Větvení kořenů - dichotomické, postranní. Pojmy - radikula, allorhizie, homorhizie, adventivní k., kontraktilní kořeny, kořenový dimorfismus. Kořenový systém - extenzivní, intenzivní. Metamorfózy kořene a jejich funkce - hlízy, asimilační kořeny, vzdušné kořeny, pneumatofory, haustoria, kořenové úponky, chůdovité kořeny, symbióza s hlízkovitými bakteriemi, mykorhiza.
7. Přednáška: Stonek, list
STONEK: Funkce, základní vlastnosti, základní stavba, rekordy a kuriozity. Členění na nody a internodia - délka internodií, makroblasty, brachyblasty, listové růžice, zdánlivé přesleny. Typy stonku - lodyha, stvol, stéblo, kmen. Postavení stonku. Pupeny - postavení (terminální, úžlabní), typy (listové, květní), rašení, ochrana, přídatné pupeny (kolaterální, seriální), Větvení stonku - dichotomické, axilární, monopodium, sympodium. Liány sympodiální, monopodiální. Životní formy rostlin - fanerofyty, chamaefyty, hemikryptofyty, kryptofyty. LIST: Funkce, základní vlastnosti, rekordy ve velikosti a trvání. Evoluce listů, mikrofyly, megafyly, fosilní záznam. Typy listů - jednoduché (celistvé, členěné), složené (zpeřené, dlanitě složené). Části listu - čepel, řapík, báze, pochva, palisty, vřeteno, jařmo. Přisedání listu na stonek, tvar listové čepele. Anizofylie, heterofylie - příčiny vzniku. Listová žilnatina - typy (vidličnatá, zpeřená, znožená, atd.). Vernace a estivace listů. Listové formace - dělohy, šupiny, asimilační listy, listeny, listence, květní části. Fylotaxe - postavení listů na stonku (vstřícné, přeslenité, střídavé - distichie, spirostichie), genetická spirála, divergence, Fibonacciho řada - ontogenetický význam. Trvání listů na lodyze. Metamorfózy listu - cibule, trny, úponky, rhizofyl, fylodium, listy epifytů a masožravých rostlin.
8. Přednáška: Rozmnožování rostlin, životní cykly rostlin Základní typy - nepohlavní (vegetativní, sporami, agamospermie), pohlavní. Evoluční výhody a nevýhody (ne-)pohlavního rozmnožování. Vegetativní - klony, klonální růst, polykormony, vegetativní diaspory (rozmnožovací pupeny, pacibulky, nepravá viviparie, atd). Agamospermie (apomixie) - klonální množení prostřednictvím semen. Pohlavní rozmnožování - samosprášení, cizosprášení. Způsoby jak rostliny brání samosprášení. Reprodukční cykly vyšších rostlin. Rozmnožování sporami u výtrusných cévnatých r.: spora n - gametofyt - gametangia (antheridia, archegonia) - gamety - (2n) zygota - sporofyt - sporangium - (R!) - spora. Isosporie → heterosporie. Pohlavní rozmnožování mechorostů, isosporických plavuní, heterosporických vranečků, přesliček kapradin, semenných rostlin. Evoluce vajíčka. Pohlavní rozmnožování nahosemenných rostlin: Strobily, semenná a podpůrná šupina, pylová zrna, opylení, vývoj pylové láčky a jednoduché oplození, haploidní endosperm, vývoj oplozeného vajíčka v semeno; spermatozoidy u cykasů a jinanů. Pohlavní rozmnožování u krytosemenných: Mikrosporogeneze a mikrogametogeneze - vznik pylových zrn, vegetativní a generativní jádro, pylová láčka, spermatické buňky; vznik zárodečného vaku a jeho struktura. Průběh dvojitého oplození u krytosemenných, vznik sekundárního endospermu, přeměna jednotlivých částí vajíčka v semeno (a plod).
9. Přednáška: Květ a květenství KVĚT: Funkce, rekordy ve velikosti a trvání. Fylogeneze květu - euanthiová teorie, genetická regulace tvorby květu. Květní části - stopka, lůžko, obaly, andreceum, gyneceum. Typy květů - pohlavnost (jednodomé a dvoudomé r., gynodiecie), inzerce květních orgánů (spirální, cyklické, spirocyklické), souměrnost (aktinomorfní, zygomorfní, atd.). Květní diagram, květní vzorec. Květní stopka - resupinace. Květní lůžko - typy, číška (cupula), češule (hypantium). Květní obaly - kalich, koruna, okvětí, bezobalné květy. Kalich a jeho evoluční přemeny (prchavý k., petalizovaný k., chmýr), kalíšek. Koruna a její evoluční přeměny, choripetalní vs. sympetalní koruna, čepel, nehet, pakorunka, ostruha, speciální koruny (např. Fabaceae), typy sympetalních korun. Nektária - florální a extraflorální. Andreceum - evoluční původ a stavba tyčinek, primární vs. sekundární polyandrie, uspořádání tyčinek v květu. Způsoby uvolňování pylových zrn, struktura pylu, apertury, mikrosporogeneze a mikrogametogeneze. Gyneceum - původ a evoluce plodolistů, pestík (blizna, čnělka, semeník), typy gynecea, placentace, postavení semeníku, vajíčko (mikropyle, chaláza, poutko). Specifika - diafragma, gynobazická čnělka, gynostemium. Způsoby opylení (entomogamie, ornithogamie, chiropterogamie, anemogamie, hydrogamie), morfologické adaptace a koevoluce s opylovači. KVĚTENSTVÍ: Definice, význam, listeny, rekordy. Květenství x terminální květ. Klasický přístup k dělení květenství - jednoduchá, složená. Hroznovitá květenství a jejich odvozování - lata, hrozen, klas, jehněda, palice, klásek, okolík, strboul, úbor. Vrcholičnatá květenství a jejich odvozování - vrcholík, dicházium, vidlan, lichopřeslen, svazeček, klubíčko, srpek, vějířek, šroubel, vijan. Neobvyklá květenství - pseudanthium, syconium, cyathium.
10. Přednáška: Semena, plody a jejich šíření Základní struktura a vývoj semene. Osemení - různé typy, dužnaté útvary (míšek, epimatium, elaiosomy), zásobní pletiva: endosperm vs. perisperm, embryo. Typy endospermu - buněčný, jaderný. Klíčení semen - hypogeické, epigeické, jednoděložné r.. PLOD: vznik, rekordy ve velikosti, pravé vs. nepravé plody, struktura oplodí (endokarp, mezokarp, exokarp). Specifika hlavních typů suchých a dužnatých plodů a konkrétní příklady: měchýřek, lusk, tobolka, šešule a šešulky, nažka, oříšek, obilka, bobule, hesperidium, peckovice. Rozpadavé plody - poltivé (zobanitý pl., knoflíčkovitý pl., dvounažka) vs. lámavé (tvrdka, struk). Souplodí vs. plodenství a konkrétní příklady (šách, malvice). Způsoby šíření plodů a semen: anemochorie, hydrochorie, zoochorie, autochorie.
Praktická cvičení:
Anatomická část je zaměřena na přípravu dočasných preparátů, mikroskopování rostlinných struktur a nákres těchto struktur. Během praktického cvičení se studenti seznámí s těmito tématikami: Rostlinná buňka a její součásti, Pletiva krycí, Savba stonku – pletiva vodivá, Stavba kořene, Stavba listu, Druhotné tloustnutí stonku.
Morfologická část klade důraz na představení tvarové a funkční diverzity rostlinných struktur. Studenti si během praktického cvičení osvojí práci s rostlinným materiálem pod binolupou, naučí se orientovat ve struktuře komplexnějších rostlinných útvarů (např. květy, plody, pasti masožravých rostlin) a propojí si konkrétní podobu rostlinných struktur s jejich ekologickým a evolučním významem.
