Practical training from plant ecophysiology - MB130T22

• Title: Praktické cvičení z ekofyziologie rostlin
• Czech title: Praktické cvičení z ekofyziologie rostlin
• Guaranteed by: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2021
• Semester: summer
• E-Credits: 2
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:0/1, C [TS]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: 5
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.
• Teacher(s): prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.; Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.; Mgr. Eva Neuwirthová, Ph.D.
• Class: Portable Photosynthesis System; Zařízení na měření vodního potenciálu - Schollande; Přenosný senzor pro měření rostlinných barviv
• Is incompatible with: MB130P09

Annotation

English

Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (07.02.2022)

Practical training to the lecture Ecological functions of plants in ecosystems (MB130P22 and MB130P90).

Czech

Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (07.02.2022)

Praktické cvičení z ekofyziologie rostlin dá studentům základy ke způsobu terénního a laboratorního výzkumu fyziologického stavu rostlin založeném na terénních odběrech. Během cvičení se studenti naučí, jak správně odebírat rostlinný materiál pro terénní studie měření, naučí se ovládat řadu metod a přístrojů pro určení fyziologického stavu rostlin, naměří si experimentální hodnoty u vlastnoručně odebraného materiálu a závěrem připraví prezentaci se závěry svých analýz.
Praktická cvičení budou probíhat v Botanické zahradě PřF UK a laboratorní měření v laboratoři týmu Ekofyziologie rostlin prof. Albrechtové. (Katedra experimentální biologie rostlin, Viničná 5, dveře 207) Téma praktického cvičení: Vybrané metody pro monitoring fyziologického stavu a vitality městských stromů. Materiál – jehličnan - smrk (jakýkoliv druh v botanické zahradě či okolí) a opadavý strom líp apod.
Soupis úloh:
Úloha 1: Vitalita Smrku ztepilého
1a) Stanovení vitality na základě kritérií vývojových směrů pupenů
1b) Odhad obsahu chlorofylu v jehlicích na základě poměru fluorescence v 735 a 700 nm
Úloha 2:Vztah biofyzikálních parametrů listů Lípy srdčité k jejich optickým vlastnostem
2a) Stanovení relativního obsahu vody (RWC), specifické listové plochy (SLA), relativního obsahu chlorofylu pomocí příručního chlorofylometru (hodnoty SPAD), stanovení antokyanů pomocí kapesního přístroje (CCM-100)
2b) Porovnání biofyzikálních parametrů listu z úlohy 2a s jeho optickými vlastnostmi, měření spektroradiometrem
2c) Denní dynamika vodního potenciálu (VP), stanovení VP pomocí Scholanderovy tlakové komory
Úloha 3: Srovnání fotosyntetické aktivity slunných a stinných listů pomocí gazometrického systému TARGAS

Zájemcům bude nabídnuta možnost participovat v terénním odběru v letních měsících v rámci řešeného grantového projektu.

Praktikum je plánováno na 13 hodin v semestru a bude probíhat ve 3 týdnech.

Dovednosti, které si studenti osvojí:
1. Zásady správného a úspěšného terénního odběru listoví,
2. Stanovení strukturálních parametrů vázaných na suchou hmotnost listu: Čerstvá hmotnost listu (FW), plocha listu (A), suchá hmotnost listu (DW), Listová hmotnost na plochu (LMA), Specifické listové plochy (SLA), Obsah sušiny v listu (LDMC), Obsah vody (LWC), množství vody na jednotku plochy (EWT). Případně určení relativního obsahu vody (RWC).
3. Stanovení vodního potenciálu: Pomocí Scholanderovy tlakové komory bude zjištěn vodní potenciál rostlin, vypovídající o hospodaření vody rostlinou.
4. Pozorování vitality stromů na základě kritéria vývojových směrů pupenů: Počítání pupenů s a bez růstového potenciálu a dosazení do vzorce – vizualizace vitality stromu
5. Detekce obsahu pigmentů (chlorofylu a antokyanů) s využitím kontaktních kapesních přístrojů (SPAD, CCM-300, CCM-100,),
6. Měření optických vlastností na úrovni listu pomocí spektroradiometru s kontaktní sondou: výpočet vegetačních indexů (VI) ze spektrální křivky vegetace. Cíl: Zobrazení spektrální křivky, výběr vhodného indexu pro odhad chlorofylu, LMA a EWT (nebo jiného vodního parametru), tvorba vztahu VI s biofyzikálními parametry z úlohy 2a) (Obsahem chlorofylu,SLA, obsahem vody.
7.Meření rychlosti fotosyntézy, gazometrický systém TARGAS

Literature

Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (18.02.2021)

Albrechtová, J., Kupková, L., Campbell, P.K.E., 2017. Metody hodnocení fyziologického stavu smrkových porostů, Geographica. ed. Česká geografická společnost, Praha.

Croft, H., Chen, J.M., Zhang, Y., 2014. The applicability of empirical vegetation indices for determining leaf chlorophyll content over different leaf and canopy structures. Ecological Complexity 17, 119–130. https://doi.org/10.1016/j.ecocom.2013.11.005

Neuwirthová, E., Lhotáková, Z., Albrechtová, J., 2017. The Effect of Leaf Stacking on Leaf Reflectance and Vegetation Indices Measured by Contact Probe during the Season. Sensors 17, 1202. https://doi.org/10.3390/s17061202

Main, R., Cho, M. A., Mathieu, R., O’Kennedy, M. M., Ramoelo, A., & Koch, S. (2011). An investigation into robust spectral indices for leaf chlorophyll estimation. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 66(6), 751-761.

Coste, S., Baraloto, C., Leroy, C., Marcon, É., Renaud, A., Richardson, A.D., Roggy, J.-C., Schimann, H., Uddling, J., Hérault, B., 2010. Assessing foliar chlorophyll contents with the SPAD-502 chlorophyll meter: a calibration test with thirteen tree species of tropical rainforest in French Guiana. Ann. For. Sci. 5.

Dong, T., Shang, J., Chen, J.M., Liu, J., Qian, B., Ma, B., Morrison, M.J., Zhang, C., Liu, Y., Shi, Y., Pan, H., Zhou, G., 2019. Assessment of Portable Chlorophyll Meters for Measuring Crop Leaf Chlorophyll Concentration 20.

Donnelly, A., Yu, R., Rehberg, C., Meyer, G., Young, E.B., 2020. Leaf chlorophyll estimates of temperate deciduous shrubs during autumn senescence using a SPAD-502 meter and calibration with extracted chlorophyll. Annals of Forest Science 77, 30. https://doi.org/10.1007/s13595-020-00940-6

Jifon, J.L., Syvertsen, J.P., Whaley, E., 2005. Growth Environment and Leaf Anatomy Affect Nondestructive Estimates of Chlorophyll and Nitrogen in Citrus sp. Leaves. jashs 130, 152–158.https://doi.org/10.21273/JASHS.130.2.152

Kuhlgert, S., Austic, G., Zegarac, R., Osei-Bonsu, I., Hoh, D., Chilvers, M.I., Roth, M.G., Bi, K., TerAvest, D., Weebadde, P., Kramer, D.M., 2016. MultispeQ Beta: a tool for large-scale plant phenotyping connected to the open PhotosynQ network. R. Soc. open sci. 3, 160592. https://doi.org/10.1098/rsos.160592

Lhotáková, Z., Albrechtová, J., 2017. 12. Nespecifické indikátory fyziologického stavu listoví: laboratorní biochemické analýzy, in: Metody Hodnocení Fyziologického Stavu Smrkových Porostů. Česká geografická společnost, Praha, pp. 161–157.

Morley, P.J., Jump, A.S., West, M.D., Donoghue, D.N.M., 2020. Spectral response of chlorophyll content during leaf senescence in European beech trees. Environ. Res. Commun. 2, 071002. https://doi.org/10.1088/2515-7620/aba7a0

Pereyra, M.S., Davidenco, V., Núñez, S.B., Argüello, J.A., 2014. Chlorophyll content estimation in oregano leaves using a portable chlorophyll meter: relationship with mesophyll thickness and leaf age. Rev. Agronomía & Ambiente 34(1-2): 77-84.
Silla Fernando, Ana, G.-G., González-Molina M^a Esther, Mediavilla Sonia, Escudero Alfonso, 2010. Estimation of chlorophyll in Quercus leaves using a portable chlorophyll meter: effects of species and leaf age. Ann. For. Sci. 7.

Uddling, J., Gelang-Alfredsson, J., Piikki, K., Pleijel, H., 2007. Evaluating the relationship between leaf chlorophyll concentration and SPAD-502 chlorophyll meter readings. Photosynth. Res. 91, 37–46.https://doi.org/10.1007/s11120-006-9077-5

Literaturu na městské stromy dodáme před praktikem. 

 

Chlorofylmetry:
· https://www.optisci.com/assets/ccm-300_brochure.pdf
· https://www.force-a.com/wp-content/uploads/2019/09/BROCHURE-DUALEX-1.pdf
·https://www5.konicaminolta.eu/fileadmin/content/eu/Measuring_Instruments/2_Products/1_Colour_Measurement/6_Chlorophyll_Meter/PDF/Spad502plus_EN.pdf
· https://help.photosynq.org/instruments/multispeq-v2.0.html#getting-started

 

-IDB=Index DataBase = https://www.indexdatabase.de/ )

 

 

Requirements to the exam

Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (07.02.2022)

Podmínkou udělení zápočtu je prezentace vysledků měření a odevzdání vypracovaných protokolů.

Syllabus

Last update: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D. (07.02.2022)

Soupis úloh:

Úloha 1: Vitalita Smrku ztepilého

1a) Stanovení vitality na základě kritérií vývojových směrů pupenů

1b) Odhad obsahu chlorofylu v jehlicích na základě poměru fluorescence v 735 a 700 nm

Úloha 2:Vztah biofyzikálních parametrů listů Lípy srdčité k jejich optickým vlastnostem

2a) Stanovení relativního obsahu vody (RWC), specifické listové plochy (SLA), relativního obsahu chlorofylu pomocí příručního chlorofylometru (hodnoty SPAD), stanovení antokyanů pomocí kapesního přístroje (CCM-100)

2b) Porovnání biofyzikálních parametrů listu z úlohy 2a s jeho optickými vlastnostmi, měření spektroradiometrem

2c) Denní dynamika vodního potenciálu (VP), stanovení VP pomocí Scholanderovy tlakové komory

Úloha 3: Srovnání fotosyntetické aktivity slunných a stinných listů pomocí gazometrického systému TARGAS

                Zájemcům bude nabídnuta možnost participovat v terénním odběru v letních měsících v rámci řešeného grantového projektu.

Praktikum je plánováno na 13 hodin v semestru a bude probíhat ve 3 týdnech.
• V 1. týdnu: přednáška (2 vyučovací hodiny) o základech měření markerů fyziologického stavu rostlin - "big picture" - ekofyziologie a spektroskopie na různých úrovních, využití „leaf traits“ pro ekofyziologický výzkum. Zadání literatury ke samostudiu a zadání tématu (projektu) cvičení, aby bylo zřejmo, na co se v zadané literatuře soustředit.
• V 2. týdnu: 3x3 vyučovací hodiny (možná i více na dokončení analýz) – odběry v Botanické zahradě, měření.
• V 3. týdnu: 2 vyučovací hodiny: závěrečné prezentace studentských výsledků