fyziologie

Jinan dvoulaločný je posledním žijícím zástupcem jinak vymřelé skupiny rostlin, která je výjimečná i tím, že v celé její evoluční historii nebyla dosud známa polyploidizace. Nedávno však byli objeveni v kultuře i monoploidní, triploidní a tetraploidní jedinci. Mým úkolem bylo získat základní data o morfologii listové epidermis, fyziologii a fenologii několika vybraných jedinců, která by mohla usnadnit jejich identifikaci a výběr pro další studium nebo případné šlechtění. Metody. U 36 rostlin jsem pozorovala strukturu epidermis svrchní a spodní strany listu (délku a šířku svěracích buněk průduchů, délku a šířku průduchové štěrbiny, hustotu, velikost, tvar a uspořádání epidermálních buněk a průduchů). Z těchto údajů jsem vypočítala maximální anatomickou vodivost (konduktanci) průduchů. U 15 pěstovaných jedinců jsem sledovala fenologii rašení a růstu listů a u 6 vybraných naměřila denní chod rychlosti fotosyntézy a vodivosti průduchů. Výsledky. Podařilo se mi najít další znaky, ve kterých se od sebe ploidie liší. U některých monoploidních a tetraploidních rostlin jsem na svrchní straně listu objevila průduchy nebo alespoň náznaky jejich tvorby, což by mohlo sloužit k určování těchto kultivarů. Monoploidní rostliny vykazují lepší fyziologické vlastnosti než ty diploidní, je tedy otázkou, co stojí za jejich horšími růstovými vlastnostmi v porovnání s diploidními. Ploidie pravděpodobně nemá vliv na fenologii rašení a růstu listů.

Cíle Podle dosavadních poznatků menší průduchy pohotověji a celkově lépe regulují výpar vody. Malé průduchy by tedy mohly být výhodnější pro rostliny rostoucí v suchém prostředí a rostliny vystavené dlouhodobému suchu. Cílem této práce je ověřit tuto hypotézu porovnáním vztahu mezi velikostí průduchů a jejich dalších vlastností s reakcemi 12 druhů na experimentální sucho na základě materiálu a výsledků ze SIGNAL biodiversity experimentu (Kreyling et al. 2017). Metody U každého druhu byla na dostupném materiálu změřena délka a šířka svěracích buněk, průduchové štěrbiny a počet a hustota průduchů. Z těchto údajů byl vypočítán objem průduchových buněk a maximální teoretická vodivost průduchů. Rezistence druhů k experimentálnímu suchu byla vyjádřena jako poměr hmotnosti jejich suché nadzemní biomasy po experimentálním suchu vzhledem ke kontrole. Výsledky Z měřených průduchových znaků korelovala rezistence vůči suchu pouze s maximální vodivostí průduchů u Fabaceae (negativně) a ostatních bylin (pozitivně). Jistý trend vykazovala i hustota průduchů. Oba tyto znaky souvisejí s velikostí průduchů a ta proto na rezistenci k suchu bud mít určitý vliv. Jeho jednoznačná detekce a pochopení by však vyžadovalo sledování většího množství druhů a zohlednění vlivu jejich dalších xeromorfních adaptací.

Práce shrnuje hlavní publikované poznatky o zásobních látkách, ve kterých jsou uloženy živiny v rostlinách. Zejména podává informace o výskytu zásobních forem uhlíku, fosforu a především dusíku, jejich transportu, využití a místech uložení v rostlině. Práce se zabývá důvody, proč si rostlina tvoří zásoby a z jakých anorganických či organických látek jsou zásoby v rostlině tvořeny. Dalším popisovaným tématem jsou podmínky, za jakých jsou zásoby rostlinou využívány. Největší část práce se zaměřuje na dusík, dusíkaté zásobní látky a procesy, kterých se účastní. Nejpodrobněji zpracovanou částí je ukládání dusíku ve formě zásobních proteinů, jejich syntéza, rozklad a místa uložení v rostlině. Dále popisuje také využití specializovaných vegetativních zásobních proteinů v reakci na působení abiotických či biotických faktorů v prostředí. V závěru práce je také uveden přehled základních metod, které se využívají při studiu zásobních proteinů v rostlinách. 

Práce shrnuje současné poznatky o dálkové signalizaci uplatňující se v rostlinách při nedostatku vody v půdě a následném stresu suchem. Cílem je popis mechanismů dálkové signalizace se zvláštním zaměřením na chemickou signalizaci a fytohormony, které se jí účastní. Hlavní pozornost je věnvána kyselině abscisové, cytokininům a etylénu a jejich metabolismu a účinkům na hospodaření s vodou v rostlině. Při popisu chemických signálů je pozornost také věnována pokusům o jejich řízené ovlivnění, které umožňuje lepší poznání mechanismů jejich účinku a otevírá cesty k jejich praktickému využití v zemědělství. Součástí práce je také popis hydraulické signalizace a dalších faktorů ovlivňujících chemickou signalizaci v rostlinách, mezi které patří např. mikroklimatické změny, nebo změna pH v pletivech rostlin. 

Změna hydraulické vodivosti xylému v závislosti na iontovém složení xylémové šťávy (tzv. iontový efekt) je důležitý, avšak málo prozkoumaný fyziologický mechanismus, který významným způsobem ovlivňuje dálkový transport vody v rostlinách. Velikost iontového efektu se v průběhu roku mění v závislosti na podmínkách prostředí a aktuálních požadavcích na zásobování nadzemních částí rostliny vodou, často se také mezidruhově liší. Ačkoliv mechanismus vyvolávající iontový efekt nebyl doposud zcela objasněn, mezidruhové rozdíly ve velikosti iontového efektu do značné míry souvisí s anatomickou stavbou xylému, zejména vodivých elementů. Tato diplomová práce se věnuje porovnání základních anatomických parametrů xylému větviček mezi vybranými druhy temperátních dřevin s rozdílnou pórovitostí dřeva (roztroušeně vs. kruhovitě pórovitá stavba xylému) a zkoumá spojitosti mezi těmito parametry a velikostí iontového efektu. Dále se tato práce zaměřuje na hledání rozdílů ve velikosti iontového efektu měřeného v průběhu roku mezi dřevinami s roztroušeně a kruhovitě pórovitou stavbou dřeva. Hydraulická měření nezbytná ke stanovení velikosti iontového efektu byla provedena na větvích tří druhů s roztroušeně pórovitou stavbou xylému (Acer pseudoplatanus, Carpinus betulus, Fagus sylvatica) a tří druhů s kruhovitě pórovitou stavbou xylému (Fraxinus excelsior, Quercus robur, Robinia pseudoacacia) v průběhu každého lichého měsíce. Anatomické analýzy byly současně provedeny na druzích A. pseudoplatanus, C. betulus, Q. robur a R. pseudoacacia. Anatomická pozorování naznačují, že vybraní zástupci s kruhovitě pórovitou stavbou dřeva mají cévy o větších průměrech a délce ve srovnání s druhy s roztroušeně pórovitou stavbou dřeva. Xylém druhů s kruhovitě pórovitou stavbou dřeva navíc obsahoval prokazatelně vyšší relativní podíl živých parenchymatických buněk (o 10 %) a větší kontaktní plochu mezi cévami a parenchymem (o 7 %). Pozitivní lineární závislosti mezi velikostí iontového efektu a (i) množstvím axiálního parenchymu, (ii) celkovým množstvím parenchymu v xylému, (iii) kontaktní plochou parenchymatických buněk s cévami a iv) relativním podílem kůry (která je z velké části tvořena živými parenchymatickými buňkami) naznačují, že stavba dřeva s vyšším podílem živých parenchymatických buněk může podmiňovat velikost iontového efektu. Zkoumání sezónních změn ve velikosti iontového efektu ukázalo, že iontový efekt je zejména v půběhu vegetační sezóny prokazatelně vyšší u druhů s kruhovitě pórovitou stavbou dřeva (o ~10 %). Výsledky této studie naznačují, že druhy s kruhovitě pórovitou stavbou dřeva by mohly využívat iontový efekt k rychlejší obnově vodivé kapacity xylému po zimě a celkovému zvýšení efektivity zásobování nadzemních částí vodou během vegetační sezóny.