Βασικές αρχές Φυτοτεχνολογίας (Κύριες λειτουργίες και ανάγκες του φυτού)

Φυσιολογία Φυτών λειτουργίες Τομέας των βιολογικών επιστημών που μελετά τις λειτουργίες του φυτικού κυττάρου και όλου του φυτού

ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ ΤΟΥ ΦΥΤΟΥ l Υδατικές Σχέσεις – Θρέψη l Διαχείριση Ενέργειας Αύξηση - Ανάπτυξη

ΕΝΟΤΗΤΑ: Υδατικές Σχέσεις - Θρέψη φυτικό κύτταρο Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτικό κύτταρο φυτό l Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτό (Διαπνοή-Εξάτμιση) l Φυσιολογία Θρέψης φυτών

Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτικό κύτταρο Αρχές της κίνησης του νερού l Μεταφορά μέσω μεμβρανών l Ενδοκύτωση και Εξωκύτωση l Μεταφορά μέσω πλασμοδεσμάτων

Χαμηλή συγκέντρωση διαλ. Ουσίας Υψηλή συγκέντρωση νερού Υψηλή συγκέντρωση διαλ. Ουσίας Χαμηλή συγκέντρωση νερού Εξίσωση συγκεντρώσεων Ωσμωση

Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτό (Εξατμισοδιαπνοή l Η κίνηση του νερού μέσα στο φυτό (Εξατμισοδιαπνοή) l Η κίνηση των ανόργανων θρεπτικών στοιχείων στο φυτό l Μετατόπιση : η κίνηση των ουσιών στο φλοίωμα

Φυσιολογία Θρέψης φυτών l Γενικές απαιτήσεις θρέψης l Λειτουργίες των ανοργάνων θρεπτικών συστατικών στα φυτά l Συγκεντρώσεις Θρεπτικών Συστατικών στα Φυτά l Κριτήρια για το απαραίτητο ενός θρεπτικού στοιχείου στα φυτά l Διαταραχές ανόργανης θρέψης Τροφοπενίες- Τοξικότητες l Αίτια εμφάνισης τροφοπενιών

Θρέψη φυτών l Γενικές απαιτήσεις θρέψης l Λειτουργίες των ανοργάνων θρεπτικών συστατικών στα φυτά

Γενικές απαιτήσεις θρέψης Γενικές απαιτήσεις θρέψης l Απαραίτητα Ανόργανα Θρεπτικά Συστατικά l Συγκεντρώσεις Θρεπτικών Συστατικών στα Φυτά

Κριτήρια για το απαραίτητο ενός θρεπτικού στοιχείου στα φυτά  Η έλλειψη του στοιχείου κάνει αδύνατη την συμπλήρωση του βιολογικού κύκλου του φυτού  Τα συμπτώματα της έλλειψης εξαφανίζονται με την χορήγηση του στοιχείου  Η απαίτηση του φυτού για το στοιχείο είναι “ειδική”, δηλαδή είναι αδύνατη η αντικατάστασή του από άλλο  Ο ρόλος του στοιχείου ή η άμεση επίδρασή του στο μεταβολισμό του φυτού να μπορεί να προσδιοριστεί

l Τροφοπενία = έλλειψη θρεπτικού στοιχείου l Τοξικότητα=περίσσεια θρεπτικού στοιχείου ΔΙΑΤΑΡΑΧΕΣ ΑΝΟΡΓΑΝΗΣ ΘΡΕΨΗΣ

Διαχείριση Ενέργειας ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαχείριση Ενέργειας Η ροή Ενέργειας l Φωτοσύνθεση l Αναπνοή (Κυτταρική)

Η ροή Ενέργειας l Η ροή ενέργειας l Οι νόμοι της θερμοδυναμικής l Ενζυμα και ζώντα συστήματα l Ενζυματικές διαδρομές l Ρύθμιση ενζυματικής δραστηριότητας l Ο ενεργειακός παράγοντας : ΑΤΡ

Η ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Tο ένα τρίτο της ηλιακής ενέργειας ανακλάται πίσω στο διάστημα Τα δύο τρίτα απορροφώνται από τη γη και μετατρέπονται σε θερμότητα Λιγότερο από 1% της ηλιακής ενέργειας αποτελεί την πηγή της δύναμης που κινεί τις διαδικασίες της ζωής. –Μετατροπή της ενέργειας ακτινοβολίας του ήλιου σε χημική και μηχανική ενέργεια

Η ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Μεταβολισμός Μεταβολισμός : το σύνολο των χημικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στα κύτταρα Καταβολισμός : οι βιοχημικές αντιδράσεις που έχουν σαν αποτέλεσμα τη διάσπαση ή υποβάθμιση των μορίων (αύξηση της εντροπίας - εξεργονικές) Αναβολισμός : οι βιοσυνθετικές αντιδράσεις (δημιουργία νέων μορίων - μείωση εντροπίας - ενδεργονικές)

ΕΝΖΥΜΑ ΚΑΙ ΖΩΝΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ ΣΤΙΣ ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ Δρουν ως Βιοκαταλύτες Εξασφαλίζουν την ήπια διαχείριση της ενέργειας

Ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ : ΑΤΡ Τριφωσφορική αδενοσίνη = ΑΤΡ (Αdenosine TriPhosphate)

Φωτοσύνθεση l Γενική ανασκόπηση της φωτοσύνθεσης l Φύση του Φωτός l Χρωστικές l Οι αντιδράσεις φωτός l Οι αντιδράσεις σκότους l Φωτοαναπνοή

Φωτοσύνθεση Ιστορικά στοιχεία  Αριστοτέλης  J. B. van Helmont ( )  J. Pristley (1771)  J. Ingenhausz (1796)  nCO 2 + nH 2 O + φως (CH 2 O) n + nO 2 6CO H 2 O + φως C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O

Πείραμα Van Helmont

Πείραμα Pristley

Φωτοσύνθεση Γενική (συνοπτική) αντίδραση 6CO H 2 O + φως C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O

Φωτεινή φάση l ΔΕΣΜΕΥΕΤΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ l Φωτόλυση Η 2 Ο l Φωτοφωσφορυλίωση l Παραγωγή ΑΤΡ και NADPH 2

Σκοτεινή φάση (Δέσμευση άνθρακα) στα C3 φυτά Πορεία αντιδράσεων δέσμευσης C στα C3 Φυτά (Κύκλος CALVIN) l 1,5-διφωσφορική ριβουλόζη (RuBP) + CO2 l Kαρβοξυλάση της RuBP (Rubisco) l Ενδιάμεση ένωση 6 ανθράκων l 3-φωσφορικός εστέρας Γλυκερινικού οξέως (PGA) l 3-φωσφορική Γλυκεριναλδεϋδη l ΣΥΝΘΕΣΗ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ + RuBP

Αναπνοή (Κυτταρική) l Γλυκόλυση l Διαδρομή υπό αερόβιες συνθήκες l Διαδρομή υπό αναερόβιες συνθήκες

ΑΝΑΠΝΟΗ Η αναπνοή είναι η κυτταρική βιοχημική διαδικασία, με την οποία αποδεσμεύεται η ενέργεια των υδατανθράκων, μεταφέρεται στο ΑΤΡ και έτσι καθίσταται διαθέσιμη για τις άμεσες ενεργειακές απαιτήσεις του κυττάρου. C 6 H 12 O 6 + 6O 2  6CO 2 + 6H 2 O Kcal/mole

ΑΝΑΠΝΟΗ ΣΕ ΤΡΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΦΑΣΕΙΣ: Γλυκόλυση Διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης (6 άνθρακες) σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέως (2x3 άνθρακες) Kύκλος του Krebs Διάσπαση πυροσταφυλικού, έκλυση CO 2 Aλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Παραγωγή H 2 O

Αύξηση - Ανάπτυξη ΕΝΟΤΗΤΑ: Αύξηση - Ανάπτυξη Ρύθμιση της αύξησης και ανάπτυξης των φυτών - φυτορμόνες l Επίδραση εξωτερικών παραγόντων στην ανάπτυξη του φυτού

ΑΥΞΗΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ Απλοί Ορισμοί : Αύξηση : Η αύξηση της μάζας του φυτού που οφείλεται στην διαίρεση και στο μεγάλωμα του κυττάρου Ανάπτυξη : Το σύνολο των διεργασιών που οδηγούν από το αρχικό κύτταρο (ζυγώτης) στο διαμορφωμένο φυτικό σώμα (αύξηση, κυτταρική διαφοροποίηση και μορφογέ- νεση) Διαφοροποίηση : Σχηματισμός κυττάρων εξειδικευμένων σε μορφή, μέγεθος, περιεχόμενο και λειτουργική δράση Μορφογένεση : Δημιουργία ιστών και οργάνων

Φάσεις κυτταρικής αύξησης l Εμβρυώδης ή πλασματική αύξηση (αύξηση πρωτοπλασματικής μάζας του κυττάρου έως το μέγεθος του μητρικού) l Αύξηση τανύσεως (σημαντική πρόσληψη νερού, σχημ. χυμοτόπιου, αύξηση όγκου) l Αύξηση διαφοροποίησης (έως τον εφοδι- ασμό με τα κατάλληλα μορφολογικά και φυσιολογικά γνωρίσματα για την λειτουργική δράση του)

Ο τρόπος αύξησης ελέγχεται σε τρία επίπεδα l ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ : Γονιδιακός έλεγχος l ΔΙΑΚΥΤΤΑΡΙΚΟ : Ορμονικός έλεγχος l ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ : Περιβαλλοντικός έλεγχος (Φως, Θερμοκρασία, Νερό, Θρεπτικά στοιχεία, Αέρας)

Ρυθμιστές αύξησης των φυτών l Ενεργές ουσίες (ή Δραστικές ουσίες) l Βιταμίνες (προσθετικές ομάδες ή συνυποστρώματα ενζύμων) l Ορμόνες (ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση γονιδίων) –Φυτορμόνες (ή Φυτορρυθμιστικές ουσίες) Plant Growth Regulators (PGRs)

Φυτορρυθμιστικές ουσίες l Γενικός ορισμός : –Οργανικές ουσίες που σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις προάγουν, παρεμποδίζουν ή τροποποιούν μερικά ποσοτικά ή ποιοτικά χαρακτηριστικά της αύξησης – Κατηγορίες : l Φυσικοί ρυθμιστές αύξησης (Φυτορμόνες) l Συνθετικοί ρυθμιστές αύξησης

Φυσικοί ρυθμιστές αύξησης (Φυτορμόνες) l Ορισμός : –Οργανικές ουσίες που παράγονται σε ορισμένα μέρη του φυτού, μεταφέρονται σε άλλα μέρη του φυτού και εκεί, σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις προάγουν, παρεμποδίζουν ή τροποποιούν μερικά ποσοτικά ή ποιοτικά χαρακτηριστικά της αύξησης l Σημαντικές κλάσεις Φυσικών Φυτορμονών : –Αυξίνες –Γιβερελλίνες –Κυτοκινίνες –Αιθυλένιο –ΑΒΑ

Ταξινόμηση των φυτορρυθμιστικών ουσιών l Αυξίνη l Γιββερελίνες l Κυτοκινίνες l Αιθυλένιο l ΑΒΑ l Μορφακτίνες l Επιβραδυντές αύξησης

l Παρεμποδιστές αύξησης l Γαμετοκτόνα l Καταστροφείς των κορυφαίων βλαστών l Ουσίες που προκαλούν αποκόλληση φυτικών οργάνων l Αποξηραντικά l Αντιδιαπνευστικά

Επίδραση εξωτερικών παραγόντων στην ανάπτυξη του φυτού l Οι τροπισμοί l Ημερήσιες περιοδικές κινήσεις l Φωτοπεριοδισμός l Η χημική βάση του φωτοπεριοδισμού l Ορμονικός έλεγχος της άνθισης l Λήθαργος l Το ψύχος και η άνθιση l Ανταπόκριση των φυτων στο άγγιγμα

Εξωτερικοί παράγοντες και αύξηση του φυτού l Παράγοντες που επηρεάζουν τον τρόπο αύξησης και τις κινήσεις των φυτών –Φως –Θερμοκρασία –Βαρύτητα –Μηχανικός ερεθισμός –Χημικές ουσίες κλπ.

Οι τροπισμοί l ΟΡΙΣΜΟΣ : –Τροπισμός είναι η αυξητική ανταπόκριση του φυτού που περιλαμβάνει κάμψη ή στροφή ενός φυτικού μέρους προς ή αντίθετα σε ένα εξωτερικό ερέθισμα.

Οι τροπισμοί l Θετικός και αρνητικός τροπισμός –Φωτοτροπισμός (Κ30, 150, 152) –Ηλιοτροπισμός (Κ151) –Γεωτροπισμός (ή τροπισμός βαρύτητας) (Κ153,154,155, Κρ8-4) –Θιγμοτροπισμός (ή απτοτροπισμός) (Κ158) –Χημειοτροπισμός (Κ156) –Υδροτροπισμός (Κ157)

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Φυσιολογία Φυτών ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ l Υδατικές Σχέσεις – Θρέψη l Διαχείριση Ενέργειας Αύξηση - Ανάπτυξη

Φυσιολογία Φυτών ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ l ΝΕΡΟ (Διακίνηση – Μεταφορά) l ΕΝΕΡΓΕΙΑ (Διαχείριση) l Αύξηση – Ανάπτυξη