"Fizjologia roślin"

Spis treści

Wstęp – Jan Kopcewicz, Stanisław Lewak 14

1. Podstawy procesów życiowych 18

1.1. Organizacja strukturalno-funkcjonalna rośliny – Krzysztof Jaworski, Andrzej Tretyn 20

1.1.1. Komórka roślinna 20

1.1.2. Struktury ponadkomórkowe 56

1.1.3. Współzależność struktury i funkcji 73

Literatura uzupełniająca 75

1.2. Podstawy metaboliczne – Stanisław Lewak, Agnieszka Gniazdowska 76

1.2.1. Reakcje samorzutne 77

1.2.2. Magazynowanie i przenoszenie energii metabolicznej 78

1.2.3. Reakcje fotochemiczne i fotobiologiczne 79

1.2.4. Reakcje utleniania i redukcji 83

1.2.5. Reakcje enzymatyczne 88

1.2.6. Regulacja metaboliczna 89

1.3. Podstawy molekularne – Stanisław Lewak, Agnieszka Gniazdowska 95

Literatura uzupełniająca 95

1.3.1. Struktura genu 97

1.3.2. Informacyjne RNA 99

1.3.3. Synteza białka i przekształcenia potranslacyjne 100

1.3.4. Informacja zawarta w genomie 102

1.4. Regulacja procesów fizjologicznych przez czynniki endogenne – Adriana Szmidt-Jaworska, Jacek Kęsy 103

Literatura uzupełniająca 103

1.4.1. Wprowadzenie 103

1.4.2. Ogólna charakterystyka działania hormonów roślinnych 104

1.4.3. Szczegółowa charakterystyka poszczególnych grup hormonów 108

1.4.4. Współdziałanie hormonów w realizacji procesów fizjologicznych 135

1.5. Regulacja procesów wzrostu i rozwoju przez czynniki środowiskowe – Halina Gabryś 136

Literatura uzupełniająca 136

1.5.1. Warunki świetlne 137

1.5.2. Warunki termiczne 149

1.5.3. Działanie pola grawitacyjnego 151

1.5.4. Oddziaływanie innych roślin – allelopatia 154

1.6. Przekazywanie informacji – Krzysztof Jaworski 157

Literatura uzupełniająca 157

1.6.1. Przekazywanie sygnałów w komórkach roślinnych 157

1.6.2. Receptory 159

1.6.3. Transdukcja sygnału 163

Literatura uzupełniająca 177

2. Gospodarka wodna – Halina Gabryś 178

2.1. Szczególne właściwości wody decydujące o jej funkcjach biologicznych 180

2.2. Transport wody na małe odległości – dyfuzja i osmoza 182

2.3. Potencjał wodny 185

2.3.1. Potencjał wodny komórek roślinnych a wymiana wody z otoczeniem 187

2.4. Transport wody w skali całej rośliny 189

2.4.1. Możliwości pobierania przez roślinę wody z gleby 189

2.4.2. Pobieranie wody 191

2.4.3. Przemieszczanie się wody w korzeniu 193

2.4.4. Transport wody w ksylemie 194

2.4.5. Siły działające w ciągach przewodzących 195

2.4.6. Opory w transporcie wody 197

2.5. Transpiracja i ruch szparkowy 198

2.5.1. Ruchy aparatów szparkowych 200

Literatura uzupełniająca 204

3. Odżywianie mineralne – Maria Szymańska, Barbara Hawrylak-Nowak 206

3.1. Wprowadzenie 208

3.2. Składniki mineralne w roślinie 208

3.2.1. Zawartość i dystrybucja 209

3.2.2. Klasyfikacja i kryteria podziału 211

3.3. Funkcje fizjologiczne składników mineralnych 214

3.3.1. Makroelementy 214

3.3.2. Mikroelementy 218

3.3.3. Pierwiastki pożądane (korzystne) 222

3.4. Choroby fizjologiczne roślin powodowane niedoborem niezbędnych składników mineralnych 223

3.5. Gleba jako źródło składników mineralnych 225

3.5.1. Fizykochemiczne właściwości gleby 225

3.5.2. Biologiczna aktywność gleby 227

3.6. Pobieranie i transport składników mineralnych 231

3.6.1. Pobieranie przez korzeń 231

3.6.2. Pobieranie przez organy nadziemne 236

3.6.3. Transport składników mineralnych 237

3.7. Pobieranie oraz asymilacja azotu i siarki 239

3.7.1. Azot 239

3.7.2. Siarka 245

3.8. Współzawodnictwo jonów w procesie pobierania 248

3.9. Wpływ czynników środowiskowych na odżywianie mineralne roślin 249

Literatura uzupełniająca 251

4. Przemiany związków organicznych i energii u roślin 254

4.1. Fotosynteza i chemosynteza – Kazimierz Strzałka 256

4.1.1. Rodzaje plastydów i budowa chloroplastów 256

4.1.2. Budowa i funkcja błon fotosyntetycznych 261

4.1.3. Wiązanie dwutlenku węgla w fotosyntezie 276

4.1.4. Fotooddychanie 285

4.1.5. Wymiana substancji między chloroplastem a cytozolem 289

4.1.6. Fizjologiczne i ekologiczne aspekty fotosyntezy 291

4.1.7. Fotosynteza a efekt cieplarniany 298

4.1.8. Reakcje fotosyntezy u bakterii 300

4.1.9. Sztuczne układy naśladujące fotosyntezę, alternatywne źródła energii 305

4.1.10. Chemosynteza 308

Literatura uzupełniajaca 315

4.2. Transport i dystrybucja asymilatów w roślinie – Iwona Ciereszko 316

4.2.1. Wprowadzenie 316

4.2.2. Kierunek i rodzaje transportu asymilatów 316

4.2.3. Donory i akceptory – typy i zróżnicowanie 318

4.2.4. Struktura i funkcje floemu 319

4.2.5. Synteza fotoasymilatów w liściach i transport do floemu 327

4.2.6. Transport floemowy asymilatów 329

4.2.7. Czynniki wpływające na transport i dystrybucję asymilatów 334

4.3. Procesy anaboliczne – Kazimierz Strzałka 338

Literatura uzupełniająca 338

4.3.1. Drogi syntezy cukrowców 338

4.3.2. Drogi syntezy lipidów 345

4.3.3. Drogi syntezy aminokwasów 353

4.3.4. Drogi syntezy nukleotydów 355

4.3.5. Synteza i degradacja chlorofilu 362

4.3.6. Synteza metabolitów wtórnych 368

4.3.7. Terpenoidy 370

4.3.8. Związki fenolowe 380

4.3.9. Metabolity wtórne zawierające azot 386

4.4. Procesy oddechowe – Halina Gabryś, Anna M. Rychter 393

Literatura uzupełniająca 393

4.4.1. Główne substraty oddechowe i ich mobilizacja 394

4.4.2. Glikoliza 396

4.4.3. Fermentacje 399

4.4.4. Szlak pentozofosforanowy i jego powiązanie z glikolizą 401

4.4.5. Struktura i funkcja mitochondriów roślinnych 403

4.4.6. Metabolizm związków węgla w mitochondriach 404

4.4.7. Mitochondrialny łańcuch transportu elektronów i fosforylacja oksydacyjna 411

4.4.8. Regulacja procesów oddechowych 418

4.4.9. Rola mitochondriów w utrzymaniu równowagi oksydoredukcyjnej (homeostazy redoks) komórki 420

4.4.10. Katabolizm lipidów 421

4.4.11. Fizjologia oddychania 423

4.5. Energetyka komórki roślinnej – Halina Gabryś 429

Literatura uzupełniająca 429

4.5.1. Energia swobodna reakcji chemicznej i jej związek ze stałą równowagi 429

4.5.2. Nośniki energii metabolicznej 433

4.5.3. Energetyczne aspekty reakcji oksydoredukcyjnych 436

4.5.4. Światło jako źródło energii dla roślin 437

4.5.5. Przekształcanie energii w błonach roślinnych 437

4.5.6. Przenoszenie energii między przedziałami komórki 439

4.5.7. Energetyczne koszty procesów biochemicznych i transportu 440

Literatura uzupełniająca 441

5. Wzrost i rozwój 442

5.1. Wprowadzenie – Jan Kopcewicz 444

5.2. Mechanizmy wzrostu i rozwoju – Andrzej Tretyn, Adriana Szmidt-Jaworska 445

5.2.1. Embriogeneza – powstawanie pierwotnego planu budowy rośliny 446

5.2.2. Wzrost roślin 452

5.2.3. Różnicowanie 458

5.2.4. Rozwój i morfogeneza roślin 463

5.2.5. Rozwój a morfogeneza – podsumowanie 469

5.3. Kiełkowanie nasion – Stanisław Lewak, Agnieszka Gniazdowska 472

Literatura uzupełniająca 472

5.3.1. Struktura i skład chemiczny nasion 473

5.3.2. Przebieg kiełkowania i jego regulacja 475

5.3.3. Procesy zachodzące podczas kiełkowania 482

5.3.4. Żywotność i wigor nasion 486

5.4. Rozwój wegetatywny – Jan Kopcewicz, Adriana Szmidt-Jaworska 489

Literatura uzupełniająca 489

5.4.1. Rozwój organów wegetatywnych 490

5.4.2. Mechanizmy wegetatywnego rozwoju roślin 498

5.4.3. Zjawiska korelacyjne w morfogenezie roślin 507

5.4.4. Regeneracja i rozmnażanie wegetatywne roślin 508

5.5. Rozwój generatywny – Jan Kopcewicz, Adriana Szmidt-Jaworska 512

Literatura uzupełniająca 512

5.5.1. Ogólna charakterystyka kwitnienia 512

5.5.2. Mechanizmy kwitnienia 525

5.5.3. Ewokacja kwitnienia 537

5.5.4. Rozwój kwiatu 541

5.5.5. Rozwój nasiona i owocu 543

Literatura uzupełniająca 546

5.6. Spoczynek roślin – Stanisław Lewak, Agnieszka Gniazdowska 547

5.6.1. Spoczynek drzew 549

5.6.2. Spoczynek nasion 551

5.6.3. Spoczynek innych organów 554

5.6.4. Mechanizmy spoczynku 554

5.6.5. Reaktywne formy tlenu (RFT) i azotu (RNS) w regulacji spoczynku i kiełkowania nasion 558

Literatura uzupełniająca 560

5.7. Starzenie się roślin – Jan Kopcewicz, Adriana Szmidt-Jaworska 561

5.7.1. Ogólna charakterystyka starzenia się roślin 561

5.7.2. Starzenie się organów 564

5.7.3. Mechanizmy starzenia się roślin 575

5.8. Rytmy biologiczne roślin – Jan Kopcewicz, Adriana Szmidt-Jaworska 578

Literatura uzupełniająca 578

5.8.1. Ogólna charakterystyka rytmów 578

5.8.2. Mechanizmy zjawisk rytmicznych 584

5.9. Ruchy roślin – Jan Kopcewicz, Adriana Szmidt-Jaworska 590

Literatura uzupełniająca 590

5.9.1. Procesy bodźcowe i pobudzenie 590

5.9.2. Typy ruchów 592

Literatura uzupełniająca 604

6. Fizjologia stresu – Adriana Szmidt-Jaworska, Jarosław Tyburski 606

6.1. Wprowadzenie 608

6.1.1. Stres i jego skutki 608

6.1.2. Modele opisujące reakcje stresowe 610

6.2. Reakcje roślin na abiotyczne czynniki środowiska 613

6.2.1. Stres oksydacyjny i ochrona antyoksydacyjna – „wspólny mianownik” wszystkich stresów 613

6.2.2. Odpowiedź roślin na stresy abiotyczne 616

6.2.3. Pamięć o stresie i torowanie reakcji na stres 633

6.3. Reakcje roślin na biotyczne czynniki środowiska 635

6.3.1. Odpowiedź roślin na patogeny 635

6.3.2. Odpowiedź roślin na szkodniki 644

6.3.3. Odpowiedź roślin na rośliny pasożytnicze 646

6.4. Stres wieloczynnikowy u roślin – podsumowanie 648

Literatura uzupełniająca 650

7. Fizjologiczne i biotechnologiczne podstawy produktywności roślin – Jarosław Tyburski 652

7.1. Wyzwania stojące przed współczesnym rolnictwem 654

7.2. Efektywność fotosyntezy i jej wpływ na produktywność roślin uprawnych 655

7.2.1. Cykl Calvina-Bensona 656

7.2.2. Wpływ fotooddychania na produktywność roślin i strategie redukowania strat związanych z tym procesem 658

7.2.3. Fotosyntetyczny transport elektronów (PET) 665

7.2.4. Usprawnianie aktywności katalitycznej rubisco 665

7.3. Wykorzystanie zasobów wody a plonowanie roślin 672

7.3.1. Wskaźnik wykorzystania wody 673

7.3.2. Zwiększanie efektywności wykorzystania wody za pomocą technik biotechnologicznych 675

7.4. Efektywność wykorzystania azotu 677

7.4.1. Pobieranie i przyswajanie azotu 678

7.4.2. Remobilizacja azotu 679

7.4.3. Percepcja azotu i morfologiczne reakcje systemu korzeniowego na jego dostępność 680

7.4.4. Strategie usprawniania NUE 680

7.5. Optymalizowanie gospodarowania energią w celu ograniczenia strat plonu spowodowanych oddychaniem 683

7.5.1. Obniżenie kosztu degradowania i ponownej syntezy białek 685

7.5.2. Zastąpienie energetycznie kosztownych szlaków metabolicznych przemianami o obniżonym zapotrzebowaniu na energię 685

7.5.3. Wygaszenie jałowych cykli metabolicznych 685

7.6. Regulacja struktury i procesów rozwojowych roślin jako czynniki determinujące wielkość plonu 687

7.6.1. Regulacja architektury rośliny uprawnej w celu zwiększenia plonu 688

7.6.2. Cechy anatomiczne liścia jako czynnik wpływający na wydajność fotosyntezy i produktywność rośliny 693

7.6.3. Struktura wiązek przewodzących liścia jako czynnik współdecydujący o produktywności rośliny 694

7.7. Wpływ globalnych zmian klimatycznych na produktywność roślin uprawnych 696

7.8. Podsumowanie 699

Literatura uzupełniająca 700

Skorowidz 702