Fizjologia roślin

Ukończone kursy z zakresu biologii funkcjonalnej roślin, podstawowe kursy biochemii, genetyki i mikrobiologii

przedmiot obligatoryjny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (60 h):

- udział w wykładach - 20 h

- udział w ćwiczeniach laboratoryjnych - 40 h

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (115 h.):

- przygotowanie do ćwiczeń - 30 h

- przygotowanie do kolokwiów - 40 h

- przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 45 h

Łącznie 175 h (7 ECTS)

Łącznie: 175 godz. (7 ECTS)

W1 - opisuje procesy fizjologiczne u roślin; K_W06, K_W15

W2 - wyjaśnia podstawowe pojęcia związane z gospodarką wodną i mineralną, fotosyntezą, oddychaniem, transportem, procesami wzrostu i rozwoju roślin; K_W01

W3 - zna podstawy strukturalno-funkcjonalne, metaboliczne i molekularne procesów fizjologicznych oraz mechanizmy regulacji tych procesów przez czynniki endogenne; K_W02

W4 - ma podstawowa wiedzę z zakresu fizjologii roślin wykorzystywaną w badaniach nad mechanizmami funkcjonowania roślin; K_W07

W5 - objaśnia wpływ czynników środowiskowych na przebieg poszczególnych procesów fizjologicznych u roślin; K_W06

W6 - zna podstawowe techniki i narzędzia badawcze umożliwiające badanie wybranych procesów fizjologicznych u roślin; K_W23

U1 - wykorzystuje wiedzę z zakresu fizjologii w analizie podstawowych procesów fizjologicznych i mechanizmach funkcjonowania rośliny; K_U02

U2 - potrafi wyjaśnić przyczyny i skutki zachodzenia wybranych procesów fizjologicznych i wymienić czynniki na nie wpływające; K_U02

U3 - stawia poprawne hipotezy naukowe oparte na logicznym rozumowaniu. Na podstawie obserwowanych objawów morfologicznych potrafi ocenić stan fizjologiczny rośliny i rozpoznać możliwe przyczyny obserwowanych nieprawidłowości; K_U12

U4 -przygotowuje materiał roślinny i zwierzęcy do doświadczeń, przeprowadza pomiary w laboratorium w obecności opiekuna i interpretuje obserwacje, a na ich podstawie wyciąga poprawne wnioski; K_U03, 05, 10, 15

U5 - wykazuje umiejętność czytania ze zrozumieniem literatury fachowej w języku polskim i angielskim; K_U14

K1 - pogłębia wiedzę poprzez szukanie dodatkowych informacji w publikacjach naukowych; K_K01, 11

K2 - racjonalnie i krytycznie podchodzi do informacji uzyskanych z literatury naukowej; K_K02

K3 - ma świadomość odpowiedzialności za rzetelność przeprowadzanych analiz i ekspertyz; K_K 03

K4 - wykazuje krytycyzm w odniesieniu do wyników swojej pracy; K_K01

K5 - jest odpowiedzialny z powierzony sprzęt, bezpieczeństwo pracy własnej i innych oraz umie postępować w stanie zagrożenia; K_K08

K6 - jest zdolny do pracy zespołowej; K_K10

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny z prezentacjami multimedialnymi

- wykład online

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczenia laboratoryjne mają charakter doświadczalny (studenci realizują zadania indywidualnie). Zajęcia są prowadzone w grupie 8-12 osób, ponieważ wymaga tego metodyka doświadczeń: dostęp do sprzętu i urządzeń laboratoryjnych, a także praca z materiałem badawczym świeżym oraz preparatami mikroskopowymi. Ćwiczenia laboratoryjne prowadzone są w salach o ograniczonej ilości stanowisk, realizowane zadania wymagają precyzji, wykonywane są na specjalistycznym sprzęcie. Wykonywanie obserwacji i analiz w oparciu o pisemne instrukcje.

-demonstracja procedur w postaci filmu,

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa
- laboratoryjna

- metody rozwijające refleksyjne myślenie
- metody służące prezentacji treści
- metody wymiany i dyskusji

Celem wykładów jest przedstawienie procesów fizjologicznych zachodzących w trakcie ontogenezy rośliny oraz mechanizmów zaangażowanych w relacje rośliny ze środowiskiem abiotycznym i biotycznym. Wykładane treści ujmowane są w sposób integralny, uwzględniając wszystkie poziomy organizacji organizmu roślinnego, od poziomu molekularnego po poziom organizmalny.

Celem ćwiczeń jest wykształcenie praktycznych umiejętności w zakresie stosowania technik badanie podstawowych procesów fizjologicznych organizmu roślinnego, w związku z wykorzystaniem nowoczesnego sprzętu laboratoryjnego.

Tematyka wykładów:

Organizacja strukturalno-funkcjonalna rośliny. Podstawy metaboliczne i molekularne. Regulacja procesów fizjologicznych roślin przez czynniki endogenne i środowiskowe. Mechanizmy przekazywanie informacji w komórce roślinnej oraz pomiędzy komórkami i organami rośliny. Gospodarka wodna, stosunki wodne w komórce roślinnej, roślinie i jej organach. Pobieranie oraz transport wody w roślinie. Transpiracja i wymiana gazowa. Odżywianie mineralne, klasyfikacja mineralnych substancji odżywczych, pobieranie i transport substancji mineralnych. Fotosynteza i chemosynteza. Budowa aparatu fotosyntetycznego różnych grup roślin. Reakcje świetlne: fotosyntetyczny transport elektronów i fotofosforylacja; wiązanie i redukcja CO2, cykl C3 i C4, CAM, fotooddychanie. Regulacja syntezy sacharozy i skrobi. Transport floemowy i dystrybucja asymilatów. Procesy anaboliczne – szlaki biosyntezy podstawowych metabolitów. Biochemia i fizjologia oddychania w roślinie. Energetyka komórki roślinnej. Mechanizmy wzrostu i rozwoju, kiełkowanie nasion, rozwój wegetatywny, rozwój generatywny i kwitnienie, spoczynek roślin, starzenie się roślin, rytmy biologiczne, ruchy roślin. Rola fitohormonów w regulacji funkcji roślin. Rodzaje ruchów roślin: tropizmy, nastie, ruchy autonomiczne. Rola światła w morfogenezie roślin. Receptory światła ich funkcje w fotomorfogenezie. Reakcje roślin na stresy biotyczne i abiotyczne. Fizjologiczne i biotechnologiczne podstawy produktywności roślin uprawnych.

Tematyka ćwiczeń:

Ćwiczenia z fizjologii roślin obejmują trzy duże działy:

1. Gospodarka wodna i mineralna

2. Fotosynteza i oddychanie

3. Wzrost i rozwój oraz regulatory wzrostu i rozwoju

Poruszone zostaną również zagadnienia związane z wpływem zmian klimatycznych na wzrost, rozwój i plonowanie roślin oraz sposoby adaptacji roślin do niekorzystnych warunków środowiska.

W obrębie działów realizowane są następujące zagadnienia szczegółowe:

Gospodarka wodna: Zmiany temperatury podczas pęcznienia skrobi (ciepło pęcznienia), Wpływ potencjału wody na proces pęcznienia, Oddziaływanie substancji osmotycznie czynnych i koloidów na żywą tkankę roślinną, Osmoza w układzie fizycznym - „komórka” Traubego, Dyfuzja barwników o różnej wielkości cząsteczek w żelatynie o zróżnicowanej gęstości, Pomiar potencjału wody soku komórkowego metodą plazmolizy granicznej, Wpływ temperatury i substancji chemicznych na przepuszczalność błon cytoplazmatycznych, Przepuszczalność plazmolemmy i tonoplastu, Pomiar intensywności transpiracji metodą wagową, Wpływ czynników zewnętrznych na prędkość przewodzenia wody, Transpiracja szparkowa i kutykularna, Gutacja, Wpływ różnych czynników na ruchy szparek.

Gospodarka mineralna: Pierwiastki niezbędne w życiu rośliny. Antagonizm jonów. Reakcja wzrostowa wybranych gatunków roślin na zasolenie podłoża - susza fizjologiczna.

Fotosynteza: Ekstrakcja barwników. Analiza barwników metodą chromatografii cienkowarstwowej. Badanie fizyko-chemicznych właściwości barwników. Tworzenie skrobi na świetle przez liść pelargonii – próba jodowa. Oddziaływanie abiotycznych czynników stresowych na przebieg fotosyntezy u wybranych gatunków roślin.

Oddychanie: Wydzielanie CO2 przez kiełkujące i nie kiełkujące nasiona. Wpływ temperatury na intensywność oddychania Oznaczanie współczynnika oddechowego.

Wzrost i rozwój: Strefa wzrostu korzenia i łodygi u roślin dwuliściennych. Strefa wzrostu łodygi u roślin jednoliściennych. Wpływ światła na wzrost roślin. Wpływ temperatury na wzrost koleoptyli pszenicy. Znaczenie liścieni dla wzrostu siewek. Typy kiełkowania nasion. Wpływ czynników środowiska na kiełkowanie nasion wpływ temperatury i olejków eterycznych na kiełkowanie nasion. Wpływ czynników stresowych (stres suszy, temperaturowy, solny) na wzrost i rozwój roślin.

Regulatory wzrostu i rozwoju roślin: Wpływ IAA na ukorzenianie sadzonek fasoli. Wpływ IAA na tworzenie tkanki kalusowej. Korelacje wzrostowe - zjawisko dominacji wierzchołkowej. Wpływ auksyn (pielika) jako selektywnych herbicydów na kiełkowanie nasion i wzrost siewek roślin. Wpływ GA3 na wzrost siewek grochu. Wpływ kinetyny na zwiększanie masy liścieni. Wpływ ABA na kiełkowanie nasion sałaty. Wpływ ABA na transpirację u trzykrotki. Tropizmy - fototropizm i geotropizm pędu i korzenia.

Szmidt-Jaworska A, Kopcewicz J, (red), 2020, Fizjologia roślin, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, Polska

Taiz L, Zeiger E (red), 2010, Plant Physiology, Sinauer Associates Inc,, Publisher Sunderland, Massachusetts, USA

Kopcewicz J, 2012, Podstawy biologii roślin. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa

Tymoczko JL, Berg JM, Stryer L 2013. Biochemia. Krótki kurs. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa

Malepszy S (red) 2011. Biotechnologia roślin, wyd. II. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa

Metody oceniania

Egzamin pisemny z całości wiedzy przedstawionej na wykładach i ćwiczeniach lub test online (K_W01, 02, 06, 07, 15, 23)

Ćwiczenia: Ocenianie ciągłe wiedzy, umiejętności i osiągniętych kompetencji. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest opanowanie przez studenta materiału przerabianego na ćwiczeniach oraz pozytywne zaliczenie wykonywanych prac, sprawozdań z pojedynczych ćwiczeń i wszystkich kolokwiów i wejściówek występujących podczas semestru (K_W 01, 02, 06, 07, 12, 14, 15, 23; K_U 02, 03, 05, 10, 12, 14, 15; K_K 01, 02, 03, 08, 10, 11)

Kryteria oceniania

zaliczenie wykładów: zaliczenie pisemne w formie pisemnej, wymagany próg na ocenę dostateczną - 55-60%, dostateczny plus - 61-70%, dobry - 71-80%, dobry plus 81-90%, bardzo dobry - 91-100% .

zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych: ocena ciągła (bieżące przygotowanie studentów do zajęć (80%), dokumentacja wykonanych ćwiczeń (20%); wymagany próg na ocenę dostateczną - 55-60%, dostateczny plus - 61-70%, dobry - 71-80%, dobry plus 81-90%, bardzo dobry - 91-100% .

Nie przewiduje się