SZTE NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK http://www.sci.u-szeged.hu/plantphys Fő kutatási területek: Növényi adaptáció ÉLETTANI ÉS MOLEKULÁRIS mechanizmusai stressz-körülmények között A differenciálódás és adaptáció hormonális szabályozása Környezeti- és ökofiziológia Alapkurzus: Növényélettan I-II, kollokvium Specializációs főkurzusok: Növényi stresszélettan (biológusoknak) Növényi molekuláris biológia

Melléktárgyaink I. félévben: II. félévben: Növényi biotechnológia A membrántranszport molekuláris mechanizmusai A nitrogén asszimiláció Fotoszintézis II. félévben: A növények egyedfejlődési programja és a stressz Fitoremediáció Növényi betegségellenállóság genetikai alapjai Magasabbrendű növények genetikai transzformációja A N-fixálás molekuláris biológiája

A Növényélettani Tanszék diploma- és szakdolgozati témái Jelátviteli folyamatok követése fluoreszcenciás mikroszkópiásan Ca2+-koncentráció változások dohány sejtszuszpenzió kultúrákban (Dr. Szabó Margit egy. docens)

A Növényélettani Tanszék diploma- és szakdolgozati témái Fitoremediáció

a szemfeltöltődés folyamatának szabályozása szárazság-stressz alatt BÚZAKALÁSZ: a szemfeltöltődés folyamatának szabályozása szárazság-stressz alatt Hormonális szabályozás Antioxidáns védőmechanizmus enzimatikus elemei Antioxidáns védőmechanizmus molekuláris biológiai háttere GST rokonsági fa

Szakdolgozati témák a fotoszintézis tárgykörében 1, A nitrogén monoxid fotoszintézisre gyakorolt hatásának vizsgálata quenching analízis segítségével 2, A piretroid típusú inszekticidek fotoszintetikus elektrontranszport gátlásának finomabb feltárása Technikai háttér: PAM-2000 impulzus amplitúdó modulált fluorométer LCpro+ szén-dioxid fixációs készülék fluoreszcenciás száloptikai modullal Dr. Horváth Ferenc

Szakdolgozati témák a növényi membrántranszport tárgykörében 1, A KAT1 ioncsatorna működésének vizsgálata alacsony kálium koncentráció mellett, heterológ expressziós rendszerben 2, A nitrogén monoxid ioncsatorna működést reguláló szerepe zárósejtekben Technikai háttér: Új laboratórium a legmodernebb berendezésekkel HEKA EPC 10 patch clamp erősítő Nikon TS100F fluoreszcens inverz mikroszkóp Rezgésmentes pneumatikus asztal Narishige mikromanipulátor HEK sejtvonalak fenntartásához inkubátor, sterilfülke Dr. Horváth Ferenc

NÖVÉNYÉLETTAN GYAKORLAT! Biológus hallgatók jelentkezését várjuk! Célszerű, hogy elkerüljük a jövő félévi torlódást és zsúfoltságot.

SZTE TTK NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK Növényélettan I. Anyagcsereélettan 2005/2006 I. félév ________________________________________________________ 1. hét szept. 09. A víz és a növényi sejt, paraméterek 2. hét szept. 16. A víz felvétele, transzspiráció 3. hét szept. 23. Ásványi táplálkozás 4. hét szept. 30. Ásványi tápelemek asszimilációja 5. hét okt. 07. Az anyagtranszport mechanizmusa 6. hét okt. 14. Floem transzport 7. hét okt. 21. Fotoszintézis I.: Pigmentek, fényreakció 8. hét okt. 28. Fotoszintézis II.: CO2 fixálás, C3-as út 9. hét nov. 04. Őszi szünet 10. hét nov. 11. I. Dolgozat 11. hét nov. 18. Fotoszintézis III.: C4-es utak, szabályozások 12. hét nov.25. A fotoszintézis ökofiziológiája 13. hét dec. 02. Stresszélettan 14. hét dec. 09. II. Dolgozat 15. hét dec.16 Pótlások Ajánlott irodalom: Erdei L. (szerk.) Speciális vizsgálati módszerek. Növényélettan. (JATEPress 2000) Láng F. (szerk.) Növényélettan. A növényi anyagcsere. (ELTE Eötvös Kiadó, 1998). Index aláírás feltétele: Egy elfogadott (66%-os) dolgozat. Jegymegajánlás (csak jó és jeles!): mindkét dolgozat 85%-os teljesítményen felül. KOLLOKVIUM

1. A növények vízháztartása: a víz és a növényi sejt, paraméterek

1.1. A NÖVÉNYEK VÍZSZÜKSÉGLETE (NÉHÁNY FOGALOM) A növényi részek víztartalma: ~95-98 %-tól ~5 %-ig változik. A víz a protoplazma alkotórésze, kémiai reakciók komponense, szállító közeg, szerepe van a szövetek hőmérséklet szabályozásában. Relatív víztartalom (RWC): friss tömeg – száraz tömeg vízzel telített szövet tömege – száraz tömeg

Elpárologtatott és felhasznált víz Transzspirációs együttható 1 kg száraz-anyag létrehozásához szükséges vízmennyiség

Vízhiányos területen élő növények

1.2. A víz struktúrája és ebből eredő tulajdonságai Nagy dipólusmomentum (1.85 D); Nagy dielektromos állandó (80); nagy fajhő, nagy párolgáshő; Hidrogénhídkötések kialakítása: szerkezetek létrehozása saját molekulákkal (cluster, raj) más molekulákkal, ionokkal orientáció elektromos töltésű felületeken; kohézió, adhézió, nagy felületi feszültség, kapillaritás, nagy szakítószilárdság (30 MPa) 1 atm = 1,013 bar; 1 bar = 0,1 MPa (100 kPa) (1 MPa = 10 bar, azaz 30 MPa = 300 bar)

1.3. A növényi sejtek vízviszonyainak jellemzésére használt paraméterek. A vízpotenciál és komponensei.

A vízmozgást befolyásoló tényezők fizikai rendszerekben Szabad entalpia (G): a belső energia munkavégzésre felhasználható része Ha G negatív (csökken), a rendszer munkát végez (spontán folyamat); Ha G pozitív (növekszik), a környezet végez munkát a rendszeren. A kémiai potenciál: a szabad entalpia mólnyi mennyiségre vonatkoztatva A vízmozgás hajtóereje a kémiai potenciál gradiens (μ)

A víz kémiai potenciálját befolyásoló tényezők Egy adott rendszerben a tiszta vízhez képest növelő tényezők: 0.1 MPa-nál nagyobb nyomás, Hőmérséklet növelés csökkentő tényezők: egyéb oldott molekulák a víz strukturálódása (pl. felületek mentén)

A rendszer bármely pontján a víz kémiai potenciál különbsége: μw – μw,0 = RTln (e/e0) (J/mol, energia/anyagmennyiség) ahol e, gőznyomás, „0” a tiszta vízre vonatkoztatott paraméterek …áttérünk az energia/térfogat használatra (az előző kifejezés/parciális molális térfogattal) A vizes oldat és a tiszta víz kémiai potenciálja közti különbséget VÍZPOTENCIÁLnak nevezzük (Ψw): ΨW = μw – μw,0 / Vw A TISZTA VÍZ POTENCIÁLJÁT 25 C-ON ÉS 0.1 MPa (1 bar) NYOMÁSON 0-NAK TEKINTJÜK

A VÍZPOTENCIÁL ÉS AZ ELEKTROKÉMIAI POTENCIÁL Általánosságban az elektrokémiai potenciál (μ) egy adott j anyagra: μ j = μ *j + 2.3RT log Cj + zjFE + VjP + mj gh Ahol R = egyetemes gázállandó, T = hőmérséklet, C = koncentráció, z = vegyérték, F = Faraday konstans, E = elektromos potenciál, V = parciális moláris térfogat, P = nyomás, m = tömeg, g = gravitációs gyorsulás, h = magasság. A víz koncentrációját (aktivitását) ozmotikus nyomásként (Π) fejezve ki 2.3 log Cw = -Vw Π (- Π = -RTCs; ozmolaritás!), majd visszahelyettesítve, az elektromos és gravitációs tagot elhanyagolva μ w = μ *w - Vw Π + VwP a parciális molális térfogattal osztva és a vízpotenciál (ψ) fogalmát bevezetve μ w - μ *w ψ w = ------------- = P - Π V ψ w = ψP - ψ Π

A víz mozgása a vízpotenciál gradiense mentén történik. Definíció: a vízpotenciál az oldatban lévő víz kémiai potenciálja és a tiszta víz kémiai potenciálja közti különbségnek és a víz parciális molális térfogatának hányadosa (energia / térfogat). Képlettel: Ψ W = ΨP + Ψπ + Ψ τ ahol: Ψ W = vízpotenciál (MPa), negatív érték ΨP = falnyomás potenciál, vagy turgor (MPa), pozitív érték Ψπ = ozmózisos potenciál (MPa), negatív érték, az ozmózisos nyomás ( Π) ellentettje. Ψτ = mátrix potenciál (MPa), negatív érték, a makromolekulák felületi, szorosan kötött vízrétege

Az ozmózis jelensége

Plazmolízis

A sejt vízpotenciáljánál magasabb vízpotenciálú oldatban a sejt vizet vesz fel, az alacsonyabb vízpotenciálú oldatnak vizet ad le.

Aszály esetén a növények akkor tudnak vizet felvenni, ha ozmotikusan aktív anyagokat szintetizálnak: ozmotikus adaptáció

A Höfler diagram

Az elasztikus modulus (ε) Kis számérték: nagyobb rugalmasság Nagy számérték: kisebb rugalmasság

A Na+ anorganikus ion, elvonja a makromolekulák hidrátburkát, a fehérjék kicsapódnak. A prolin szárazság hatására szintetizálódó, kompatibilis ozmotikum, védi a fehérjék struktúráját.

A sejtszervecskékben különleges ozmotikumok is szintetizálódhatnak: a glicinbetain a kloroplasztiszra jellemző

A cukrok és cukoralkoholok is lehetnek kompatibilis ozmotikumok

A nyomás-próba és a Schollander-féle nyomáskamra

A nyomás-térfogat görbe (P/V görbe) Leolvasható paraméterek a hozzátartozó RWC értékekkel: Turgor + ozmotikus potenciál („A” szakasz) Zéró turgor („C” pont) Ozmotikus potenciál („B”) -teljes turgornál -zéró turgornál A szimplaszt víztartalma Az apoplaszt víztartalma +”kötött víz” Az adatokból a Höfler-diagram megszerkeszthető

A talaj vízpotenciáljának mérése speciális mérőeszközökkel, közvetlenül történhet

A talaj, gyökér és levél vízpotenciáljának változása a kiszáradó talajban

Köszönöm a figyelmet