MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE CZ. 1.07/2.2.00/15.0204 USTAV BOTANIKY ZOOLOGIE A c y i Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Petr Bureš evropský sociální fond v ČR EVROPSKÁ UNIE MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost IMI INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Co patří k vyšším rostlinám? Vyšší rostliny = „land plants" = suchozemské rostliny mechorosty kap rado rošty hlevíky jatrovky mechy krytosemenné Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky 115,7 m 111 m Jak vysoké jsou vyšší rostliny? > 100 m - gigantické jehličnany čel. Taxodiaceae Nejvyšší - Sequoia sempervirens - 115,7 m - strom Hyperion v NP Redwood v Kalifornii Nejobjemější - Sequoiadendron giganteum - 1487 m3 - strom General Sherman v = 83,8 m, 0 = 7,7 m, věk = 2300-2700 let, Sequoia NP v Kalifornii "■■■■^uillniibl^VKIIB^^B Hyperion \ AZ Tower ■ I lilii General sherman"**^- - 1900 tun Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky 115,7 m 111 m Jak vysoké jsou vyšší rostliny? ~ 0,2 mm - na hladině plovoucí Wolffia príbuzná okřehků > 100 m - gigantické jehličnany čel. Taxodiaceae Nejvyšší - Sequoia sempervirens - jedinec vysoký 115,7 m - nazván Hyperion v národním parku Redwood v Kalifornii Nejobjemější - Sequoiadendron giganteum - jedinec s objemem 1487 m3 - nazván General Sherman v = 83,8 m, 0 = 7,7 m, věk = 2300-2700 let, Sequoia National Park v Kalifornii Wolffia columbiana (Araceae) po mer 1 :127 miliard - 1900 tun 'etr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky 115,7 m 111 m Jak vysoké jsou vyšší rostliny? ~ 0,2 mm - na hladině plovoucí Wolffia príbuzná okřehků > 100 m - gigantické jehličnany čel. Taxodiaceae Nejvyšší - Sequoia sempervirens - jedinec vysoký 115,7 m - nazván Hyperion v národním parku Redwood v Kalifornii Nejobjemější - Sequoiadendron giganteum - jedinec s objemem 1487 m3 - nazván General Sherman v = 83,8 m, 0 = 7,7 m, věk = 2300-2700 let, Sequoia National Park v Kalifornii Wolffia columbiana (Araceae) -0,015 g klonální populace Populus tremuloides v Utahu - 5900 tun 1/2 bilion ší než Wolffia etr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny: jejich vznik a postavení ve fylogenetickém stromu života na Zemi Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: 1. Bacteria 2. Archaea 3. Eukarya Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: 1. Bacteria 2. Archaea 3. Eukarya Energie se tvoří na membráně - jedinou, kterou mají je cytoplazmatická a to limituje jejich velikost na malé buňky Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: 1. Bacteria 2. Archaea Energie se tvoří na membráně - jedinou, kterou mají je cytoplazmatická a to limituje jejich velikost na malé buňky 3. Eukarya - membránami ohraničené organely: mitochondrie, Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: A D + ' — Energie se tvoří na I- DaClGria 1 membráně-jedinou, L_ kterou mají je 0 Arŕ+hc*£*c* cytoplazmatická a to JArCn3Q3 -J limituje jejich velikost na malé buňky 3. Eukarya - membránami ohraničené organely: mitochondrie, Golgiho aparát, Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: A D + ' — Energie se tvoří na I- DaClGria 1 membráně-jedinou, L_ kterou mají je 0 Arŕ+hc*£*c* cytoplazmatická a to JArCn3Q3 -J limituje jejich velikost na malé buňky 3. Eukarya - membránami ohraničené organely: mitochondrie, Golgiho aparát, endoplasmatické retikulum a Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: hjb^hk^hq 1. Bacteria 2. Archaea Energie se tvoří na membráně - jedinou, kterou mají je cytoplazmatická a to limituje jejich velikost na malé buňky 3. Eukarya - membránami BSl^^Z ohraničené organely: jb^^m mitochondrie, Golgiho aparát, endoplasmatické retikulum a jádro s chromosomy (= nuleoproteinovými strukturami organizujícími se během mitózy Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: hjb^hk^hq 1. Bacteria 2. Archaea Energie se tvoří na membráně - jedinou, kterou mají je cytoplazmatická a to limituje jejich velikost na malé buňky 3. Eukarya - membránami BSl^^Z ohraničené organely: jb^^m mitochondrie, Golgiho aparát, endoplasmatické retikulum a jádro s chromosomy (= nuleoproteinovými strukturami organizujícími se během mitózy Dvouvlákno lidské DNA má 2 m Kdyby to bylo lano o tloušťce 1 cm měřila by 10 000 km Bakterie mají genom 10Ox až 10OOx kratší Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny ve stromu života S řasami, živočichy a houbami patří k doméně Eukarya 3 domény stromu života: ^^^^^^^^^^^^^^g 1. Bacteria N 11Jtf 2. Archaea IBHk^^Sr^P^^V 3. Eukarya - membránami HSSlJ^^^^^^^^^^^S^^EjS mitochondrie, ^^^^^^^SlJSHH^^^^H Golgiho aparát, endoplasmatické retikulum a jádro s chromosomy (= nuleoproteinovými strukturami organizujícími se během mitó Život vznikl před 3,5 mld. let ? u termálních vývěrů n - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Jak a kdy se vyvinula eukaryotní linie ? započala před 2,5 mld. let ??? - základní kroky evoluce mitochondií = archeální buňka fagocyticky uchvátila a-proteo bakterii Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Jak a kdy se vyvinula eukaryotní linie ? započala před 2,5 mld. let ??? - základní kroky evoluce mitochondií = archeální buňka fagocyticky uchvátila a-proteo bakterii Richard Altmann 1890 (1852-1900) Německý patolog a histolog - v buňkách pozoroval bioblasty, granule, které se později ukázaly být mitochondriemi a považoval je za samostatné organizmy žijící trvale uvnitř buněk. Eukaryotické buňky si (ani plastidy ani) mitochondrie „nestaví", ale tyto vznikají pouze dělením mitochondrií (nebo plastidů) již existujících Jak a kdy se vyvinula eukaryotní linie ? započala před 2,5 mld. let ??? - základní kroky evoluce mitochondií = archeální buňka fagocyticky uchvátila a-proteo bakterii-- EUEMENTAIiORG AMŠM EN l>Km:lll'M«E> 7X l'1'N HK IIK1I UtJ> AI TM \\\ Richard Altmann 1890 (1852-1900) Německý patolog a histolog - v buňkách pozoroval bioblasty, granule, které se později ukázaly být mitochondriemi a považoval je za samostatné organizmy žijící trvale uvnitř buněk J. ThtOHf. Bio!. (1947) 14, 325-274 On [Mi.- Origtn mí Milosiog (VI!- LrtJK Sa' hyprilhcús. lhrcťfujadjir.cnlaLo:s;indl«: ihf raitachonjr j. ih« phoicnynUKin řlíslUj mí thcKKOBCKI/M (alias William Adler) (1855-1921) Ruský botanik, algolog, pedofil a antisemita 16. Februar 18S9. BOTANISCHE ZEITTJNGŕ. Redactíoa: A. de Bary. L. Just, Inhalt. Crlc., A P. W- Snhimper, Uchí dl« EntmoUn« 4« Chlowphjl lUnsi_ ui>d¥i»rti;5rter -ItSľ "otW.B.rbn, HerbMÜMlo« « Uwai. - Borth rid, Usber dll VenWumg aar Alf** b> CJo! f ven CTBitpel. — Stau IWcnlni, — jnjjjtli Uel>er die EntwickeJTiiig üer. I CMorophylUcttnier tuuI EaxbWtaper. Yon fl. F> W. Sßtiiroiier. Hinzu Tafel I. Die bisherigen Unters «chu Ilgen haben da* Heseltet ergeben, da.se die Calorophyllköi-Tiri durch, daa Z«llpi»3i04 enteugt weiden. Ihre Substanz ist nach denselben zunächst im letzteren gloichmauig vertheilt, und iwü entweder uewita cihjrQpbyTlrititig oder oft ganz farbloa, und sondert siob später au den bekannten kugeligen oder lircflea förmigen Gebilden. Dieselbe Art der Entstehung habe ich in einet rruherer. Arbeitt) den StBiiebililnein zugeac'uviebea. Al» ich jedoch dieses Jahr mit Hilfe besserer oprischarEüftmittel und groBS-ter Vbieioht bei derPriiimratiQadieEntwieke-liiog derdiloiophyllltunier uadStätöchiklim-einer neuen "Untwenchung -unterwarf, gelang es mir bald, die AüwcseoUbLi; derselben in viel jüngeren Organen nie fauW festzustellen. Inzwischen thciltc mir Herr Professor Schmitz mit, dass, bei den Algen eine Neubildung der Cmeroptylliörmr aua dem Zcll-plnfima nioht sattfindet, Boadarn dass sie ausschliesslich aus einander, durch Teilung, entstehen. Die Sporen cirbaiten. au* derHuC-tevpflanse ChlorophylTkSrner, die durcaThci-Iung sammtliebe Cbloroplivllkärner der aus ihnen entstehenden Pflanzen erzeugen. Die Befunde an den Algen machten es Herrn Prof, SohmitK wahrscheinlich, dass die höheren Pnausicn Bich ebenso verhalten würden. IehtheHeimrolwndonmoine'üiitersnthHi;-gan über diesen Gegenstand sowie über die Entwickelung der nicht ginnen Farbkäiper der höheren Pflanzen mit. Dieselben aitid ncoh in mancher Hineicht lückenhaft; in einer umfassenden Monographie, die ich spH-tai zu bearbeiten gedenke, werde ich hoffentlieh im Staude sein, eine vollständige iäsung der Fmga an geben. Der Nachweis, dass dl« CUorophyUkBr-per, resp, ihre farblosen Grundlage», üe cil.'lrrt'Aiili'.n-r. i.i .Vit Ju-tl. J. JUnv^ri^iii m; dum Plasma, sondern aua ähnlichen Gebilden durch Theilung entstehen, würde geliefert werde»! wenn es gelingen sollte, ihre Anwesenheit l) im Embryoaaok, 1) index EWU, 51 in allen Meristemen, 4) in den Sanum, und n'u^bich cl^e l':tsmu#lkMeit iiuer RnttUslrj-g n tu-r: v,'ege als durch ■Theilung üfich-Es ist mit leider bis jatat nicht möglich gewesen, zu einer Entscheidung in Bezug auf den ersten und »weiten Punkt zu gelangen; ich -werde daher »wnBoliit Ol ÜEfuaido an den Meristemen und den Samen besprechen, und aciunn die Gründe ausehi-aaderBelseD, welche a* mir hßchpt wahr-Etheinlieb machen, unes sie auch für die Ecibryo sacke uad Eisollen Geltung haben. Steine Untersuchungen haben ergeben, dass die VegeUtiottspuakte stets differensirte Chlorop k y 11 k fir p c r, roep. ihre fri-rbloeen Gr m d lag a n, enthalton; dose dieselben durch Neubildung aus dem Zellplasma, sondern durch Theilung ivisj einander entstehen und dass sie alle ChlorophyllkSrper und StBrke-bilduer der an& dem Scheitelmeri-i seem sich ■■ tu- ■■ li- r ., fnf. pr. L I ■ II- Uašmm -»«■ »»■";«■. H M-rr. Ir.,t Hr. II—-■lhal. IrUajn. Ih, .,-l,.e XXY. Bd 15. Soptomber 1905. Über Nalur und Ursprung der Chromataphorcn im Pflanzenreiche. Von I*. Mi-ihkoM.L\. l-r.iabUw.nl an .tri Kai-. iMimilil in Ka-an I. KiRli-iluni: Ihv yt/\ alliri-iiiciii Inir^rlniHl.ii An-irjil ii;u-li -iimi <\u (lir.i-ni.i1olJi-.rfti ifcr t'rtan/fn ah ) >r«nn<- nttfztifftwn. H. h. al* CMUHfc ili.- iH-h iti ii.bin..r iiiii (iiil»'k:iiiiil.-ii Wi-i«.- nllnt.iMt.-li ii«'lii f.irlil.«-, ii i'bwmi ih". /.fll.-ila-> .litf.-n-ll/MTl h.iltt-11. ^.i-t WiU.m |1!Hti(: .In Bit*- |iltiuf> Iii.' |i|;iHli>U an' .iliii<»t r.rl.mily tu la- nvir.l.il ;<» .liiT. i. nii.lI..| il,- |.,,.|..j4.i-ri. - -iiUtniii■ -Vml .Ii. — II- Iii li..ii|iiiiii- liii.bi ni.111 in r.i-l j.il.-iii I.. In Inn Ii. (l.-i Hotamk - Ii in ii4 n" Ii viel . iilM-|iif.l.ii.r K..nn au^nlnw-kt. IM" l»-i......I. ■ ni-tli.ni|>l in l'la-Ii.l.ii tu l».-..l«,ht.n rnget niaa -i«h. *ir ikiiiM.rli .lüw all^i int-un- I Ur/. ii^im^ flilMli'lifii koinilr, i-t. 1iikI.ii w ir . u.. zaiu. n.ilui Ii. I.- I.. kl XXV JH Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik archeplastid - ?1.8 bya Podobně jako u mitochondriálního genomu se také geny endosymbiontní sinice přestěhovaly do jádra Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik archeplastid - 71.8 bya Buněčné jádro dnešních Viridaeplantae = chiméra tří genomů: 1. původní archeální génom buňky, která pohltila „budoucí mitochondrii" 2. genom pohlcené a-proteobakterie, ze které vznikla mitochondrie 3. genom sinice, ze které vznikl chloroplast Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Multicelularita archeplastid - 1.6 bya nejstarší fosílie mnohobuněčných vláknitých i laločnatých (pseudoparen-chymatických) ruduch objevené v Indii pomocí synchrotronní rentgenové tomografické mikroskopie (SRXTM) ve zkameně- Rafatazmia chitrakootensis lých stromatolitech, starých 1,6 mld. let. I r> Ra math all us lobatus B m &&&& 50 |jm «1 Turkmenistan Si^T^^ China Iraq Afghflrtis1sriJ í ^^^^.^Pakistan' Saudi Arabia Li—^ Vemen Onun India* ^ ^iSyanmarjt-^X ThíilandA soulfi aa,„ \ rU^r^Philippin« Thffilnrtrf V Malaysia iThree-dimensional preservation of cellular and subcellular structures suggests 1.6 billion-year-old crown-group red algae I Stefan Bengtson12*, ThereseSallstedt12, Veneta Belivanova1-2, Martin Whitehouse2"3 II Department of Paleobiology, Swedish Museum of Natural History, Stockholm, Sweden, 2 Nordic Center I for Earth Evolution (NordCEE), Odense, Denmark; Copenhagen, Denmark; Stockholm, Sweden, I 3 Department of Geosciences, Swedish Museum of Natural History, Stockholm, Sweden IpLOS Biology | DOI:10.1371/journal.pbio.2000735 March 14, 2017 Důsledek multicelularity a sexu - evoluce životních cyklů Živočichové také třeba Ciliata nebo některé hnědé řasy (Fucales) Houby také např. Charophyta a Chlorophyta Vyšší rostliny také např. hnědé řasy Phaeophyceae „ m ItózaľlD ItózaľlD SiózaSyngamie mimimesy diploidní fáze multicelulární, časově převažuje, haploidní jen jediná buňka = gameta jediná funkce gamet = syngamie meióza -> gamety 2n unisexuální „mimisyme-mimisyme haploidní fáze multicelulární, časově převažuje diploidní jen jediná buňka = zygota jediná funkce zygoty = podstoupit meiózu meióza -> spóry n unisexuální dikaryotická fáze je už vlastně skoro diploidní „mimisy-mimime' 1 diploidní i haploidní fáze jsou multicelulární haploidní spóra i diploidní i zygota se dále dělí mitoticky i meióza -> spóry pokud n nebo 2n v cyklu dominantní, často bisexuálni i vzácněji unisexuální i Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae - 1.2-1.0 bya říše Archaeplastida (=Plantae) r podnse Biliphytae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae - 1.2-1.0 bya říše Archaeplastida (=Plantae) r podnse Biliphytae vývojová linie: Streptophytae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya říše Archaeplastida (=Plantae) i r podnse Biliphytae vývojová linie: Streptophytae L_ vývojová větev Charophytae - parožnatky vývojová větev Bryophytae - mechorosty vývojová větev Cormophytae - cévnaté rostliny Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya říše Archaeplastida (=Plantae) i r podnse Biliphytae vývojová linie: Streptophytae L_ vývojová větev Charophytae - parožnatky vývojová větev Bryophytae - mechorosty vývojová větev Cormophytae - cévnaté rostliny Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae - 1.2-1.0 bya říše Archaeplastida (=Plantae) podnse Biliphytae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya Vedle chlorofylu a mají navíc (1) chlorofyl b Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya Vedle chlorofylu a mají navíc (1) chlorofyl b Biliphytae-'\en chlorofyl a (dříve uváděný chlorofyl d u ruduch byla kontaminace sinicemi) - navíc mají i sinicové fykobiliny Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae - 1.2-1.0 bya Vedle chlorofylu a mají navíc (1) chlorofyl b Biliphytae-'\en chlorofyl a (dříve uváděný chlorofyl d u ruduch byla kontaminace sinicemi) - navíc mají i sinicové fykobiliny Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya Vedle chlorofylu a mají navíc (1) chlorofyl b Biliphytae-'\en chlorofyl a (dříve uváděný chlorofyl d u ruduch byla kontaminace sinicemi) - navíc mají i sinicové fykobiliny Ta, kterou chlorofyl nepohlcuje, ale odráží! Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae - 1.2-1.0 bya Vedle chlorofylu a mají navíc (1) chlorofyl b CH3 CH3 CH3 CH / H2C—CH=C-CH2 CH£ CH2-CH-CH2 CH£ CH2-CH-CH2 CH2.CH2-CH Jaká je zde barva? ^, , r , , , , .Ao m t r v v. . . . o Ta, kterou chlorofyl Chlorofyl chybí u parazitu a mykotrofne vyživovaných druhu nepohne, aie Vznik podříše Viridaeplantae - 1.2-1.0 bya Stavební polysacharid = (2) celulóza - tvoří buněčnou stěnu Mikrofibrilární struktura moiekuiacelulózy ľ. o íl L o L E o o celulózy buněčné nevětvený Q ■ , o o i , o o , cton\/ polymer p-D-glukózy oh c, oh c, oh OlCIly OH OH i OH I F ÓH i C ÓH í C I I o 0 ' MO I 1 O 0 i I ° 0 i Oil c OH C I ?H OH OH OH OH OH paralelní molekuly celulózy jsou vzájemně spojené vodíkovými můstky mezi hydroxylovými skupinami navázanými na uhlíkové atomy v pozicích 3 a 6 C ÓH p ÓH C ♦ -K ° ^fc O O 1 - O i O O i o o i OH OH OH OH OH 1 1 OH OH 1 C I OH 1 1 O O 1 ° 1 0 C OH C OH OH buněčné stěny rostlinné buňky celulózní mikrofibrily v buněčné stěně 3 nm Figure 4, Cross-section of the 36-chain elementary fibril I showing numberof chains. Chains are numbered from Chi [ to Ch and categorized into three groups: group-C 1 (Ch 1 -6) contains six true crystalline chains, group-C2 (Ch7-18)1 contains twelve subcrystalline chains, and group-C3l (Chl9-3Ct) contains IS subcrystalline or noncrystalline I chains. Reprinted with permission from Ding and Himmcl I (2006). Copyright (2006) American Chemical Society. Celulózní exoskelet buňky = preadaptace na mnohobuněčnost a terestrializaci Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya Zásobní polysacharid = (3) škrob Škrob - glukózové jednotky spojeny vazbou v alfa 1,4 pozici; celulóza v beta 1,4 pozici Škrob mají i biliphytae Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya (4) chloroplasty obsahují škrobová zrna chloroplasty rulíku zlomocného s jednotlivými škrobovými zrny chloroplast Škrob biliphytae se v chroplastech neukládá Chloroplast Lamella (= Stromatal thylakoid) Granum Outer Membrane Lumen Inner Membrane Stroma Thylakoids Plastoquinone Cytochrome b6f INADP reductase Ferredoxin ATP Synthase / y ^ Photosystem I Photosystem II Oxygen-evolving complex Stroma Photon« of lowers, NW>™ "«"• H. +NADP+ AOP+PI m a......Mio » 01+ m* Inside Thylakoid ohyb thytakoidních membrán nepřitisknuté thylakoidnŕ membrány 2. Thylakoidní membrány se v chloroplastu skládají v grana okraje disků gran dřeň gran okraje disků gran Vznik podříše Viridaeplantae- 1.2-1.0 bya (5) tylakoidní (nejvnitřnější) membrána chloroplastů tvoří lamely a grana (10-100/chloroplast) 5 p m - membrány tylakoidů vážou chlorofyl M14 N ta .................. mmjjm glaukofyty a ruduchy: _^H^H tylakoidy grana netvoří, jsou však hustě pokryté , . .... .. r, J fykobilisomy, které u ^^^^ Viridaeplantae chybí škrobové zrno v cytoplazmě mezi chloroplasty chloroplast Z moře do sladkých vod = vznik streptofytní linie _ _ - 950-725 mya říše Archaeplastida (=Plantae) r pod r i se Biliphytae vývojová linie: Streptophytae = parožnatky + vyšší rostliny (1) otevřená ortmitóza (2) fragmoplast v cytokinézi (3) plazmodesmy mezi buňkami (4) oogamická rodozměna Vyšší rostliny zahrnují dvě vývojové linie v podříši Viridaeplantae Vznik streptofytní linie -(1) Otevřená ortomitóza Uzavřená Částečně otevřená pleuromitóza ortomitóza 950-725 mya Otevřená ortomitóza A w —V— U zelených řas jen v bazálni Ostatní Streptophytae třídě Prasinophyceae Chlorophyta Pleuro = vřeténka nejsou 0rto = vřeténka ko|mo na Jaderná kolmo na ekvatonalni ekvatoriální rovinu dělení membrána se rovinu děleni rozpouští na Uzavřená = iaderná Částečně otevřená = v počátku mitózy J jaderne membráně polární membrána neporušena okénka s centriolami Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Phragmoplast Cell plate Nucleus mikrotubuly dělícího vřeténka kolabují a orientují se kolmo na spojnici dceřinných jader. Fragmoplast - mikrotubuly se zachovávají a přisouvají se po nich váčky s polysacharidy do centrifugálně vznikající střední lamely mezi dceřinými buňkami. nik a hlavní znak Vznik streptofytní linie - 950-725 mya (3) plasmodesmy (30-60 nm) tenké výběžky cytoplazmy propojující sousední buňky skrz otvory v buněčné stěně. Prochází jimi endoplasmatické retikulum, jsou ohraničeny membránou. Primární se tvoří hned mezi dceřinými buňkami přes otvory po mikrotubulech vřeténka (fragmoplastu) ve střední lamele, sekundární vznikají později. Kompenzovaly nedokonalost vodivých pletiv prvních rostlinných kolonizátorů souše Transport bílkovin a fytohormonů je jimi aktivně regulován a nebyla by tedy bez nich diferencovaná mnohobuněčnost a funkční regulace Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik streptofytní linie - 950-725 mya (4) Oogamie: samicí gameta (= oosféra) nepohyblivá, samčí je menší a pasivně nebo aktivně se k oosféře dostává. parožnatky mají sterilní obal gametangií! -t-cellule support oosphěre (gamete o_l cellule vegetative 1G urn G*: x 1G00 Ooogamie - nezávisle se vyvinula i v jiných skupinách řas Je taky u živočichů Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik streptofytní linie - 950-725 mya (5) gravitropní růst ^ „ , Paroznatky Vyšší rostliny Zprostŕedk gravitační sedimentace statolitu určující pozici proteinových přenašečů auxinů erzita vyšších rostlin - Vyšší rost Fig. I. An oospore of Charajragihs Desv. (Fig. 1 A) 3d after germination in darkness with a prntonema (p) growing negatively gravitropic and a rhizoid (r.l growing positively gravitropic. At higher magnifications of the tips of the protonema (Fig. IB) and rhizoid the vacuole (v), nucleus (n) and statoliths (s) are discernible Vznik streptofytní linie - 950-725 mya (6) rhizoidy a jejich homology (? tvorba řízena stejnými geny) Rhizoidy a jejich homology u vyšších rostlin Rhizoidy parožnatek Spirogyra, Zygnematales Chara bra unii játrovka Chiloscyphus polyanthos mech Physcomitrella patens fosilní Rhynia gwynne-vaughanii kořenové vlásky Arabidopsis thaliana Chara baltica aktinový cytoskelet + sekrece Golgiho vačku ita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a Vznik streptofytní linie - 950-725 mya (7) Rozetovitý celulózo-syntetizující komplex na cytoplazmatické membráně The Cellulose Synthesis CESA Catalytic Domains Assemble into Figure 4, Cross-section of the 36-chain elementary fibril showing number of chains, Chains are numbered from Chi f to Ch36 and categorized into three groups: group-Cl (Chi ■ 6) contains six true crystalline chains, group-C2 (Ch7-18) I contains twelve subcrystalline chains, and group-C3 (Ch 19-36) contains IS subcry stall ine ot noncrystalline! chains. Reprinted with permission frotii Ding and Himmcl I (2006). Copyright (2006) American Chemical Society. Rozetovitý celulózo-syntetizující komplex na cytoplazmatické membráně Arabidopsis thaliana - na snímku z elektronového mikroskopu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik streptofytní linie - 950-725 mya (7) Rozetovitý celulózo-syntetizující komplex na ytoplazmatické membráně Chlorophyta a některá Rhodophyta mají celulózo-syntetizující komplex uspořádaný i lineárně Rozetovitý vznikl až u streptofyt Figure 4, Cross-section of the 3 6-chain elementary fibril (showing nuinberof chains, Chains arc numbered from Chi (to Ch36 and categorized into three groups: group-Cl (Chile) contains six true crystalline chains, group-C2 (Ch7-1 8) contains twelve subcrystalline chains, and group-C3 |(Chl9-36) contains IS subcrystalline Or noncrystalline (chains. Reprinted with permission from Ding and Himmcl (2006). Copyright (2006) American Chemical Society. Cytoplasmatická membrána Erythrocladia subintegra (Rhodophyta) Several randomly oriented linear TCs are visible. Scale bar 5 0.2 Rozetovitý celulózo-syntetizující komplex na cytoplazmatické membráně Arabidopsis thaliana - na snímku z elektronového mikroskopu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vznik streptofytní linie - 950-725 mya (7) Rozetovitý celulózo-syntetizující komplex na ytoplazmatické membráně Chlorophyta a některá Rhodophyta mají celulózo-syntetizující komplex uspořádaný i lineárně Rozetovitý vznikl až u streptofyt Figure 4, Cross-section of the 3 6-chain elementary fibril (showing nuinberof chains, Chains arc numbered from Chi (to Ch36 and categorized into three groups: group-Cl (Chl -(6) contains six true crystalline chains, group-C2 (Ch7-1 8) contains twelve subcrystalline chains, and group-C3 |(Chl9-36) contains IS subcrystalline Or noncrystalline (chains. Reprinted with permission from Ding and Himmcl (2006). Copyright (2006) American Chemical Society. Cytoplasmatická membrána Erythrocladia subintegra (Rhodophyta) Several randomly oriented linear TCs are visible. Scale bar 5 0.2 Rozetovitý celulózo-syntetizující komplex na cytoplazmatické membráně Arabidopsis thaliana - na snímku z elektronového mikroskopu Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Molekulární studie naznačují, že nejbližší sesterskou linií vyšších rostlin je Tř. Zygnematophyceae ne dříve podezřívané Coleochaetophyceae Marine planktonic Marine benthic 700-900 Myů --1- Origin of the green plant lineage: 700-1500 Mya —'-■/)—1 Hypothetical ancestral nrt-nr flagellate (AGF) Freshwater Marine deep-water Freshwater / terrestrial Terrestrial UI\ophyceae Chlorophyceae Trebouxiophyceae Chlorodendrophyteae Picocystis clade Mamiellales e.g. Oitreococws, Micromonas Dolichomastigales Cms tomasttx. Doitchomasttx Monomastigales Manomastbt Pyramimonadales Pymmimonas, CymbomontK Pycnococcaceae Pycnac.QC.euir Pieodoicourfietdia pra s i n o phyte clad e VI 11 prasinophyte clade IX Nephroselmidophyceae Nephmseiinií Prasinococcales Prasinocaccm, Pratínodcrma PalmGphyllale5 PalmophyUum, Verdtgplltx Mesostigmatophyceae Mesostigma _ n Chlorokybophyceae Chloiakybus Klebsormidiophyceae ^gŕ^j'. Charophyceae Zygnematophyceae Coleochaetophyceae Chaetosptwemiiwn, Coteochaete o. o o -C u charo-phytes Q. O Q. Land plants 65 0 million year ago Mesoproterrjzoic jilm Carbon, Tfiísíií Cretac p v Devon FVrm.l Itiv. I Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Vyšší rostliny vznikly osídlením souše Terestrializace = soubor adaptací k životu na souši První kolonizovaný biotop periodicky zaplavované pobřežní zóny sladkých vod ? delty řek - byla tam dostatečná vrstva půdy - díky náplavům Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Mořské břehy nebyly kvůli velkým osmotickým výkyvům vznikajícím při vysychání slané vody ke kolonizaci vhodné Před vyššími rostlinami kolonizovaly souš SCIENTIFIC REPORTS J. Pukom.. 79(4). 2005. pp. 738-744 Co'y-iiJJ'.: 1 jj? 7.H ?ileo:nolťjií;l Sodtľv 0022-3360 05 0079-738103.00 Article Open Access | Published: lGJanuary 202C A Silurian ancestral scorpion with fossilised internal anatomy illustrating a pathway to arachnid terrestrialisation Andrew J. Wendruff ^. Loian L Babcotk. Christian S.Wrfcrier, Joanne Klu as sender I Si Donald G. Mikulit NEW FLAT-BACKED ARCHIPOLYPODAN MILLIPEDES FROM THE UPPER DEVONIAN OF NORTH AMERICA HEATHER M. WILSON.1 EDWARD B. DAESCHLER.1 AND SYLVAIN DESBIENS" sinice + bakterie aerofytické zelené řasy lišejníky houby Early fungi from the Proterozoic era in Arctic Canada DracntLnC. Lamn1*, Camillt Fiangois1, Robert H. llalnbini2, Elizabeth C Turner3. Ul^pihiinHort.'nszLijji4 & Fmiuanudlel.JavaiJX1* (Shaler Supergroup, Arctic Canada), 1,010-890 million years ago, ha nature Spolu s nimi - členovci a nematoda Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Kdy začala terestrializace ? Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Kdy začala terestrializace ? Před 500-480 mya Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Kdy začala terestrializace ? Nejstarší makrofosílie vyšších rostlin - ryniofytní rostlina Cooksonia - rozhraní střední - svrchní silur: 428-432 mya J Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Kdy začala terestrializace ? Nejstarší makrofosílie vyšších rostlin - ryniofytní rostlina Cooksonia - rozhraní střední - svrchní silur: 428-432 mya Nejstarší mikrofosílie vyšších rostlin = tetrádní spory ca 30 |jm v průměru se sporopoleninem spodní ordovik 480 mya život v mořích ordoviku Canning Basin Science 373, 792-796 (2021) 13 August 20211 A fossil record of land plant origins from charophyte algae Co muselo předcházet terestrializaci? (= podmínky kolonizace souše vyššími rostlinami) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky (1) Vyšší koncentrace 02 v atmosféře umožnila biosyntézu ligninu = základní strukturní složky stěn buněk oporných a vodivých pletiv Oxygen Content of Earth's Atmosphere During the Course of the Last Billion Years Kyslík vytvořily fotosyntézou sinice 30 H * 25 "5 Dnešní koncentrace O Terestrializace rostlin v siluru 800 700 600 500 400 300 Millions of Years Before Present 200 100 = polyfenolický biopolymer 'e rzi ta vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky (1) Vyšší koncentrace 02 v atmosféře umožnila biosyntézu ligninu = základní strukturní složky stěn buněk oporných a vodivých pletiv Oxygen Content of Earth's Atmosphere During the Course of the Last Billion Years Kyslík vytvořily fotosyntézou sinice 30 H * 25 "5 Dnešní koncentrace O Terestrializace rostlin v siluru 800 700 600 500 400 300 Millions of Years Before Present 200 100 = polyfenolický biopolymer Petr Bureš: Prezentace p e rzi ta vyšších rostlin -} Kambrická exploze diverzity imulticelularity živočichů Podmínky terestrializace ľRATOSPHERE teorie layers (2) vytvoření ozónové vrstvy ochrany před U V zářením 02^03 Ozon vzniká hlavně dvěma způsoby: ING THINGS karya (cyanobacteria) (bacteria) Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Podmínky terestrializace ITRATOSPHERE )zone laýers (2) vytvoření ozónové vrstvy ochrany před U V zářením ING THINGS karya (cyanobacteria) (bacteria) Eu karya o2^o3 Ozon vzniká hlavně dvěma způsoby: Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Podmínky terestrializace ľRATOSPHERE teorie layers (2) vytvoření ozónové vrstvy ochrany před U V zářením 02^03 Ozon vzniká hlavně dvěma způsoby: Aerofytické řasy či sinice, nebo lišejníky mohly kolonizovat souš dříve než vyšší rostliny, ale ne o moc dříve, protože i ony potřebovaly ozónovou ochranu před UV-B, aby na zemi přežily Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Geological Timescale; Concent ration of C02and Temperature fluctuations CO. AT °C TQDAV 4.mil 5F4i m ill *m Hi nn .Hi mi 14 M i 111 on Y^^r s Be £ of e Pr e se nt is Lb t. is.i us si is* d.oi u L-ytao/jH«/j a/ f'tf T>rt)p*fijf4jff Oscillations In Geological Erat by Dr. C R. Stottu * 2- Ruddfman, W. F. 2001. Ear tt'i CHmore:pojf orod/ulur?. W. H. Freeman &^on4 New York, NY. J- MapkPaganl etotl. Mor lied Decline In Atmospheric Carbon Dioxide CotrcentfCttlons During the Poleacetse. sclentVol. 309, Wo. 57J4r pr>. E00-603. J 2 Juty 2005. Conclusion and Interpretation hy Nasif Nahle ©2005, 5007. Corrected póra Lycopodium clavatum Spóry vyšších rostlin jsou uzpůsobeny k šíření vzduchem = mají obal impregnovaný sporopoleninem (tím se liší od spór řas). Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Důsledek terestrializace - evoluce semennosti Semeno = mnohobuněčný rozmnožovací orgán, vzniklý z oplozeného vajíčka na povrchu má osemení (testa) uvnitř má živná pletiva (perisperm popř. endosperm) a zárodek (embryo). Recentními semennými rostlinami jsou 4. nahosemenné a 5. krytosemenné Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Důsledek terestrializace - evoluce semennosti Semeno = mnohobuněčný rozmnožovací orgán, vzniklý z oplozeného vajíčka na povrchu má osemení (testa) uvnitř má živná pletiva (perisperm popř. endosperm) a zárodek (embryo). Recentními semennými rostlinami jsou 4. nahosemenné a 5. krytosemenné „Sporofyt může v semeni počkat na správný okamžik!" Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Důsledek terestrializace - terestrické ekosystémy Vyšší rostliny tvoří jejich kostru Biomasa - terestrické ekosystémy rostliny : živočichové 1000 : 1 Biomasa - mořské ekosystémy: rostliny : živočichové 1 : 30 MM Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Důsledek terestrializace - terestrické ekosystémy Vyšší rostliny tvoří jejich kostru Biomasa - terestrické ekosystémy rostliny : živočichové 1000 : 1 Biomasa - mořské ekosystémy: rostliny : živočichové 1 : 30 MM biomasa 10 miliard tun 550 miliard tun Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Důsledek terestrializace - terestrické ekosystémy Jsou základnou potravní pyramidy = zdrojem potravy býložravců, predátorů a člověka Důsledek terestrializace - terestrické ekosystémy Vyšší rostliny = základna potravní pyramidy = zdroj potravy býložravců, predátorů a člověka houby a mikroorganizmy houby a ^mikroorganizmy Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Důsledek terestrializace - terestrické ekosystémy Vyšší rostliny = základna potravní pyramidy = zdroj potravy býložravců, predátorů a člověka Terestrializace rostlin globálně změnila atmosférické a hydrologické cykly a transformovala erozní procesy kontinentů Bureš: prezentace preanasKy i-yiogeneze a a i ve rzi ta vyssicn rostlin - vyssi rostliny: vzniK a niavni zna Důsledek terestrializace - stabilita atmosféry Mají zásadní podíl na tvorbě kyslíku v atmosféře 1» •!¥♦■> Na druhé straně vzrůst podílu kyslíku v atmosféře, vlivem řas a sinic, byl limitujícím faktorem terestrializace a tedy i vzniku vyšších rostlin a diverzifikace terestrických živočichů, především obojživelníků, plazů, savců a hmyzu. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní zna 1 Vyšší rostliny ve vztahu k člověku Měly klíčovou roli ve vývoji lidské civilizace Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Shrnutí na časové škále: věk Země 4,5 mld. let = 24 hodin Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Shrnutí na časové škále: věk Země 4,5 mld. let = 24 hodin Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Shrnutí na časové škále: věk Země 4,5 mld. let = 24 hodin terestrializac rostlin zemská kůra vznik života 4 mld. BC. 3,5 mld. BC. vyšší rostliny 480 mil. BC, Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Shrnutí na časové škále: věk Země 4,5 mld. let = 24 hodin 4 mld. BC. 3,5 mld. BC. 2,5 mld. BC. terestrializac rostlin zemská kůra vznik života Eukarya vyšší rostliny 480 mil. BC, Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Shrnutí na časové škále: věk Země 4,5 mld. let = 24 hodin 4 mld. BC. 3,5 mld. BC. 2,5 mld. BC. 2,4 mld. BC. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Shrnutí na časové škále: věk Země 4,5 mld. let = 24 hodin 7omclrá kůra A mlH Rr terestrializace rostlin 5:20 10:40 vznik života 3,5 mld. BC. Eukarya 11:12 kyslíková atmosféra 14:20 Archaeplastida 17:40 Viridaeplantae 2,5 mld. BC. 2,4 mld. BC. 1,8 mld. BC. 1,2 mld. BC. 21:30 vyšší rostliny 480 mil. BC. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky Shrnutí na časové škále: věk Země 4,5 mld. let = 24 hodin 2:40 5:20 10:40 zemská kůra 4 mld. BC. vznik života 3,5 mld. BC. Eukarya 11:12 kyslíková atmosféra 14:20 17:40 Archaeplastida Viridaeplantae 2,5 mld. BC 2,4 mld. BC 1,8 mld. BC 1,2 mld. BC 21:30 vyšší rostliny 480 mil. BC terestrializaci rostlin 23:59:56 Homo sapiens 200 tis. BC. Petr Bureš: Prezentace přednášky Fylogeneze a diverzita vyšších rostlin - Vyšší rostliny: vznik a hlavní znaky