MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE
CZ. 1.07/2.2.00/15.0204
Ríše: PLANTAE Glaucophyta, Rhodophyta, Chlorophyta, Charophyta
RNDr. Bohuslav Uher, Ph.D.
uherius@sci.muni.cz
Eukaryotní řasy:
fond v ČR
evropský
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Říše: PLANTAE
• Převážně fotoautotrofní organismy
• Podříše Biliphytae:
• fykoerytrin, fykocyanin, škrob v plazmě
• Podříše Viridiplantae:
• Chlorofyl a,b; srostlé tylakoidy (grana, lamely)
Přehled systému PLANTAE
• Podříše Biliphyta
• Odd. Glaucophyta
• Odd. Rhodophyta
• Podříše Viridiplantae
• Vývojová linie Chlorophvtae
• Odd. Chlorophyta
• Vývojová linie Streptophvtae
• Odd. Charophyta
• Odd. Anthocerotophyta
• Odd. Marchantiophyta
• Odd. Bryophyta
• Odd. Cormophyta
GLAUCOPHYTA
• Fotoautotrofní druhy
• Jednobuněčné organismy
• Cyanely
• Fylogenetické vztahy -sinice/cyanobakterie
• Škrob
• Monofyletický původ - srovnání SSU rDNA cyanel
Cyanophora paradoxa
cyanela
Glaucocysti^TÓ^Áj0hearum
RHODOPHYTA
• Buněčná stěna - polygalaktany (agar, karagen), celulóza jen do 10 %
• Kalcifikace buněčné stěny
• Rhodomorfin - glykoprotein účinný při hojení poranění
• Chlorofyl a, d
• Xanthofyly, zeaxantin, violaxantin, (3-karoten, lutein
• R-fykocyanin, r-fykoerytrin, r-allofykocyanin
• Fykobilizomy •Škrob
• Nahý pyrenoid
• Floridozid - sacharid, osmoregulace
• Žádné bičíky a centrioly!
• Centripetální cytokineze
RODOZMENA / METAGENEZE
• Rodozměna - vývojový cyklus, sporofyt, gametofyt
• Spermatangium - spermacie (nepohyblivé)
• Karpogonium - karpogon, trichogyn
• Karposporangium - oplodněné karpogonium, produkuje diploidní karpospory
• Gonimoblasty - systém vláken, které propojují karposporangia s auxiliárními buňkami, zabezpečují tak transport diploidních jader do cytoplazmy auxiliárních buněk
• Auxiliární buňky - velká zásoba živin
• Tetrasporangium - meiosporangium, tetraspory
• Monosporangium - nepohlavní mitospory
• Cystokarp - kulovitý shluk karpospor obklopený sterilními vlákny
1 - gametofyt (n)
2 - spermatangium (n) |
3 - spermacie (n) I
4 - karpogonium (n) |
5 - oplodněná vaječná buňka (2n)
6 - karposporangium (2n) I
7 - karpospora (2n) 1
8 - vláknitý sporofyt (2n) |
r    L j
9 - meisosporangium (R!) * I
10 - tvorba tetraspor (n) |
11 - tetraspora (meiospora) (n) 12,14 - mladý gametofyt (n) I 13 - monospora (n)
Porphyra yezoensis
"
Odd: Rhodophyta Třída: Cyanidiophyceae Řád: Cyanidiales
Cyanidium sp.
Odd.: Rhodophyta Třída: Bangiophyceae Řád: Bangiales
Odd.: Rhodophyta Třída: Florideophycidae Řád: Batrachospermales
Odd.: Rhodophyta Třída: Florideophycidae Řád: Gigartinales
Chondrus crispus
_ v
Odd.: Rhodophyta Třída: Florideophycidae Rád: Ceramiales
Ceramium sp,
Využití ruduch
• Potravinový doplněk - Porphyra
• Farmacie
• Technologické využití
• Fykokoloidy - agar, karagen
• Agar (90 °C - čirý 1,5 % roztok, 35 °C -pevný gel) - Gelidiella, Gelidiopsis, Gelidium, G raci la h a aj.
• Karagen (nevytváří pevný gel) - Chondrus, Gigartina, Hypnea, Iridea aj.
Schéma kultivace ruduchy Porphyra sp. pro potravinářské účely
Akvakultura na sítích - sběr
Akvakultura na sítích - ruční sběr
Sushi
na přípravu pokrmu se využívají stélky ruduchy Porphyra
Podříše: VIRIDIPLANTAE
• 1,5 mld. let staré (molekulární hodiny)
• Suchozemské rostliny - 700 mil. let
• Monofyletický původ (sekvence aminokyselin aktinu, enzymu Rubisko a nukleotidů 18S rDNA)
• 2 sesterské vývojové linie
• Chlorophytae - odd. Chlorophyta
• Streptophytae - odd. Charophyta, Bryophyta, Cormophyta
CHLOROPHYTA
Fykoplast v mitóze
Slepá vývojová linie
Všechny typy stélek (téměř)
Chlorofyly a, b
(3-karoten
Lutein, zeaxantin, violaxantin, anteraxantin, neoxantin
Pyrenoid
Stigma v chloroplastu
Grana nebyla pozorována Bičíkový aparát 9+2 Tubulin
Dynein (kontraktilní)
Kinetozom
Rhizoplast
Mikrotubulární kořeny DO-orientace (12/6) CCW-orientace (11/5) CW-orientace (1/7)
Rozmnožování
• VEGETATIVNÍ
• Mitospory
• Zoospory
• Aplanospory
• Hemiaplanospory
• Autospory
• Fragmentace stélky
GENERATIVNI Meiospory Gamety mť a mť Monecické stélky Diecické stélky Izogamie (hologamie) Anizogamie Oogamie
UKÁZKA VÝVOJOVÉHO CYKLU - ONTOGENEZE
Odd.: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae Rád: Chlorococcales
Obr. 1-6. Kentrosphaera gibberosa var. gibberosa: Obr. 1. Autospory s nástěnným chloroplastem; Obr. 2. Mladé vegetativní buňky s nástěnným a centrálním chloroplastem; Obr. 3. Dospělé vegetativní buňky s centrálním chloroplastem, a buněčná stěna s výčnělkem; Obr. 4. Oválné dospělé vegetativní buňky, a výčnělek; Obr. 5. Prázdné autosporangium, a autosporangiální stěna, b autospory; Obr. 6. Stará vegetativní buňka.
£si^r.Á\&som;>fc-<*T!:*ív*.^T.i'.**V/*;<*r!-;-^T:^ & ■ ' ■:-«»
© UTTer B
Kentrosphaera gibberosa
Vývojová stadia
a-k mladé buňky s nástěnným chloroplastem
l-p dospělé buňky s centrálním chloroplastem^
q-r buňky s výčnělkem buněčné stěny
s, w zoosporangia
u - stará buňka
v - autosporangium
v" - autospory
x, y - prázdná sporangia
z-z" - zoospory
Odd.: Chlorophyta Třída: PRASINOPHYCEAE Řád: Mamiellales
Jádro s jadérkem
Mitochondrie
Chloroplast s pyrenoidem
Bičík
Kinetozom
Bičíkovci
Gloeomorfní stélka
Kokální stélka
Bičíky 1-2-8
1 chloroplast s pyrenoidem
Prasinoxantin
Schizotomie
Hologamie
Heterogenní skupina
Micromonas sp.
orangia
izogamie
Kodíblové stadium
Odd.: Chlorophyta Třída: ULVOPHYCEAE Řád: Codiolales
CCW-poloha
Zoidy (2-4 bičíky)
Rhomboidní šupiny
Uzavřená mitóza
Haplo-diplontní cyklus
Pseudofilamenty
Plazmodesmy chybí
Celulóza, mannan, xylan, rhamnan
Kodiolové stadium (sporofyt)
Ulothrix sp.
Name: Ulothrix Systematic:    Ulvophyccac, Codialcs Source: Schwarzwald Magnificaton: 630x
Odd.: Chlorophyta Třída: Ulvophyceae
Rád: Ulvales
Odd: Chlorophyta Třída: Ulvophyceae
Řád: Ulvales
Enteromorpfra sp
Odd.: Chlorophyta
Třída: CLADOPHOROPHYCEAE
Řád: Cladophorales
Sifonokladální stélka
hizoidální buňka
Krystalická celulóza
Amorfní arabinogalaktan
Chloroplast s pyrenoidem obaleným dvoudílným škrobovým obalem
Uzavřená mitóza
>fíaplo-diplontní životní cyklus
Izomorfní rodozměna
CCW-orientace
Odd.: Chlorophyta Třída: Cladophorophyceae Řád: Cladophorales
Odd.: Chlorophyta [
Třída: BRYOPSIDOPHYCEAE Řád: Bryopsidales
• Cenocyt
• Proudění cytoplazmy
• Centrální vakuola
• Celulóza, xylan, mannan, glukan
• Heteroplastické druhy - amyloplasty
• Sifonein, sifonoxantin
• Haplo-diplontní cyklus
• Izogamie
• Makroskopický, mnohojaderný gametofyt
• CCW-orientace
• Invazní řasy - agresivní druhy - Caulerpa taxifolia
Odd.: Chlorophyta Třída: Bryopsidophyceae Řád: Bryopsidales
Odd.: Chlorophyta
Třída: DASYCLADOPHYCEAE Řád: Dasycladales
• Cenocyt
• Osní část s přesleny bočních větévek
• Víceletá stélka
• Proudění cytoplazmy
• Inkrustace stélky CaC03
• Celulóza, mannan
• Škrob a fruktan i v cytoplazmě
• Haplontní cyklus
• Izogamie
• Makroskopický, mnohojaderný gametofyt
• Sporofyt jenom zygota
• CCW-orientace
Acetabularia - ontogeneze
■
Zygota Růst nosiče
Tvorba přeslenu
Tvorba „deštníčku"
Zralá vegetativní stélka
izogamie
gamety Otevření
cyst
Tvorba gamet
Volná cysta
množstvem jader
Sekundární jádra
Odd: Chlorophyta Třída: Dasycladophyceae
Řád: Dasycladales
Acetabularia sp.
Odd.: Chlorophyta
Třída: TREBOUXIOPHYCEAE
• Jednobuněčné a vláknité řasy
• Nahé zoospory, gamety
• Kinetozom - CCW konfigurace
• Rhizoplast
• Mitóza uzavřená, métacentrické vřeténko
• Fykoplast
• Asymetrická dělicí rýha (jen ze strany centriol)
• Aplanospory, autospory
• Často tvoří symbionty v lišejnících
• Sladkovodní biotopy
Odd.: Chlorophyta Třída: Trebouxiophyceae
Řád: Trebouxiales
Trebouxia sp
Zul.
—   ,    20 Mm
7J.
Trebouxia sp. - lichenizovana
/ t   ©AJ SUverside
Odd: Chlorophyta Třída: Trebouxiophyceae
Řád: Chlorellales
Odd: Chlorophyta Třída: Trebouxiophyceae
AafterPre5cott(l951)
B,C D, Eafter Entwisle et al. f 1997)
Odd: Chlorophyta Třída: Trebouxiophyceae
Řád: Microthamniales
© V. Ts u ki i, see http^/průtl st. Lhose i^c jp/Pmtíst_FneFiu E-h tm I
Odd: Chlorophyta Třída: Trebouxiophyceae
Řád: Microthamniales
Odd.: Chlorophyta
Třída: CHLOROPHYCEAE
• Bičíkovci, kapsální, kokální, vláknité řasy
• Zoospory, spermatozoidy
• Kinetozom - CW konfigurace převládá (DO u některých)
• Bičíky bez mastigonem, stejně dlouhé
• Rhizoplast (centrin)
• Chlamys - hydroxyprolin (Chlamydomonas)
• Algenan, alkadieny (Botryococcus)
• Sporopolenin (Scenedesmus, Pediastrum) - fosilizace
• Aplanospory, hemiaplanospory, autospory
• Mitoza uzavřená
• Kolonie, cenobium
Odd.: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae Řád: Chlamydomonadales
Odd.: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae
Řád: Volvocales
Volvox
Allatter Entwísle etak(1997)
Odd.: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae Řád: Chlorococcales
Odd.: Chlorophyta Třída:'Chlorophyceae Řád: Chlorococcales
Botryococcus sp.
© orig. Hájková L.
Odd.: Chloropfwta Třída: Chlorophyceae Řád: Chlorócoccales
i
10 |im
© orig. Uher B
dceřiné cenobium
Scenedesmus sp.
Odd.: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae Řád: Sphaeropleales
Odd: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae
Řád: Microsporales
É 1
AllafterEntwisleet al. Í1997]
Odd.: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae
Řád: Oedogoniales
Iniciální stadium
■ -A "
Oedogonium sp.
Odd.: Chlorophyta Třída: Chlorophyceae Řád: Oedogoniales
„Moderní" využití řasy Dunaliella šalina
Využití řasy Chlorella spp.
Lab. kultivace
Pwh1'inijfs^i isti
SÄ
Vi © ^
1      í C O
z * im. & r
U
INDOOR CULTIVATION
OUTDOOR MASS-CULTIVATION
CENTRIFUGAL SENATORS (ALFA-LAML TYPE)
Y
nm
^Proteiny ^Karotenoidy ^Posílení imunity =^>Léčení ekzémů
^  í=^>Léčení maligních tumorů
Vývojová větev Charophytae, odd.: CHAROPHYTA
• Výchozí pro zelené rostliny
• Volné zijici bicikovci
• Kokální a vláknité řasy
• Přeslenitá vzpřímená stélka
• Fragmoplast
• Plasmodesmy
• Chloroplast s pyrenoidem (škrobová zrnka)
• Bičíkový aparát - kinetozom + 60 srostlých mikrotubulů -mnohovrstevnatá struktura (MLS)
• Kinetozomy propojeny kontraktilní spojkou
• Spájivky - žádná bičíkatá stadia
• Zoospory, spermatozoidy
• Izogamie, anizogamie, oogamie, konjugace
Odd.: Charophyta
Třída: KLEBSORMIDIOPHYCEAE Řád: Klebsormidiales
Klebsormidium sp.
VÝVOJOVÁ STADIA
Obr. 1-6. Charophyta: Obr. 1-3. Klebsormidium flaccidum, Obr. 1. Přímé vlákna s nástěnnýma chloroplasty ; Obr. 2. Vypoulená zoosporangia (šipka); Obr. 3. Prázdné zoosporangia (buňky) se štěrbinou (šipky); Obr. 4-6. Klebsormidium crenulatum, Obr. 4. Dospělé vlákno; Obr. 5. Začátek nepravého větvení (šipka); Obr. 6. Fragmentace vlákna.
Odd.: Charophyta
Třída: KLEBSORMIDIOPHYCEAE Řád: Klebsormidiales
Chlorokybus sp
Odd.: Charophyta
Třída: CHAROPHYCEAE Řád: Charales
Chara
apikální meristénrf
internodium
AllafterEntwisleet aL(1997)
Odd.: Charophyta Třída: Charophyceae Řád: Charales
oogonium
anteridium
Odd.: Charophyta
Třída: ZYGNEMATOPHYCEAE Řád: Zygnematales
Konjugace
Haplontní vývojový cyklus
Zygospora
Nemají bičíky!
Buněčná stěna -
primární,
sekundární
Odd.: Charophyta Třída: Zygnematophyceae Řád: Zygnematales
Mougeotia sp
L 1
I N
© orig. Uher B.
Odd.: Charophyta Třída: Zygnematophyceae Řád: Zygnematales
Odd.: Charophyta Třída: Zygnematophyceae Řád: Zygnematales
Zygnema
s
I
AfBafter Entwiale etal. (1997)
Y.Tsukii, see http^/pnotist.i.hosei.ac jp/Protist_menuE.html
Charophyta Třída: ZYGNEMATOPHYCEAE Řád: Desmidiales
Closterium sp.
© orig. Uher B.
Odd.: Charophyta Třída: Zygnematophyceae Řád: Desmidiales
Odd.: Charophyta Třída: Zygnematophyceae Řád: Desmidiales
■
Odd.: Charophyta Třída: Zygnematophyceae Řád: Desmidiales
Xanthidium sp.
© orig. Uher B.
Využití parožnatek
• Dříve v minulosti často jako přírodní hnojivo
• Modelové buňky - studie v cytologii (velké buněčné organely)
• Bioindikátory
• Citlivost na těžké kovy ve vodě
• V akvaristice - produkují feromony, které stimulují vodní živočichy (ryby)
k rozmnožování...