Změny v anatomii jehlic v odezvě na antropogenní znečištění

• Název práce v češtině: Změny v anatomii jehlic v odezvě na antropogenní znečištění
• Název v anglickém jazyce: Changes in anatomy of coniferous needles in response to anthropogenic pollution
• Klíčová slova: jehlice, jehličnany, ozón, SO2, mezofyl, chlorózy, reaktivní formy kyslíku, NOx, oxidativní stres, struktura chloroplastu, struktura listu, subcelulární změny
• Klíčová slova anglicky: needles, conifers, ozone, SO2, mesophyll, chloroplast structure, chloroses, leaf structure, NOx, reactive oxygen species, oxidative stress, subcellular changes
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem, čeká na schválení garantem
• Datum přihlášení: 14.11.2019
• Datum zadání: 08.01.2020
• Datum odevzdání elektronické podoby: 13.08.2020
• Datum proběhlé obhajoby: 07.09.2020
• Oponenti: RNDr. Olga Votrubová, CSc.
• Konzultanti: Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.

Seznam odborné literatury

Albrechtova, J., Janacek, J., Lhotakova, Z., Radochova, B., and Kubinova, L. (2007). Novel efficient methods for measuring mesophyll anatomical characteristics from fresh thick sections using stereology and confocal microscopy: application on acid rain-treated Norway spruce needles. Journal of Experimental Botany 58, 1451–1461.
GÜNTHARDT-GOERG, M. S., VOLLENWEIDER, P. (2007): Linking stress with macroscopic and microscopic leaf response in trees: New diagnostic perspectives. Air Pollution and Climate Change: A Global Overview of the Effects on Forest Vegetation, 147, 3, 467–488.
Kivimaenpaa, M., Sutinen, S., Valolahti, H., Haikio, E., Riikonen, J., Kasurinen, A., Ghimire, R.P., Holopainen, J.K., and Holopainen, T. (2017). Warming and elevated ozone differently modify needle anatomy of Norway spruce (Picea abies) and Scots pine (Pinus sylvestris). Can. J. For. Res. 47, 488–499.
Moser-Reischl, A., Roetzer, T., Biber, P., Ulbricht, M., Uhl, E., Qu, L., Koike, T., and Pretzsch, H. (2019). Growth of Abies sachalinensis Along an Urban Gradient Affected by Environmental Pollution in Sapporo, Japan. Forests 10, 707.
VOGELMANN, A. F., ROCK, B. N. (1988): Anatomy of red spruce needles from forest decline sites in Vermont. Environmental and Experimental Botany, 28, 19–26.
Vollenweider, P., Fenn, M.E., Menard, T., Günthardt-Goerg, M., and Bytnerowicz, A. (2013). Structural injury underlying mottling in ponderosa pine needles exposed to ambient ozone concentrations in the San Bernardino Mountains near Los Angeles, California. Trees 27, 895–911.
VOLLENWEIDER, P., OTTIGER, M., GÜNTHARDT-GOERG, M. (2003): Validation of leaf ozone symptoms in natural vegetation using microscopical methods. Environmental Pollution, 124, 1, 101–118.
Zapletal, M., Juran, S., Krpes, V., Michna, K., Edwards-Jonasova, M., and Cudlin, P. (2018). Effect of Ozone Flux on Selected Structural and Antioxidant Characteristics of a Mountain Nor-way Spruce Forest. Baltic For. 24, 261–267.

Předběžná náplň práce

Vnitřní stavba listu jehličnanů, jehlic je podmíněna vnějšími podmínkami prostředí, abiotickými, z nichž nejdůležitější morfogenní roli mezi abiotickými faktory hraje dopadající záření, ale i další faktory, které na strom působí. V současnosti jsou to především faktory klimatické změny – sucho, extrémní teploty. Na anatomickou stavbu listu ale působí i jiné faktory abiotické jako např. zasolení, těžké kovy nebo interakce s dalšími živými organismy, tedy faktory biotickými.
Významné postavení mezi vnějšími abiotickými faktory, které způsobují změny ve struktuře jehlic má antropogenní znečištění, a to v současonsti především troposférický ozón (Vollenweider, Ottiger, Günthardt-Goerg 2003, VOLLENWEIDER a kol. 2003 GÜNTHARDT-GOERG, M. S., VOLLENWEIDER 2007), SO₂, nebo obecně kyselé srážky (Albrechtová a kol. 2007, Moss a kol. 1998, Vogelmann a Rock 1988), ale mohou to být i sekundárně působící těžké kovy v substrátu.
Měnit se může nejen struktura pletiv a buněk (např. zastoupení jednotlivých pletiv, podíl mezibuněčných prostor), často dochází také ke změnám v akumulaci či lokalizaci některých specifických metabolitů (např. obranných fenolických látek nebo ligninu – Soukupová a kol. 2000; Günthardt-Goerg, Vollenweider 2007). Je možno říci, že pod vlivem stresových faktorů dochází k urychlené senescenci jehlic. Senescence je definována jako degenerativní proces podmíněný časově a prostorově a je poslední vývojovou fází listu nebo orgánu. Senescence zahrnuje celou řadu symptomů a je to proces ještě ne zcela objasněný (Günthardt-Goerg, Vollenweider 2007). Mikroskopické symptomy senescence mezofylových buněk např. zahrnují degeneraci chloroplastů, vakuolizaci cytoplazmy. Při působení stresových faktorů prostředí, jako je antropogenní znečištění, dojde u jehlic k urychlení symptomů senescence, které jsou pozorovatelné na makroskopické a mikroskopické úrovni v krátké době před opadem jehlic.
V případě působení ozónu se vytvářejí reaktivní formy kyslíku, oxidativní stres, dochází k rozpadu fotosyntetických pigmentů a ovlivnění akumulace zásobních látek. Poškození ozónem vede k poškození až odumření buněk a vzniku bodových nekróz v blízkosti místa průniku ozónu – mezofylové buňky vykazují příznaky degradace zejména v okolí podprůduchové dutiny (Vollenweider 2013).
Práce se zaměří na popis anatomických změn jehlic jehličnatých dřevin, vyvolaných působením zněčištění – především ozónem, ale i dalších polutantů, jako je SO₂, nebo obecně kyselými srážkami, či těžkými kovy. Případne práce pojedná i anatomické změny jehlic vyvolané antropogenním znečištěním v kombinaci s faktory klimatické změny, jako je sucho, teplo. Bude si všímat struktury pletiv, buněčných změn a též se může věnovat ultrasktruktuře, především chloroplastů.