Stable isotopes in plant biology and ecology - MB130P64

• Title: Stabilní izotopy v biologii rostlin a ekologii
• Czech title: Stabilní izotopy v biologii rostlin a ekologii
• Guaranteed by: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2024
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Examination process: winter s.:combined
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: 5
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: not taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment; the course is taught as cyclical
• Guarantor: prof. Ing. Jiří Šantrůček, CSc.
• Class: Vzduchotěsné komory pro izotopové značení

Annotation

English

The aim is to provide students with basic theoretical and practical information about the natural representation and fractionation of stable isotopes
in the plant body, the environment and the life processes in plants and how to analyze stable isotopes
they can contribute to the knowledge of processes occurring in organisms, in the ecosystem and in global biogeochemical processes.
Zoological, medical and forensic applications will also be mentioned. The course will include, if possible, excursions to Czech
or foreign workplaces dealing with analyzes of stable isotopes and their use.

Last update: Konrádová Hana, RNDr., Ph.D. (29.10.2019)

Czech

Cílem je podat studentům základní teoretické i praktické informace o přirozeném zastoupení a frakcionaci stabilních izotopů
v těle rostlin, okolním prostředí a při životních pochodech probíhajících v rostlinách a o tom jak analýzy stabilních izotopů
mohou přispět k poznání dějů probíhajících v organizmech, v ekosystému i v globálních biogeochemických procesech.
Zmíněny budou také zoologické, medicínské a forensní aplikace. Součástí kurzu bude podle možností i exkurze na české
nebo zahraniční pracoviště zabývající se analýzami stabilních izotopů a jejich využitím.

Last update: Konrádová Hana, RNDr., Ph.D. (16.08.2018)

Literature

English

Ehleringer J.R., Hall A.E., Farquhar G.D. (Eds) 1993. Stable isotopes and Plant Carbon-Water Relations. Academic Press, London.
Griffiths H. (Ed) 1998. Stable isotopes. Integration of biological, ecological and geochemical processes. Bios, Oxford, UK.
Griffiths H. et al.1999: Stable isotopes reveal exchanges between soil, plants and the atmosphere. In: Press M.C., Scholes J., Barker M.G. (eds.) Physiological Plant Ecology. Blackwell Sci.

Last update: Konrádová Hana, RNDr., Ph.D. (29.10.2019)

Czech

Ehleringer J.R., Hall A.E., Farquhar G.D. (Eds) 1993. Stable isotopes and Plant Carbon-Water Relations. Academic Press, London.
Griffiths H. (Ed) 1998. Stable isotopes. Integration of biological, ecological and geochemical processes. Bios, Oxford, UK.
Griffiths H. et al.1999: Stable isotopes reveal exchanges between soil, plants and the atmosphere. In: Press M.C., Scholes J., Barker M.G. (eds.) Physiological Plant Ecology. Blackwell Sci.

Last update: Konrádová Hana, RNDr., Ph.D. (16.08.2018)

Requirements to the exam

ústní zkouška

Last update: Konrádová Hana, RNDr., Ph.D. (16.08.2018)

Syllabus

1. Stabilní izotopy biogenních prvků. Fyzikálně-chemické a analytické základy. Principy frakcionace v kinetických a rovnovážných procesech. Směsné modely.
2. Frakcionace izotopů uhlíku ve fotosyntéze. Diskriminace 13C v terestrických rostlinách. C3, C4, CAM rostliny. Frakcionace při asimilaci CO2, respiraci a fotorespiraci. Biomarker efektivity využití vody rostlinou. Praktické aplikace ve šlechtění - přednosti a úskalí .
3. Frakcionace izotopů kyslíku a vodíku v globálním koloběhu vody, při příjmu, vedení vody rostlinou a transpiraci. Zdroje vody pro rostlinu, poznání pohybu vody v kontinuu půda-rostlina-atmosféra pomocí izotopů 18O a deuteria.
4. Chloroplasty jako křižovatka izotopů 16O a 18O. Obsah 18O v rostlinném materiálu. Postfotosyntetická frakcionace 18O. Aplikace: autenticita rostlinných produktů.
5. Izotopové efekty v klíčových reakcích metabolismu rostlin. Frakcionace, obsah izotopů ve strukturních a nestrukturních polysacharidech, v sekundárních metabolitech. Intramolekulární distribuce 13C, 18O a D.
6. Integrace procesů v terestrických ekosystémech. ?Upscaling" od listu k ekosystému. Vliv porostu na izotopový poměr uhlíku v atmosférickém CO2. Vliv ekosystému na izotopový poměr kyslíku v atmosférickém CO2. Aplikace: Hledání zdrojů izotopového ?znečištění", Keelingovy grafy. Projekty GNIP, MIBA.
7. 15N v koloběhu a asimilaci dusíku. Frakcionace v půdě, využití ve výzkumu půdních procesů, vztahu rostlina-hemi/holoparazit, symbiotické fixace dusíku, mykorrhizy.
8. Integrace procesů v mořských ekosystémech. Frakcionace 13C, 18O.
9. Rekonstrukce paleoklimatu - nedávná i vzdálená minulost: Listy trav, CAM rostliny, letokruhy a kutikula jako archivy vývoje klimatu. Vývoj C4 travních ekosystémů a klimatu. Izotopová archeologie - rekonstrukce výživy a mobility člověka.
10. Instumentální základy analýzy obsahu stabilních izotopů v přírodních materiálech. Využití izotopové frakcionace v medicíně (gasterologii), v hospodářsko-legislativní oblasti a kriminalistice.
11. Eseje studentů.
12. Test

Cvičení: Exkurse v laboratořích stabilních izotopů na pracovištích v Praze (ČGÚ, Celní laboratoře, VÚRV) případně TU Mnichov, Vídeň či ETH Zurich.
Povinností studenta bude zpracovat a prezentovat krátkou esej ze zadaného materiálu.

Last update: Konrádová Hana, RNDr., Ph.D. (16.08.2018)