Rostlina

Rostlina Definice

(botanika) Jakýkoli z eukaryotických organismů biologické říše Plantae, vyznačující se tím, že jsou fotosyntetické a mají tuhou buněčnou stěnu. Etymologie: z latinského planta („výhonek, výhonek, řízek“).

Charakteristika rostliny

Rostlina označuje některý z eukaryot, které patří do biologické říše Plantae. Rostliny v užším slova smyslu jsou embryofyty, mezi které patří cévnaté rostliny, játrovky, rohoviny a mechy. Některé méně striktní odkazy považují za rostliny zelené řasy. Zelené řasy se skládají z jednobuněčných a mnohobuněčných druhů, které mají chloroplasty a buněčnou stěnu. Níže uvedené základní charakteristiky se zaměřují na embryofyty. Jsou následující:

• Rostliny jsou autotrofy. Vyrábějí si vlastní potravu pomocí fotosyntézy. Jsou schopny zachycovat energii prostřednictvím zeleného barviva (chlorofylu) uvnitř chloroplastu a využívat oxid uhličitý a vodu k výrobě cukrů jako potravy a kyslíku jako vedlejšího produktu. Jako autotrofy jsou rostliny často řazeny na začátek potravního řetězce. Jsou označovány jako producenti. Slouží jako potrava ostatním organismům, včetně živočichů. Naproti tomu živočichové jsou heterotrofové a pro svou obživu potřebují konzumovat jiné organismy. Někteří živočichové (zejména býložravci) jsou závislí výhradně na rostlinách, zatímco jiní se živí pouze masem nebo směsí živočišných a rostlinných látek. Vzhledem k tomu, že rostliny jsou schopny vyrábět si vlastní potravu, neživí se živočichy, aby mohly růst a přežít. Výjimkou je skupina masožravých rostlin (např. mucholapka venušina), které loví a živí se živočišnou kořistí, zejména když jsou podmínky pro fotosyntézu méně příznivé.
• Rostliny jsou eukaryota. Podobně jako živočichové mají rostliny uvnitř buňky zřetelné, membránou vázané jádro. Jádro je organela, která obsahuje chromozomy nesoucí geny. Dalšími organelami zavěšenými v cytoplazmě rostlinné buňky jsou Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum, lysozomy, peroxizomy a plastidy.
• Rostliny mají plastidy. Přítomnost plastidů uvnitř eukaryotické buňky je známkou toho, že jde spíše o rostlinu než o živočicha. Existují různé typy plastidů. Chloroplasty jsou plastidy obsahující chlorofyl (zelené pigmenty) a podílející se na fotosyntéze. Chromoplasty obsahují kromě zelených i jiné pigmenty a podílejí se na syntéze a skladování pigmentů. Chlorofylové systémy absorbují světelnou energii v určitých vlnových délkách elektromagnetického spektra. Pigmenty jsou také zodpovědné za zbarvení rostlinných struktur (např. zelené listy, červené květy, žluté plody). Leukoplasty (např. amyloplasty, elaioplasty, proteinoplasty) jsou nepigmentované plastidy. Jejich funkce spočívá především v ukládání potravy. Rostliny ukládají potravu ve formě cukru, např. škrobu.
• Rostliny mají uvnitř buňky velkou vakuolu. Tato cytoplazmatická struktura se podílí na regulaci turgorového tlaku.
• Rostliny mají kromě plazmatické membrány pevné buněčné stěny. Buněčná stěna poskytuje rostlinné buňce dodatečnou strukturální oporu. Rostliny sice nemají kosterní systém jako živočichové, ale jejich buněčná stěna je tvořena převážně celulózním materiálem, který pomáhá poskytovat strukturální oporu.
• Rostliny mají charakteristické buněčné dělení, při kterém dceřiné buňky odděluje buněčná destička (fragmoplast).
• Rostliny nejsou tak pohyblivé jako živočichové. Nemají schopnost libovolně se přemisťovat z jednoho místa na druhé. Jako takové se musí vypořádat s drsnými podmínkami, jako je například horko. Jedním ze způsobů, jak jsou schopny odolávat horku, jsou jejich buněčné stěny, které zabraňují vysychání jejich těla. Navzdory tomu rostliny stále vykazují pohyb, ale v jiné podobě. Příkladem nastického pohybu je například skládání listů rostliny Mimosa pudica při dotyku a zavírání listů mucholapky venušiné při chytání kořisti. Některé rostliny (např. Betula pendula – bříza bělokorá) dokonce v noci sklápěly větve a listy, jako by „spaly“. Další formou pohybu rostlin je tropismus. Tropismus je však spíše růstovou reakcí na podnět než pohybem. Například rostliny mají tendenci růst směrem ke zdroji světla (fototropismus).
• Rostliny mají plasmodesmata. Zatímco živočichové mají buněčné spoje, které drží buňky v živočišné tkáni, rostliny mají plasmodesmata, která fungují jakoby jako buněčné spoje mezi rostlinnými buňkami. Tyto cytoplazmatické můstky mezi sousedními buňkami tvoří buněčná stěna. Tyto „mosty“ usnadňují komunikaci mezi buňkami a umožňují cirkulaci tekutin, čímž pomáhají udržovat tonus rostlinných buněk.
• Rostliny jsou mnohobuněčné, skládají se z mnoha buněk uspořádaných do tkání a orgánů, které jako celek plní určitou funkci. Rostlinné orgány jsou specializované na ukotvení, oporu a fotosyntézu (např. kořeny, stonky, listy atd.)
• Rostliny jsou schopné neomezeného růstu prostřednictvím meristematických pletiv. Tato tkáň se skládá z neurčitých, aktivně se dělících buněk, které dávají vzniknout diferencovaným tkáním, jako je epidermis, trichomy, phellem a cévní tkáně.
• Rostliny nemají smyslové orgány, ale mohou vnímat své okolí, i když jinak. Rostliny mohou „vidět“, „slyšet“ a „cítit“, přestože jim chybí oči, uši a nos. Zdá se, že „cítí“ a reagují způsobem, který není tak zřejmý jako u zvířat. Rostliny sice nemají nervovou soustavu jako živočichové, ale podle toho, jak reagují na své okolí, mají zřejmě svůj vlastní systém. Například Arabidopsis, přestože nemá oči, má fotoreceptory (nejméně 11 typů), které rostlině pomáhají detekovat světlo.1 Dalším příkladem může být herbivorie, která podnítí uvolnění určitých chemických látek na zasažené části rostliny.2 Bylo také pozorováno, že rostliny uvolňují obranné chemické látky, které herbivory odrazují. Bylo pozorováno, že rajčata uvolňují těkavé signály, které varují okolní rostliny před blížícím se útokem býložravců.3
• Rostliny se rozmnožují asexuální a sexuální cestou. Asexuální rozmnožování u rostlin probíhá pučením, fragmentací, dělením, tvorbou spor, vegetativním množením, apomixí atd. Pohlavní rozmnožování zahrnuje samčí a samičí gamety, které se spojují při oplození. Obecně životní cyklus rostlin zahrnuje střídání generací, tj. střídání fází sporofytu a gametofytu.
• Rostliny „dýchají“. Prostřednictvím žaludků se do rostlinné buňky dostává oxid uhličitý z atmosféry. Prostřednictvím fotosyntézy se oxid uhličitý přeměňuje na kyslík, který rostlina uvolňuje jako vedlejší metabolický produkt do atmosféry přes stomata.
• Rostliny sice nemají další přesně definované biologické systémy, ale produkují chemické látky, které se podílejí na obranných a imunitních funkcích rostlin, a rostlinné hormony, které fungují jako signální molekuly.

Tělo rostlin

Embryofyty mají obecně dvě hlavní orgánové soustavy: (1) výhonkový systém a (2) kořenový systém. Výhonková soustava zahrnuje části těla, které se nacházejí v horní části rostliny, zatímco kořenová soustava se skládá z částí těla nacházejících se v dolní části. Výhonková soustava může zahrnovat rostlinné orgány, jako jsou stonky, větve, listy, květy a plody. Často se nacházejí nad zemí. Kořenový systém zahrnuje kořeny, hlízy a oddenky. Často se nacházejí pod zemí.

Tkáně rostlin jsou:

• Embryonální neboli meristematická pletiva – rostlinná pletiva tvořená nediferencovanými a mitoticky aktivními buňkami. Příkladem je apikální meristém a kambium
• Permanentní pletiva – rostlinná pletiva, která se skládají z diferencovaných buněk. Trvalá pletiva lze dále dělit na základní (např. parenchym, kolenchym, sklerenchym) a složená (např. pletiva floému a xylému)
• Reprodukční pletiva – rostlinná pletiva, která se podílejí na rozmnožování. Příkladem jsou sporogenní pletiva

Buňky rostlin jsou eukaryotické, tj. s dobře ohraničeným jádrem. Jádro obsahuje chromozomy, které nesou geny. Kromě jádra jsou dalšími organelami endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, mitochondrie, lysozomy a plastidy. Plastidy lze rozdělit na základě pigmentů: chloroplasty (s chlorofylem, zeleným pigmentem), chromoplasty (s pigmenty kromě zeleného) a leukoplasty (bezbarvé plastidy). Velkou strukturou uvnitř rostlinné buňky je vakuola. Je zodpovědná za regulaci turgorového tlaku.

Plazmatická membrána obklopuje cytoplazmu, v níž jsou tyto organely zavěšeny. Kromě plazmatické membrány má buňka další vrstvu, která se nazývá buněčná stěna. Buněčná stěna však není vlastní pouze embryofytům. Buněčnou stěnu mají i jiné organismy, například houby, řasy a některé bakterie. Buněčná stěna embryofytů se skládá z primární a sekundární buněčné stěny. Primární buněčná stěna obsahuje celulózu, hemicelulózy a pektin. Sekundární buněčná stěna je silnější vrstva. Je bohatá na lignin, který stěnu zpevňuje a impregnuje. Buněčná stěna má mnoho důležitých funkcí a jednou z nich je pomáhat odolávat osmotickému tlaku.

Pokud je rostlinná buňka umístěna do hypertonického roztoku, voda se přesune do buňky a způsobí její bobtnání. Přítomnost buněčné stěny zabraňuje tomu, aby buňka při nadměrné osmóze praskla. Naopak, když je rostlinná buňka umístěna do hypotonického roztoku, voda difunduje z buňky ven a dochází ke ztrátě turgorového tlaku, což způsobuje ochabnutí buňky. Další ztráta vody vede k plazmolize a nakonec k cytorhýze, úplnému zhroucení buněčné stěny.

Kromě osmoregulace patří k základním fyziologickým procesům, které rostliny provádějí, fotosyntéza, dýchání, transpirace, tropismus, pohyby nastu, fotoperiodismus, cirkadiánní rytmy, klíčení semen a dormance.

Genomika rostlin

Rostliny mají velké genomy. Z rostlinných genomů, které byly sekvenovány, je největší genom pšenice Triticum asestivum s přibližně 94 000 geny.4

Životní cyklus rostlin

Životní cyklus rostlin se skládá ze dvou generací: generace gametofytu a generace sporofytu. Střídavá fáze diploidních a haploidních forem se nazývá střídání generací. To lze pozorovat také u některých řas, jako jsou Archaeplastida a Heterokontophyta. U řas se střídáním generací jsou sporofyt a gametofyt nezávislé organismy.

U embryofytů je generace gametofytu taková, že fáze začíná sporami, které jsou haploidní (n). Spora prochází sérií mitotických dělení a dává vzniknout gametofytu. Gametofyt je haploidní mnohobuněčná forma rostliny. Má pouze jednu sadu chromozomů. Fáze gametofytu je pohlavní fází životního cyklu, a proto by se u rostliny vyvinuly pohlavní orgány, které produkují gamety, jež jsou rovněž haploidní. Gamety, které se účastní oplození, by později vstoupily do generace sporofytu charakterizované rostlinnou formou, která je po spojení gamet diploidní.

U tracheofytů (cévnatých rostlin) je sporofyt v mnohobuněčné formě a dominantní fázi. Sporofyt tedy zahrnuje hlavní rostlinu, kterou vidíme. Naopak u mechorostů (např. mechů a játrovek) je gametofyt dominantní, a proto je hlavní rostlinou, kterou vnímáme.

Obecně životní stádia tracheofytů začínají semenem, které se při příznivých podmínkách pro růst vyvíjí v odnož. Oddenek roste tak, že vytváří listy a pěstuje stonky a větve. Z něj se vyvine dospělá rostlina, která nakonec vytváří květy. Květy nesou pohlavní buňky, jako jsou spermie v pylovém zrnu a vajíčka ve vaječníku. Spojením pohlavních buněk vzniká zygota obsažená v semeni. Jednodomé rostliny nesou oba typy pohlavních buněk, zatímco dvoudomé rostliny nesou pouze jeden typ pohlavních buněk.

Rostliny se mohou rozmnožovat také nepohlavně. Činí tak bez účasti pohlavních buněk. Při nepohlavním rozmnožování vznikají nové rostliny pomocí pučení, fragmentace, dělení, tvorby spor, vegetativního rozmnožování a apomixe.

Senescencí rostlin se rozumí proces stárnutí rostlin. Například během senescence listů dochází ke žloutnutí listů v důsledku degradace chlorofylu, čímž zůstávají pouze karotenoidy. Některé rostliny však mohou pokračovat v tvorbě nových listů, například u opadavých rostlin.

Ekologie rostlin

Protože jsou rostliny schopné fotosyntézy, nepotřebují lovit ani se živit živočichy (s výjimkou masožravých rostlin). Dokážou si vyrábět vlastní potravu využitím energie ze světla, oxidu uhličitého z atmosféry a molekul vody. Nicméně jedním ze zdrojů oxidu uhličitého je odpad, který živočichové vydechují při dýchání. Na oplátku vylučují kyslík jako odpadní produkt fotosyntézy. Kyslík má zásadní význam pro přežití aerobních organismů, včetně živočichů.

Rostliny získávají další životně důležité živiny z minerálních látek rozpuštěných v půdě. Přijímají je prostřednictvím svých kořenů. Mezi makroživiny, které získávají z půdy, patří vápník, hořčík, dusík, fosfor, draslík a síra. Z mikroživin rostliny přijímají bór, chloridy, měď, železo, mangan a molybden. Odumřelé části nebo celé rostliny tak vedou k jejich rozkladu a návratu základních minerálů a sloučenin do Země.

Pro svůj smysl pro nezávislost jsou často umisťovány na začátek potravního řetězce. Jsou hlavními producenty v ekosystému. Vymření rostlinných druhů tak může mít na ekosystém zásadní dopad. Červený seznam ohrožených druhů Mezinárodního svazu ochrany přírody (IUCN), systém hodnocení stavu ochrany druhů na celém světě, využíval systém označování druhů na základě rizika vyhynutí. Podle toho lze druhy rozdělit do následujících kategorií: „nedostatečné údaje“, „nejméně dotčený“, „téměř ohrožený“, „zranitelný“, „ohrožený“, „kriticky ohrožený“, „regionálně vyhynulý“, „vyhynulý ve volné přírodě“ a „vyhynulý“. V roce 2016 bylo podle IUCN 2 493 rostlin kriticky ohrožených, zatímco 3 654 rostlin je ohrožených.5
Rostliny interagují s jinými organismy a vytvářejí symbiózy. Příklady jsou následující:

• mutualismus – např. rostliny poskytující nektar včelám medonosným, zatímco včely medonosné pomáhají roznášet pylová zrna rostlin
• predace – např. masožravé rostliny, které chytají hmyz a drobné živočichy
• konkurence – např. rostliny, které soupeří s jinými rostlinami o stanoviště z hlediska dostupného prostoru a živin
• komenzalismus – např. plody rostlin, které se lepí na srst zvířat pro volný transport
• parazitismus – např.např. parazitické rostliny, které získávají živiny od svého hostitele, jako je Cuscuta (dodder), která se přichycuje na akát a vytváří haustoria, která z něj absorbují živiny

V roce 2011 odhadovalo sčítání mořského života, že na Zemi může existovat přibližně 8,7 milionu druhů eukaryot, a z tohoto počtu se předpokládal celkový počet asi 298 000 druhů rostlin. 215, 644 již bylo popsáno a katalogizováno .6

Evoluce rostlin

Podle endosymbiotické teorie představují organely jako plastidy a mitochondrie dříve volně žijící prokaryota. Chloroplasty jsou zřejmě příbuzné prokaryotickým sinicím. Základem je strukturní podobnost mezi sinicemi a chloroplasty. Kromě toho mají obě stejné fotosyntetické pigmenty a jedinou kruhovou molekulu DNA jako genom. Endosymbiotické události zřejmě vedly ke vzniku prvních fotosyntetických eukaryot před jednou miliardou let. Předpokládá se, že právě z Charophyta (podskupina zelených řas) vznikly embryofyty. Charofyty a embryofyty sdílejí mnoho podobných znaků, např. tvorbu fragmoplastu během mitózy.

Níže je uvedena stručná časová osa vývoje embryofytů:

• Fanerozoický eon “ Paleozoikum “ Období ordoviku: V období ordoviku (před 485 miliony let až 440 miliony let) se objevily první embiofyty (suchozemské rostliny).
• Phanerozoic eon “ Paleozoic era “ Devonian period: V období devonu (před 415 miliony let až 360 miliony let) převládly na souši primitivní rostliny, stromy a keřovité lesy, které poskytly nová stanoviště suchozemským živočichům. Rané semenné kapradiny Elkinsia vyvinuly semena, zejména na konci devonu.
• Fanerozoický eon “ Období mezozoika: Tato éra trvala v období před 252 miliony až 66 miliony let. V triasu (přibližně před 200 miliony let) se objevují kvetoucí rostliny.
• Fanerozoický eon “ kenozoická éra: Tato éra nazývaná „nový život“ je nejnovější geologickou érou, která trvá od doby před 66 miliony let do současnosti. Během této éry se zhruba od doby před 40 miliony let objevily trávy. Darwin Reviews – nejprestižnější přehledová řada časopisu Journal of Experimental Botany a témata, která jsou pečlivě vybírána v nejprogresivnějších oblastech výzkumu.

  Taxonomie rostlin

  Původní definice rostlin zahrnuje zelené řasy, houby a embryofyty, protože všechny mají chloroplasty a buněčnou stěnu. Řasy a houby však byly nakonec přesunuty do příslušných říší.

  V nejužším slova smyslu jsou rostliny (tj. Plantae sensu strictissimo) ty, které jsou v podstatě mnohobuněčné, mají buněčné stěny obsahující celulózu a mají chloroplasty pro fotosyntézu. V tomto případě se do říše Plantae řadí embryofyty, jako jsou cévnaté rostliny, játrovky, mechy a další fosilní rostliny, které mají stejné znaky.

  Plantae sensu stricto („rostliny v užším slova smyslu“) zahrnuje embryofyty a zelené řasy (Chlorophyta a Charophyta). Toto je stále široce uznávaná definice rostlin. Tvoří klad Viridiplantae (nebo Chlorobionta), který se běžně nazývá zelené rostliny. Jednotlivá dělení říše Plantae sensu stricto jsou následující:

  • Chlorophyta
  • Charophyta
  • Marchantiophyta (játrovky)
  • Anthocerotophyta (rohovitky)
  • Bryophyta (mechy)
  • Lycopodiophyta (paličkovité mechy)
  • Pteridophyta (kapradiny, metličkovité kapradiny, a přesličky)
  • Cycadophyta (cykasy)
  • Ginkgophyta (jinany)
  • Pinophyta (jehličnany)
  • Gnetophyta (gnetofyty)
  • Magnoliophyta (magnoliovité)
  • Magnoliophyta (kvetoucí rostliny)

  Význam

  Rostliny jsou nezbytné pro život různých organismů, protože jsou producenty v potravním řetězci. Uchovávají škrob. Slouží také jako důležitý zdroj minerálních látek a sloučenin.

  Rostliny slouží jako životní prostředí některým organismům (např. hmyzu a stromovým organismům). Jsou také hlavním zdrojem kyslíku, který aerobní živočichové potřebují k životu.

  Některé rostliny mají léčivé vlastnosti. Pampeliška lékařská (Taraxacum officinale) jako mírné projímadlo, listy jitrocele většího (Plantago major) pro zmírnění zánětů a bolesti a kořeny a listy lopuchu menšího (Arctium minus) pro zmírnění ekzémů nebo popraskané kůže jsou jen některé z mnohačetných léčivých rostlin.

  Lidé používají rostliny k výrobě nejrůznějších produktů, jako jsou éterické oleje, pigmenty, pryskyřice, třísloviny, alkaloidy, jantar, vosky, kosmetika, plasty, guma, laky, maziva, inkousty a podobně.
  Dřevo z rostlin se používá při stavbě budov, hudebních nástrojů, lodí a nábytku. Používá se také k výrobě papíru.

  Výzkum

  Vědní obor, který se zabývá studiem rostlin, se nazývá botanika (neboli biologie rostlin). Odborník v tomto oboru se nazývá botanik. Mezi oblasti studia patří morfoanatomie, cytologie, histologie, fyziologie, ekologie, evoluce, taxonomie a patologie. Rozmanité skupiny rostlin vedly ke vzniku dílčích oborů, jako např:

  • Paleobotanika – studium fosilních rostlin
  • Algologie – studium řas
  • Mykologie – studium hub
  • Bryologie – studium mechů, játrovek, a rohovců
  • Pteridologie – studium kapradin
  • Palynologie – studium pylových zrn a výtrusů

  Aplikovaná botanika se zabývá komerčním a hospodářským využitím rostlin. Zahrnuje zemědělství (např. agronomii, zahradnictví, šlechtění rostlin), lesnictví (např. dendrologii, technologii dřeva), farmaceutickou botaniku a krajinářskou architekturu.

  Vědecká klasifikace

  • Oblast: Eukaryota
  • (nezařazeno):
• (nezařazeno): Archaeplastida
• Rod: Plantae Copeland, 1956

Viz také

• Botany
• Fungi
• Algae
• Animal

Reference

1. Gabbatiss, J. (2017, January 1). Rostliny vidí, slyší a cítí – a reagují. Převzato z http://www.bbc.com/earth/story/20170109-plants-can-see-hear-and-smell-and-respond
2. Rostlina spustí „SOS“ pro obranu rostlin, když se jí něco stane – Blog o biologii & Dictionary Online. (2018, 22. září). Získáno z https://www.biologyonline.com/plant-sets-off-sos-for-plant-defense
3. Mescher, M. C., & De Moraes, C. M. (2014). Podejte si munici. Nature, 510(7504), 221-222. https://doi.org/10.1038/510221a
4. Brenchley, R., Spannagl, M., Pfeifer, M., Barker, G. L. A., D’Amore, R., Allen, A. M., Hall, N., et al. (2012). Analýza genomu pšenice chlebové pomocí celogenomového shotgun sekvenování. Nature, 491(7426), 705-710. https://doi.org/10.1038/nature11650
5. Kriticky ohrožený (CR). (2016). Získáno z http://cmsdocs.s3.amazonaws.com/summarystats/2016-2_Summary_Stats_Page_Documents/2016_2_RL_Stats_Table_2.pdf
6. Sčítání mořských živočichů. (2011, 24. srpna). Kolik druhů na Zemi žije? Asi 8,7 milionu, říká nový odhad. ScienceDaily. Získáno z http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110823180459.htm

Další čtení

• Vegetativní množení rostlin – Science Learning Hub. (Přečtěte si ji, abyste se dozvěděli o různých způsobech rozmnožování rostlin nepohlavními metodami)

Poznámky

Taxonomické zařazení organismů se může měnit na základě nových poznatků

.