ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΘΕΩΡΙΑΣ
Ι. Βασικοί φυσιολογικοί μηχανισμοί & διεργασίες - Ανάλυση της λειτουργικότητας του φυτού στο χώρο (5 εβδομάδες)
• Δέσμευση και μετατροπή της ηλιακής ενέργειας: Φωτοσυστήματα, φωτοσυνθετική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, ΑΤΡάση πρωτονίων, φωτοφωσφορυλίωση.
• Δέσμευση και διαχείριση του άνθρακα: Σύστημα Calvin, πορεία φωσφοροπεντοζών, φωτοσύνθεση, φυτά C3 & C4, φωτοαναπνοή, παραγωγή & αποδόμηση σακχαρόζης, παραγωγή & αποδόμηση αμύλου, διαχείριση τριόζης-3Ρ, σύστημα Κrebs, αναπνευστική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονιων, αναπνοή, παραγωγή μεταβολιτών. Εισαγωγή στα μεταβολικά δίκτυα.
• Διαχείριση της ενέργειας: Ενεργειακά μόρια & συστήματα, διακίνηση της ενέργειας, ενεργειακός μεταβολισμός: την ημέρα σε φωτοσυνθετικό ιστό, την ημέρα σε μη-φωτοσυνθετικό ιστό, τη νύχτα.
• Διακίνηση & διαχείριση των υλικών: Διακίνηση σε μικρή & σε μεγάλη απόσταση, συστήματα διακίνησης υλικών, κινητήριες δυνάμεις, αποπλασμικός χώρος, συμπλασμικός χώρος, ξυλώδες αγγειακό σύστημα, ημθώδες αγγειακό σύστημα. Τραυματισμός ιστού, επουλωτικός μηχανισμός. Δυναμικό νερού και παράγοντες που το τροποποιούν, ωσμωτικό δυναμικό, σπαργή, εδαφικό νερό, απορρόφηση εδαφικού νερού, είσοδος νερού στα αγγεία του ξύλου, μεταφορά νερού μέσα στο αγγειακό σύστημα, δυναμικό ατμοσφαιρικού νερού, διαπνοή, δομή και λειτουργικότητα στοματίου & υποστομάτιου χώρου. Τα θρεπτικά στοιχεία και η λειτουργία της θρέψης.
ΙΙ. Βασικοί αναπτυξιακοί μηχανισμοί & διεργασίες - Ανάλυση της λειτουργικότητας του φυτού στο χρόνο (8 εβδομάδες)
• Ρυθμιστικά μόρια: Κυτοκινίνη, γιβερελίνη, ινδολοξεικό, αψισικό, αιθυλένιο, φυτόχρωμα, κρυπτόχρωμα. Διαχείριση της πληροφορίας, επικοινωνία κυττάρων, ιστών, οργάνων. Εισαγωγή στα ρυθμιστικά δίκτυα.
• Μεριστωματική λειτουργία & αύξηση του νεαρού ιστού: Ενεργοποίηση μεριστώματος, κυτταροδιαίρεση, μηχανισμός κυτταρικής αύξησης, δημιουργία πολικότητας, ρόλος ΙΑΑ, κυριαρχία κορυφής, λήθαργος οφθαλμού.
• Η δημιουργία του νεαρού φυτού: Μηχανισμοί & διεργασίες βλάστησης σπέρματος, γεωτροπισμός, αντίληψη της διεύθυνσης της βαρύτητας, στατόλιθος, στατοκύτταρο, στατέγχυμα, καλύπτρα ρίζας, ανάδυση του νεαρού φυτού από το έδαφος, αντίληψη της διεύθυνσης του φωτός, φωτοτροπισμός.
• Δημιουργία νέου σώματος: Διαφοροποίηση, μορφογένεση, νέα ρίζα, λειτουργικότητα ρίζας, ριζικά συστήματα, νέος βλαστός, λειτουργικότητα βλαστού, νέο φύλλο, λειτουργικότητα φύλλου, φυλλώματα. Περιοδικές λειτουργίες.
• Η φυσιολογία της ανάπτυξης του άνθους και του καρπού: Η αντίληψη της εποχής. Η λειτουργία της άνθησης, η λειτουργικότητα του άνθους, γαμετογένεση, επικονίαση. Διεργασίες μετά τη γονιμοποίηση, αναπτυξιακές φάσεις, αναπνοή καρπού, ωρίμαση καρπού, ρύθμιση της ανάπτυξης του καρπού, παρθενοκαρπία. Η ανάπτυξη του σπέρματος. Ο λήθαργος του σπέρματος.
• Η φυσιολογία της γήρανσης του φυτικού ιστού: Διεργασίες αποικοδόμησης και κατάρρευσης του φυτικού ιστού, συστήματα ανακύκλωσης υλικών, προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος, προγραμματισμένη γήρανση και απόπτωση του φυτικού οργάνου.
• Εισαγωγή στις οπτικές ιδιότητες του φύλλου: Η τύχη της ακτινοβολίας που πέφτει πάνω σε ένα φύλλο, απόκριση του φύλλου, οπτικοί βιοδείκτες, χρησιμότητα των δεικτών αυτών στην γεωργία.
• Εισαγωγή στην βιοενίσχυση των καλλιεργειών: Ανάγκη για βιοενίσχυση μίας καλλιέργειας, δραστικές ουσίες, κατηγορίες βιοενίσχυσης, τρόποι βιοενίσχυσης, απόκριση μεταβολικών και ρυθμιστικών στοιχείων σε εξωγενή εφαρμογή.
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ
Ασκήσεις σε εργαστηριακή αίθουσα με στόχο να ληφθούν πειραματικά δεδομένα, να ερμηνευθούν και παρουσιαστούν σε εργαστηριακή έκθεση.
Οι ασκήσεις περιλαμβάνουν:
(1) εκχύλιση και προσδιορισμό σακχάρων,
(2) μελέτη της υδρόλυσης του αμύλου,
(3) προσδιορισμό της υδατικής κατάστασης του φυτικού ιστού και
(4) εκχύλιση και προσδιορισμό χλωροφυλλών και καροτινοειδών.
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Στο τέλος του κύκλου των μαθημάτων οι φοιτητές/φοιτήτριες θα είναι σε θέση να γνωρίζουν και να κατανοούν:
Ποιες είναι οι φυσιολογικές διεργασίες και ποια είναι η σημασία τους για τη ζωή του φυτού,
ποια είναι τα βιολογικά συστήματα, ποια βιολογικά εξαρτήματα περιλαμβάνουν αυτά και πως συμβάλλουν στην πραγματοποίηση των φυσιολογικών διεργασιών,
πως συνδέονται τα φυσιολογικά συστήματα και διεργασίες μεταξύ τους και πως συμβάλλουν στην λειτουργικότητα του κάθε φυτικού οργάνου και του φυτού συνολικά,
ποιες είναι οι αναπτυξιακές διεργασίες, ποιες φυσιολογικές διεργασίες περιλαμβάνουν και πως αυτές διαφοροποιούνται με την ηλικία,
ποιους φυσικούς πόρους διαχειρίζεται το φυτό,
πως χρησιμεύει η φυσιολογία του φυτού στην ψηφιακή γεωργία,
πώς χρησιμεύει η φυσιολογία του φυτού στην βιοενίσχυση μίας καλλιέργειας.
Κατά τις εργαστηριακές ασκήσεις, οι φοιτητές αποκτούν εικόνα:
Πως θα εκτελέσουν ένα εργαστηριακό πείραμα για να συλλέξουν δεδομένα με φυσιολογική σημασία, που αφορούν βασικά μόρια (σάκχαρα, άμυλο, χλωροφύλλες, καροτινοειδή) και φυσιολογικές λειτουργίες (φωτοσύνθεση, διαπνοή) του φυτού, και
πως θα επεξεργαστούν πειραματικά αποτελέσματα.
Γενικές Ικανότητες
Ανάλυση της συνεισφοράς, σύνθεσης & ολοκλήρωσης των φυσιολογικών διεργασιών σε επίπεδο κυττάρου, ιστού, οργάνου και ολόκληρου φυτού.
Αναγνώριση των φυσιολογικών διεργασιών που συμπράττουν για την πραγματοποίηση του κάθε αναπτυξιακού σταδίου του βιολογικού κύκλου του φυτού.
Κατανόηση της πλαστικότητας της απόκρισης των φυτών στις περιβαλλοντικές συνθήκες και στις αγρονομικές διεργασίες και επεμβάσεις.
Κατανόηση της χωροταξικής διευθέτησης, συνέργειας ή ανταγωνισμού των επιμέρους βιολογικών συστημάτων.
Ικανότητα βασικής προσέγγισης και τεκμηρίωσης σε ερωτήματα του τύπου, ποιο σύστημα κάνει τι, που, πως, πότε και γιατί, σε κάθε στάδιο του βιολογικού κύκλου του φυτού.
Κατανόηση της συμπεριφοράς και της παραγωγικότητας του καλλιεργούμενου φυτού, ανάλογα με το γενετικό υπόβαθρο που διαθέτει, το περιβάλλον στο οποίο θα βρεθεί και το παραγωγικό σύστημα που θα εφαρμοστεί.
Βιβλιογραφία
Taiz & Zeiger, Φυσιολογία & Ανάπτυξη Φυτών, 6η Αμερικανική - 2η Ελληνική Έκδοση 2017, Εκδόσεις Utopia Publishing.
Το Τμήμα Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής (ΕΦΠ) του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΓΠΑ) είναι το πρώτο αμιγές Πανεπιστημιακό Τμήμα Φυτικής Παραγωγής στην Ελλάδα και ιδρύθηκε τον Ιούνιο του 1989 (Π.Δ. 377/16-6-89, ΦΕΚ 166Α΄)
