Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a...

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie

CZ.1.07/2.2.00/15.0316

Pěstované rostliny BOT/PRSB

Přednáška 12. března 2012Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek)

letní semestr 2011/2012

Témata přednášek

1. Úvodní informace, organizace výuky; Biodiverzita, rostliny planě rostoucí, rostliny pěstované, vzájemné vztahy, ochrana – instituce, zákony

2. Obiloviny – hlavní druhy, alternativní (minoritní) obiloviny3. Olejniny 4. Luskoviny5. Okopaniny, resp. rostliny poskytující jedlé kořeny, bulvy a hlízy 6. Ovoce, chmel, vinná réva7. Zelenina8. Rostliny požitkové, rostliny poskytující koření, rostliny poskytující silice9. Rostliny tříselné a mýdelné, rostliny poskytující pryskyřice, klovatiny, kaučuk, rostliny

voskodárné10. Rostliny barvířské11. Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko,

vlákna, korek)12. Rostliny okrasné, květiny13. Pícniny, trávy14. Rostliny lékárnické (léčivé) – samostatný předmět od letního semestru 2011/201215. Houby, sinice a řasy

30 plodin nejdůležitějších pro lidskou výživu:

1. pšenice2. rýže3. kukuřice4. brambory5. ječmen6. batáty – Ipomoea batatas7. cassava (maniok) - Manihot esculenta8. hrozny (ovoce, víno)9. sója10. oves11. čirok (Sorghum sp.)12. cukrová třtina13. proso (Panicum miliaceum)14. banány15. rajčata

16. cukrová řepa17. žito18. pomeranče19. kokosový ořech20. bavlník (semena)21. jablka22. yam (Dioscorea)23. arašídy 24. vodní melouny25. zelí26. cibule27. fazole28. hrách29. slunečnice30. mango

Rostliny poskytující materiál k dalšímuprůmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek)

1. Produkce dřevaDřeviny významné v našich klimatických oblastech – základní informace (obecná botanika, přehled a vyžití jednotlivých druhů dřevin) – výukový materiál připravený Botanickou zahradou PřF UP v roce 2007 (Krása dřeva našich jehličnanů a listnáčů)

Další dřeviny poskytující dřevo Swietenia mahagonii (Meliaceae): stř. a j.

Amerika – těžké hnědnoucí až černající dřevo

Diospyros melanoxylon (Ebenaceae) –tomel černodřev – eben: Indie, Ceylon (také řada dalších druhů – D. rubra, D. mespiliformis, D. chloroxylon atd.)

Santalum album (Santalaceae) – santal bílý: pův. v j. Asii, Polynesii – voňavky

Tectona grandis (Lamiaceae) – teka obrovská, teak: vých. Indie, j. Čína; odolné tvrdé (lodě)

Cedrus libani (Pinaceae)– cedr libanonský

Keře a byliny poskytující materiál na nábytek

např. Bambusa arundinacea(Poaceae) –bambus obecný

Calamus rotang (Arecaceae) –palma rákosovitá

2. Textilní rostliny botanicky různorodá skupina asi 2 000 druhů rostlin, které mají využitelná

vlákna1. Ze semen a plodů:technické označení tohoto typu vlákna – rostlinné

chlupyjednobuněčná:

bavlník (Gossypium) - z osemení, dlouhé pevné vlákno, spirálovitě stáčené – snadné spřádání; tuto vlastnost jiné rostliny nemají

kapok (Ceiba) (Bombaceae) - z vnitřních stěn tobolekklejicha (např. Asclepias syriaca, A.

incarnata) - tobolky s chmýřitými semeny, nelze spřádat - vycpávky

vícebuněčná:orobinec (Typha angustifolia, T. elephantina)

(semenné v. – izolace vycpávky; stonky – provazy, lana)

suchopýr (Eriophorum, Cyperaceae)

2. Z cévních svazků:vlákna ze stonků dvouděložných rostlin: vícebuněčná, lýkové svazky spojené pektiny, obklopené dřevem (musí se uvolnit), jsou jemná, měkká, např:len setý - Linum usitatissimum, jutovník – Corchorus, kenaf - Hibiscus cannabinusramie – Boehmeria (Urticaceae) konopí seté – Cannabis sativuskopřiva - Urtica (100 drhů, místní význam - U. heterophylla - Indie, U. pilulifera – pův.

Středomoří, pěst. v Číně, U. gigas – Austrálie „tree nettle“)

vlákna z listů jednoděložných rostlin: (převážně tropické), vlákna tvoří výztuž listů (svazky sklerenchymatických vláken) nebo jejich cévní systém (vodivé svazky), vlákna tvrdá, hrubá; lana, provazy, hrubé příze, např.: sisal – Agave sisalanahenequén - Agave fourcroydesjuka - Yucca filifera a dalšíformie Phormium tenax – Liliaceae; N. Zéland; provazy, lana, lodní plachty; novozélandská

bavlna, n. konopí)halfa - Stipa tenacissima (Pyreneje, přirozené porosty, list se navine na trubičku a vytrhne)Musa textilis - abaka – z list. pochev; oblek. tkaniny, lana, provazy, papír

3. Z dalších míst rostliny:Cibotium borometz - stromovitá kapradina, na kmeni a řapících listů

až 7 cm dlouhé chlupyGerbera lanuginosa - vytrvalá, V Asie až Himaláje, vlákna z listů

u řady rostlin se využívají různé části k různým účelům, vlákna mají až druhotný význam, např. Cocos nucifera - rostlinné žíně

bavlník - Gossypium čeleď: Malvaceae 40 druhů – jednoleté, víceleté, bylinné i stromovité formy původ: aridní oblasti tropů Afriky, Ameriky, Austrálie, částečně Asiez různých částí – asi 150 výrobků: číslo 1 mezi textilními plodinamiProblém: chemická ochrana, velké množství užívaných pesticidů, otázka zdravotní nezávadnosti výrobků; "bio-bavlna"dlouhé vlákno – bavlnakrátké vlákno – vata, papír, celulóza, laky, umělé hedvábí, kolodium (hořlavý roztok pyroxylinu v etheru a ethanolu, sirupovité konzistence, používaný v chirurgii jako "tekutý obvaz" a pro udržení krytí na místě; natře-li se na kůži, zasychá do podoby pružného celulózového filmu. Novikovův roztok (obvykle označovaný latinsky Solutio Novikov) je roztok elastického kolodia a briliantové zeleně (lat. viride nitens; viride brillans) ve směsi ethanolu s etherem (někdy se navíc přidává tanin a ricinový olej). Používá se jako tekutý obvaz s antiseptickými účinky pro ošetření drobných poranění a zejména v lékařství po chirurgickém sešití ran),

semeno – olej potravinářký, technický; bílkovinylisty, slupky semen, stonkymedonosná a léčivá rostlina

druhy Starého světa (diploidní, 2n = 26): G. herbaceaum (Afrika) G. arboreum (Indie)

druhy Nového světa (tertraploidní, 2n = 52): G. hirsutum (Mexiko), G. barbadense (J. Amerika)

moderní odrůdy: vysoce výnosné, neutrální k délce dne,

"annualized" - důsledek domestikace a primitivního i moderního zušlechťování, z planě rostoucích vytrvalých předchůdců

Corchorus - jutovníkčeleď: Tiliaceaečíslo 2 mezi textilními plodinami 40 druhů, původ – asi Indie C. capsularis – bílá juta; původ v Číně nebo v

oblasti Indie-Barma C. olitorius – také jako zelenina v Africe a Stř.

Východě; není jisté zda se jedná o původní planě rostoucí druh nebo o zplaněný původně pěstovaný; původní asi v Africe

C. acutangulusvyužití: pytle, čalounické tkaniny, běhouny, koberce, izolační materiál, provazy;

odpad – na papír, plsť

2n = 2x = 14 cytotaxonomické vztahy planě rostoucích druhů nepříliš známy pěstované druhy - obtížně křižitelné záření - mutant s indukovanou samčí sterilitou (monogenní), ale pleiotropní

efekt, řada nežádoucích vlastností šlechtitelský cíl: cytoplasmatická sterilita 1904 Bengálsko - rozvoj zušlechťování - hledání náhrady za konopí,

vytvoření čistých linií (1920), hromadný výběr vedl k novým odrůdám, současné odrůdy - vysoce inbrední, snášejí samoopylování,; křížení

nastává v 0,5 - 10% somatická hybridizace zatím nepřinesla regeneranty s vhodnými vlastnostmi hlavní šlechtitelský cíl - kvalita a délka vlákna zdroje mezi planě rostoucími druhy zdaleka nejsou plně využity

ramie - Boehmeria

čeleď: Urticaceae asi 45 druhů, pův. asi z Číny B. nivea, B. utilisvyužití: po prvotním zpracování (tzv. degumaci) sněhvě bílé, na omak hedvábné, výr. kuchyňského textilu, ložního prádla, oblekových látek; odolné vůči vlhku

konopí - Cannabis

čeleď: Cannabaceae původ: Himaláje dvoudomá (někdy jednodomá) r. (laty samčích

kv. svazečky samičích k.)technické vlákno: plavé až šedé, pevné, odolné

vůči hnilobě a vodě (krycí plachty, koberce, stanové délce, provazy); méně jakostní vlákno –koudel; odpad při zpracování vlákna – pazdeří; semeno – fermeže, laky, bílkoviny – krmivo;

velká variabilita díky domestikaci pro tři různé účely (vlákna - preference dlouhých internodií, málo větvené rostliny, menší tvorba semen, samčí kvetení; olej - výběr na vysoký výnos semen, nikoliv obsah oleje; psychotropní látky - THC - při pěstování se odstraňují samčí rostliny, aby se na samičích netvořila semena na úkor THC žlázek)

C. sativa - příklad "camp-follower" - růst na hnojených půdách u sídelC. indica - THCC. ruderalis - planě rostoucí v EvropěC. sativa - vláknavzájemná dobrá křižitelnost, bez ztráty fertility

podle Small a Cronquist - C. sativa subsp. sativa a subsp. indica

vzájemné křížení - klasifikace obtížnározdíly v době kvetení samičích a samčích květů silně podporují cizosprášeníopylování větrem

planě rostoucí rostliny

introgrese

plevele

introgrese

introgrese

semenné formytextilní formy (Evropa

1000-2000 BC, S Asie, Nový Svět - J Am 1545, S

Am 1606)

THC formy (J Asie, Afrika)

domestikace od 7000 BC

Čína

domestikace od 3000 BC

(Z Asie, Egypt)

Smartt and Simmonds, 1997

šlechtění: selfing možný, ale inbrední deprese tetraploidi (kolchicin) - méně vláken, nižší kvalita,

ani není vyšší obsah THC během domestikace se polyploidizace neuplatnila sexuální exprese: gen pro samčí kvetení XY, ale

determinována také autosomaticky, vlivem prostředí - délka dne, teplota, obsah N v půdě, koncentrace CO2 (možná změna pohlaví)

využití THC v medicíně omezené zastoupení položek v

genobankách (droga) je mimořádně odolné vůči chorobám a

škůdcům vysoká produkce biomasy

len – Linum usitatissimum

základní informace – viz olejniny sklizeň – trhání v raně žluté zralosti,

výčesky (tobolky, semena a listy) odvoz z pole, rosení a obracení na poli 3-6 týdnů (působení přirozených enzymů –uvolňování vláken – pektinolytická etapa)

vlákno je odolnější proti hnilobě, světlu a teplotě než bavlněné

málo se mechanicky opotřebovává, téměř nestárne

koudel – krátké vlákno – výr. provazů, cigaretového papíru

dřevovina – pazderdesky (stavbnictví, nábytek)

olej – fermeže, laky potravinářský, farmaceutický prům. pokrutiny – bílkovinné krmivo

sisal, henequén – Agave

čeleď: Agavaceae přes 250 druhů sukulentní monokarpické, vytrvalé původ: hlavně stř. Amerika A. sisalana - sisal: původ – Mexiko,

nyní pěstován Africe (Tanzanie) A. fourcroydes - henequen : pěst. na

Kubě, Jamajce, Hondurasu A. amaniensis, A. angustifolia - nemají

komerční význam, ale využití ve šlechtění A. decipiens - 2n=120 - rezistence k fytoftoře

využití: motouzy, pytle, papír

Smartt J., Simmonds N.W., 1995. Evolution of crop plants. Longman Group UK Ltd.

1893 pře Hamburg do Tanzanie, poté do Brazílie, později reintrodukován do Mexika

x= 30 polyploidní série, komplikované aneuploidií (di až

pentaplodi) 2n = 58 až 180 !!! cytologická komplexita + vegetativní reprodukce -řada morfologicky odlišných taxonů

A. sisalana 2n = 5x =ca 138-49 A. fourcryodes 2n = 5x = ca 140 ancestor není znám, oba pěst. druhy As a Af jsou

sterilní klony pravděpodobně hybridního původu

juka - Yucca

čeleď: Agavaceae 40 druhů původ: Amerika vytrvalý oddenek, bohaté růžice listů, stvol se zelenavě

bílými zvonkovitými květy u nás – jako okrasná rostlina – Y. filamentosa (palmová

lilie) Y. australis (Mexiko), Y. elata (Arizona), Y. filifera

(Mexiko) využití: obalové tkaniny, lana, provazy, koberce;

obchodní název „ixtle fibre“

3. KorekQuercus suber – korkový dub

čeleď: Fagaceae původ: Středomoří, Iberský

poloostrov Portugalsko – 5 000 ha odběr korku v 9ti letých intervalech použití: zátky, plovací vesty,

podlahové krytiny, obuv

Technologie výroby papíru, celulózyHistoriezáznamy – 20 000 let př.n.l. - kámen, hlína, dřevo, olovo, kůže, listy palem, kůra stromů,

tkanivoTiticaca (3 000 m n.m.) 13 000 let – Mayové – pruhy lýka z palem spojené lepidlem a

natřené bílým nátěrem „amate“Egypt: Cyperus papyrus – vlákna z dřeně – pruhy vedle sebe i křížem na prkno, nátěr

leipdlem, slisování sklepání, sušení (lepidlo = pšeničná mouka + vřelá voda + ocet), po usušení – hlazení kostí nebo ulitou

pergamen – kolem 200 př. n.l. Bergama – kůže mladých zvířatČína: 141-86 př.n.l. Tsai-Lun – 123 př.n.l. – první papír z Boehmeria urtica, B. nivea,

Broussonetia papyrifera, výhonky bambusu, mladé větve bavlníku, pšeničná a rýžová sláma: máčení ve vodě, odloučení kůry, vykrajování lýka, proplachování ve vodě, působení vápna, kvašení, vaření ve vodě, drcení v moždíři, ukládání do jam do doby použití; papírovina se slizem z rostlin na rám s rohoží, pak na plochu potaženou sádrou, lisování, sušení na slunci, klížení kamencem nebo škrobou apreturou

tajemství přes budhistické mnichy do Koreji a Japonska, pak Tataři při výpadech do Čínz kolem 580, od Tatarů Arabové (650 Mekka, Medina, Damašek)

Arabové – barvení papíru napouštěním (položení listů na hladinu roztoku), nanášením barvy hadříky, kartáčem:žlutá (bohatství) – šafránčervená (lidskost, štěstí)modrá (smutek) – kobaltová modř nebo indigo

Historie – pokračování:Řecko – 9. stol., později Itálie (nejsou přesnější záznamy (prosím, na

čem byla psána antická díla?)Španělsko – Jativa – pol. 12. stol.Francie – opat Petr z Cluny (1111-1150) – výroba papíru v již. FranciiČechy – 1370 Aš, 1499 ZbraslavBelgie – 1407Anglie – 1490 HertfordŠvédsko – 1632 MotalaDánsko – 1589 HuenHolandsko – 1586 Alkmaar

Výroba papíru do pol. 19. stol. – výroba výlučně z hader od pol. 19. stol. – výroba z dřevoviny nyní ze všech dostupných druhů dřevin (jehličnaté i listnaté)metody:1. mechanicky obrušováním dřeva, přidávání vody – bílá dřevovina2. částečným chemickým působením a následným mechanickým

rozvlákněním:hnědá dřevovina: máčení v autoklávech, pak mechanické broušení) polobuničina: provaření dřevěných štěpek v chemických roztocích (Na2SO4, NaOH, Na2CO4), pak rozvlákněníí v defibrátorech

3. chemickým působením – buničina vzniklá rozvlákněním štepek ve speciálních vařácích za tlaku

mletí buničiny (papíroviny), čištění, třídění, plnění (zlepšení mechanických vlastností) – neplněné (filtrační,

elektroizolační), do 5% - novinový papír, střední obsah do 15% - psací, ofsetový, litografický, nad 15% - hlubotisk skovníky

plnidla: např. křemičitany – kaolín, mastek; sírany (sádrové, barytové); uhličitany – titanová běloba; saye – kabronové papíry;

klížení: např. přírodní pryskyřice, parafín, silikonové oleje, živočišný klíh, kasein, škrob, latexy, vodní sklo

barvení: ve hmotě, povrchové, ponoremtakto upravená papírovina je vedena do papírenského stroje:síta, lis, sušící část, navíječka, řezání, povrchová úprava – kalandrování

teplými válcivrstvení (např. s hliníkem, plasty), krepování

Témata přednášek

1. Úvodní informace, organizace výuky; Biodiverzita, rostliny planě rostoucí, rostliny pěstované, vzájemné vztahy, ochrana – instituce, zákony

2. Obiloviny – hlavní druhy, alternativní (minoritní) obiloviny3. Olejniny 4. Luskoviny5. Okopaniny, resp. rostliny poskytující jedlé kořeny, bulvy a hlízy 6. Ovoce, chmel, vinná réva7. Zelenina8. Rostliny požitkové, rostliny poskytující koření, rostliny poskytující silice9. Rostliny tříselné a mýdelné, rostliny poskytující pryskyřice, klovatiny, kaučuk, rostliny

voskodárné10. Rostliny barvířské11. Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko,

vlákna, korek)12. Rostliny okrasné, květiny13. Pícniny, trávy14. Rostliny lékárnické (léčivé) – samostatný předmět od letního semestru 2011/201215. Houby, sinice a řasy

kaučukovník brazilský (Hevea brasiliensis)

čeleď: Euphorbiaceae řada druhů, 2n= 2x = 36, pouze H. guinaensis

je triploid (2n=3x=54)je strom rostoucí v tropických oblastech. Jeho domovem je Jižní Amerika (konkrétně Amazonský prales), je však rozšířen i do oblastí ve střední Americe, v jihovýchodní Asii a ve střední Africe.

Latexové mléko, které po naříznutí vytéká z jeho kůry, je výchozí surovinou pro výrobu přírodního kaučuku.

Dřevo kaučukovníku se používá pro výrobu kvalitního nábytku

1872 - H.A. Wickham 70 000 semen, část do Kew, část na Srí Lanku, do Indonésie

lokality byla mimo hlavní centrum diverzity rodu

amazonské pralesy -zdroj materiálu pro šlechtění (EMBRAPA)

Literární prameny: Hrázský J., Král P. 1999. Výroba vláknin a papíru. Skripta.

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Fakulta lesnická.

Valíček P. a kol. 2002. Užitkové rostliny tropů a subtropů, Academia, Praha.

Zimolka J., 2005. Speciální produkce rostlinná – rostlinná výroba, skripta Mendelovy zemědělské a lesnické university v Brně. Agronomická fakulta.

Smartt J., Simmonds N.W., 1995. Evolution of crop plants. Lingman Scientific UK.

materiály Českého konopářského svazu www.konopi.info