Для чего изучать растения? презентация

Содержание

Растения, как и большинство животных, – многоклеточные эукариоты Фото: Public Health Image Library; NASA; © Dave Powell, USDA Forest Service; tom donald

Слайд 1Для чего изучать растения?
www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.109.tt1009

Слайд 2Растения, как и большинство животных, – многоклеточные эукариоты
Фото: Public Health Image

Library; NASA; © Dave Powell, USDA Forest Service; tom donald

Слайд 3Растения разнообразны
Растения способны существовать в самых разных ландшафтах
Фото: tom donald

Слайд 4Растения делают нас счастливыми
Dravigne, A., Waliczek, T.M., Lineberger, R.D., Zajicek, J.M.

(2008) The effect of live plants and window views of green spaces on employee perceptions of job satisfaction. HortScience 43: 183–187. Фото: tom donald

Сотрудники, в поле зрения которых находятся растения, обычно более довольны своей работой.

Слайд 5Растения – удивительные живые существа

самый крупный цветок (≈1 м)
долгожитель (≈5000 лет)
самый

большой организм (>100м)

Фото: ma_suskaФото: ma_suska; Bradluke22Фото: ma_suska; Bradluke22; Stan Shebs

Слайд 6Мы не можем существовать без растений
Растения производят кислород, которым мы дышим.

Растения химически запасают энергию, которую человек потребляет в виде пищи или топлива.

Растения продуцируют огромное количество полезных химических соединений.

Слайд 7Мы не можем жить без кислорода!

НЕТ кислорода
Джозеф Пристли в 1771 г.

обнаружил, что дыхание животных «портит» воздух. Животное, находящееся в закрытом объёме, рано или поздно погибнет.

Слайд 8Мы не можем жить без кислорода!

Выделяется
кислород
Пристли также обнаружил, что растения способны

«восстанавливать» воздух. Теперь мы знаем, что растения выделяют кислород как побочный продукт фотосинтеза.

Слайд 9Растения превращают углекислый газ в богатые энергией молекулы, которые потребляют животные
Растения

превращают газ CO2 в сахара в процессе фотосинтеза.

Слайд 10Растения производят огромное количество полезных веществ

CO2

Слайд 11Для чего изучать растения?
Чтобы сохранить редкие растения и сообщества, находящиеся

в опасности

Чтобы знать больше об устройстве природы

Чтобы разумно использовать возможности растений и обеспечивать человечество пищей, лекарствами и энергией

Фото: tom donald

Слайд 12
Изучение растений помогает нам познавать мир
Рисунок коры, сделанный Робертом Гуком, открывшим

«клетки»

Клетки впервые были найдены в растениях.

Фотография клеток коры

Фото: ©David B. Fankhauser, Ph.D

Слайд 13
Вирусы впервые были выделены из растений
Вирус табачной мозаики
Вирусы могут инфицировать не

только растения, но и человека, вызывая многие заболевания, в том числе СПИД, гепатит, атипичную пневмонию, свиной грипп, рак шейки матки, ветрянку, и полиомиелит.

Изображение: © 1994 Rothamsted Research

Слайд 14Работы Менделя, выполненные на горохе, привели к открытию законов наследования

Слайд 15...которые помогают в изучении таких болезней человека, как серповидноклеточная анемия...
Работы Менделя,

выполненные на горохе, привели к открытию законов наследования

Слайд 16...и гемофилия, а также многие другие болезни, имеющие генетические причины.
Родословная

семьи носителей аллели гемофилии

Работы Менделя, выполненные на горохе, привели к открытию законов наследования

Слайд 17Работы Менделя послужили основой генетики и селекции растений.
Выдающийся селекционер растений
Норман

Борлоуг
(1914–2009), Нобелевский лауреат (1970)

Работы Менделя, выполненные на горохе, привели к открытию законов наследования

Слайд 18ДЛЯ ЧЕГО ИЗУЧАТЬ РАСТЕНИЯ?

Слайд 19Население Земли растёт и растёт...
Население Земли утроится
с 1950 г. (2.5

млрд.)
по 2020 г. (7.5 млрд.)

Слайд 20Население Земли растёт и растёт...
Основная цель биологии растений – увеличить продуктивность;

оценки показывают, что её нужно увеличить на 70% в течение следующих 40 лет.

Слайд 21От недоедания и голода погибает непропорционально много детей

В 2004 г. в

мире погибли 60 млн. человек

(Source:  World Health Organization, 2008)

Слайд 22


10 млн. из них – дети до 5 лет,
99% из

которых проживали в бедных и развивающихся странах

(Source: The State of the World's Children, UNICEF, 2007)

От недоедания и голода погибает непропорционально много детей

Слайд 23


5 млн. детей в возрасте до 5 лет погибают каждый год

от недоедания и сопутствующих заболеваний.
То есть каждые 6 секунд погибает один дошкольник, смерть которого можно было предотвратить.

От недоедания и голода погибает непропорционально много детей

Слайд 24



От недостатка витамина A погибает миллион детей в год.
(Source: Vitamin and

Mineral Deficiency, A Global Progress Report, UNICEF)

От недоедания и голода погибает непропорционально много детей

Слайд 25Как бы отреагировал мир на болезнь, поразившую население Европы, Канады и

США?

Слайд 26В мире более одного миллиарда человек в год хронически недоедают
Это больше,

чем всё население Европы, Канады и США.

(Источник: FAO news release, 19 июня 2009)

Слайд 27Это больше, чем население Европы, Канады, США и Китая.
(Источник:  World

Health Organization, WHO Global Database on Anaemia)

Более двух миллиардов человек в год испытывают хроническую анемию из-за недостатка железа

Слайд 28КАК МОГУТ ПОМОЧЬ УЧЁНЫЕ?

Слайд 29создавая растения, которые:
устойчивы к стрессу и засухе
требуют меньше удобрений и воды
устойчивы

к патогенам
более питательны

Биологи растений могут помочь в решении проблемы голода,

Слайд 30Источник: IWMI
Регионы физического и экономического дефицита воды
Рост растений часто ограничен из-за засухи
Нет/небольшой

дефицит воды

Физический дефицит воды

Приближение к физическому дефициту воды

Экономический дефицит воды

Нет оценок

Слайд 31Засуха сопровождается повышением температуры планеты
Gornall, J., Betts, R., Burke, E., Clark,

R., Camp, J., Willett, K., and Wiltshire, A. Implications of climate change for agricultural productivity in the early twenty-first century. Phil. Trans. Royal Soc. B: 365: 2973-2989.m

В тёплых странах урожай падает на
≈ 3–5% с повышением температуры
на 1°C

Слайд 32Даже средняя засуха значительно снижает урожай
Средняя засуха снижает уровень фотосинтеза и скорость

роста растений, тогда как сильная засуха является смертельной для них

Слайд 33Нам нужны растения, которые хорошо растут даже в условиях стресса

Жара и засуха

снижают урожай

Слайд 34

Жара и засуха снижают урожай
Нужно больше площадей под сельское хозяйство
Нам нужны

растения, которые хорошо растут даже в условиях стресса

Слайд 35


Жара и засуха снижают урожай
Нужно больше площадей под сельское хозяйство
Вырубка лесов

приводит к повышению концентрации CO2 в атмосфере

Нам нужны растения, хорошо растущие даже в условиях стресса

Слайд 36Модификация одного гена может увеличить устойчивость растения к засухе
Yu, H., Chen,

X., Hong, Y.-Y., Wang, Y., Xu, P., Ke, S.-D., Liu, H.-Y., Zhu, J.-K., Oliver, D.J., Xiang, C.-B. (2008) Activated expression of an Arabidopsis HD-START protein confers drought tolerance with improved root system and reduced stomatal density. Plant Cell 20:1134-1151.

засухоустойчивый

дикий тип

Слайд 37Развитая корневая система увеличивает устойчивость к засухе
Выведение растений с хорошо развитой

корневой системой может помочь им расти в засушливых регионах.

Yu, H., Chen, X., Hong, Y.-Y., Wang, Y., Xu, P., Ke, S.-D., Liu, H.-Y., Zhu, J.-K., Oliver, D.J., Xiang, C.-B. (2008) Activated expression of an Arabidopsis HD-START protein confers drought tolerance with improved root system and reduced stomatal density. Plant Cell 20:1134-1151.

Слайд 38 Посевы требуют удобрений – калий, фосфаты, азот и другие элементы

Калий и фосфаты – невозобновляемые добываемые ресурсы

Синтез азотных удобрений требует огромных затрат энергии

Фото: Mining Top News; Library of Congress, Prints & Photographs Division, FSA-OWI Collection, LC-USW361-374

Удобрения – ограниченный ресурс, требующий затрат энергии

Слайд 39Фото NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
Сток удобрений вызывает появление

мёртвых зон: «цветущие» водоросли затем разлагаются, расходуя кислород в воде и делая жизнь животных невозможной

Использование сельскохозяйственных удобрений – источник значительного загрязнения окружающей среды

Слайд 40Yuan, L., Loque, D., Kojima, S., Rauch, S., Ishiyama, K., Inoue,

E., Takahashi, H., and von Wiren, N. (2007). The organization of high-affinity ammonium uptake in Arabidopsis roots depends on the spatial arrangement and biochemical properties of AMT1-type transporters. Plant Cell 19: 2636-2652.

Поглощение питательных веществ растениями можно улучшить

Слайд 41Учёные скрещивают культурные растения с многолетними, чтобы уменьшить зависимость первых от

удобрений и воды

Уэс Джексон из Института Земли держит многолетнего родственника пшеницы Thinopyrum intermedium

Многолетние растения поглощают воду и питательные вещества лучше, чем большинство культурных растений

Фото: Jodi Torpey, westerngardeners.com

Слайд 42Phytophthora infestans, вызывающая фитофтороз картофеля, снова стала угрозой.

Puccinia graminis tritici, гриб,

вызывающий ржавчину пшеницы, превратился в весьма агрессивную форму.

Фото: www.news.cornell.edu; www.fao.org

Сейчас два серьёзных заболевания растений угрожают производству продуктов питания в мире

Слайд 43Фитофтороз уничтожает картофель
Phytophthora infestans вызывает фитофтороз картофеля.
Вспышка фитофтороза в 1840-х уничтожила

посевы и унесла жизни более миллиона человек в Европе.

Фото: USDA; Scott Bauer

инфицированный обработанный

Слайд 44Идентификация генов устойчивости
устойчив
заражён грибом
не заражён
неустойчив
Растение слева несёт ген устойчивости и не

имеет симптомов болезни.


Song, J., Bradeen, J.M., Naess, S.K., Raasch, J.A., Wielgus, S.M., Haberlach, G.T., Liu, J., Kuang, H., Austin-Phillips, S., Buell, C.R., Helgeson, J.P., Jiang, J. (2003) Gene RB cloned from Solanum bulbocastanum confers broad spectrum resistance to potato late blight. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:9128–9133.

Генетики установили ген устойчивости и вводят его в пищевые сорта.

Слайд 45Ржавчина пшеницы – новая угроза
Новый высокопатогенный штамм появился в Уганде

в 1999 г. и назван Ug99.
Большинство сортов пшеницы не имеют устойчивости к этому штамму.

инфицированные растения пшеницы

Фото: ARS USDA

Слайд 46Ug99 поражает пшеницу во всём мире
Эта глобальная проблема требует внимания всего

мира. Споры Ug99 не обращают внимания на государственные границы...
– Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO)


Фото: ARS USDA

Слайд 47Споры Ug99 разносятся ветром
Споры Ug99 найдены в Уганде, Кении, Эфиопии, Судане,

Йемене и Иране, он угрожает посевам на Ближнем Востоке, Восточной Африке, Центральной и Южной Азии.

Воздушные потоки, переносящие споры, показаны красным.

Фото: www.wheatrust.cornell.edu

Слайд 48Споры Ug99 разносятся ветром
Пшеница – основное сельскохозяйственное растение в регионах, находящихся

под угрозой, особенно в бедных странах.

предполагаемые пути переноса Ug99

Фото: www.wheatrust.cornell.edu

Слайд 49Международные группы учёных сотрудничают для мониторинга распространения Ug99 и создают сорта

пшеницы, устойчивые к ржавчинному грибу.

В настоящее время неизвестно, удастся ли создать устойчивые сорта, чтобы избежать голода...

Фото: BluemooseФото: Bluemoose; FAO

Слайд 50Биологи растений изучают способы сохранения плодов свежими после сбора
После сбора урожая

фрукты размягчаются, дозревают, и впоследствии загнивают.

Из-за этих процессов фрукты выглядят непривлекательно, и фрукты теряют вкусовые и пищевые качества.

Фото: CornellФото: Cornell University ; ARC

Слайд 51
Позеленение, наряду с образованием соланина, может развиваться в неправильно хранящихся клубнях

картофеля. Соланин в высокой концентрации токсичен.

Фото: Dr. C.M. Christensen, Univ. of MinnesotaФото: Dr. C.M. Christensen, Univ. of Minnesota.Фото: Dr. C.M. Christensen, Univ. of Minnesota.; WSUФото: Dr. C.M. Christensen, Univ. of Minnesota.; WSU; Pavalista, A.D. 2001

Плесень Aspergillus на початках кукурузы

Потери после уборки урожая могут уничтожить более 50% зерна.

Биологи растений изучают способы сохранения плодов свежими после сбора

Этапы позеленения

Белая Роза
(6.8 мкЕ×м-2с-2

Время (дни)

Слайд 52Диета в бедных странах, как правило, не сбалансирована и бедна питательными

веществами. Человеку необходимы витамины и минералы, а не только калории.


Анемия (маленькие дети)


Улучшенное содержание питательных веществ в растениях поможет исправить несбалансированное питание

Изображения: PetaholmesИзображения: Petaholmes на основе данных WHOИзображения: Petaholmes на основе данных WHO; WHO

Слайд 53Практика добавки к пище витаминов
(например, фолат и витамин А) и микроэлементов

(железо, цинк, йод) привела к значительному снижению недоедания в большинстве стран мира.

Фото: © UNICEF/NYHQ1998-0891/Giacomo Pirozzi

Слайд 54Маниок – важнейшее пищевое растение в Африке, но он беден питательными веществами
Учёные

недавно обнаружили разновидность маниока, которая содержит гораздо больше витамина А, чем обыкновенная разновидность.

Welsch, R., Arango, J., Bar, C., Salazar, B., Al-Babili, S., Beltran, J., Chavarriaga, P., Ceballos, H., Tohme, J., and Beyer, P. Provitamin A accumulation in cassava (Manihot esculenta) roots driven by a single nucleotide polymorphism in a phytoene synthase gene. Plant Cell: tpc.110.077560.

обыкновенная белая разновидность

недавно открытая жёлтая разновидность

Слайд 55Биофортификация – генетическое обогащение пищи
Фото: Golden Rice Humanitarian Board © 2007; Автор:

ETH Zurich / Christof Sautter; Воспроизведено с разрешения Macmillan Publishers, Ltd: Butelli, E., et al., Nature Biotechnology 26, 1301 - 1308 copyright (2008).

Слайд 56Растения дают нам больше, чем только пищу
Растения:
источник новых лекарств
источник лучших волокон

для бумаги и тканей
источник биовозобновляемой продукции
возобновляемый источник энергии

Фото: tom donald

Слайд 57Растения производят сотни веществ, используемых как лекарства
Кора ивы (Salix) –

источник аспирина (ацетилсалициловая кислота)
Наперстянка (Digitalis purpurea) – источник сердечных гликозидов
Тихоокеанский тис (Taxus brevifolia) – источник таксола (используется в лечении рака)
Кофе (Coffea arabica) и чай (Camellia sinensis) – источники кофеина (стимулятор)

Слайд 58Миллионы людей умирают от малярии
Регионы Земли, в которых риск развития малярии

наиболее высок.

Hay, S.I., et al., (2009) PLoS Med 6(3): e1000048. doi:10.1371/ journal.pmed.1000048

Слайд 59Протист Plasmodium falciparum вызывает малярию
Плазмодии внутри клетки мыши

Фото: Ute Frevert; псевдоцвета:

Margaret Shear.

Слайд 60Плазмодии передаются человеку от инфицированных комаров
Фото: CDC

Слайд 61
Однако Plasmodium развил устойчивость к хинину, поэтому необходимы альтернативные лекарства против

малярии.

Рисунки: KöhlerРисунки: Köhler; CDC

Кора хинного дерева содержит хинин, убивающий плазмодии

Слайд 62Хинин и джин
(Правообладатель – королевская семья Британии; Фото: Музей Войн Империи,

Лондон - Q 32160)

Британским солдатам в тропических странах давали таблетки с хинином для предотвращения заболевания малярией. Чтобы разбавить их горький вкус, хинин смешивали со сладкой содовой водой (тоником), а зачастую ещё и с джином – так появился джин-тоник.

Слайд 63Фото: www.anamed.net
Артемизин
Китайские лекари использовали полынь тысячи лет. В 1972 г. был

выделен чистый артемизин – активное противомалярийное вещество.

Полынь однолетняя, Artemisia annua – новое растение для борьбы с малярией

Слайд 64Биологи растений создают полынь-сверхпродуцент артемизина
Фото: www.york.ac.uk/org/cnap/artemisiaproject/

Слайд 65Растения можно заставить вырабатывать безопасные и дешёвые съедобные вакцины и антитела

Слайд 66Клеточная стенка растений поставляет прочные и долговечные материалы
Древесина
в основном состоит из

клеточных стенок растений.

Фото: tom donald

Слайд 67Клеточная стенка
Фото: www.wpclipart.com/plantsФото: www.wpclipart.com/plants; Zhong, R., et al., (2008) Plant Cell

20:2763-2782 .

Первичная клеточная стенка построена в основном из углеводов и белков.

Некоторые клетки строят также и вторичную клеточную стенку, содержащую лигнин – нерастворимое соединение с поперечными сшивками.

Срединная пластинка

Первичная клеточная стенка

Плазмалемма

Пектин

Микрофибриллы целлюлозы

Гемицеллюлоза

Растворимые белки

Слайд 68Древесина и волокна – повсюду
Рембрандт ван Рейн (1631)
Одежда сделана из

растительных волокон (хлопок, лён)

Растительные волокна используются в производстве бумаги, а до того – папируса

Древесина используется для строительства и изготовления мебели

Холст изготовляют из льняных или конопляных волокон

Слайд 69Растения поставляют волокна для производства бумаги и ткани
Селекция хлопка направлена на

увеличение устойчивости к вредителям и повышение продукции волокон.

Фото: Chen LabФото: Chen Lab; IFPC

Слайд 70Недавно был секвенирован геном тополя – сырья для производства бумаги
Эта информация

будет востребована для повышения эффективности производства бумаги

Фото: ChmlTech.com

Отбеливание пульпы

Пульпа имеет тёмный оттенок в основном из-за остатков лигнина. Его постепенно удаляют отбеливанием.

После варки

O2

Отбеливание

15–25%
Лигнин

23–32%
Гемицеллюлозы

38–50%
Целлюлоза

Слайд 71
Растения могут заменить нефть во многих производствах
creativecartoons.org.



К сожалению, процесс превращения

мёртвой органической материи в нефть занимает многие миллионы лет. А нефть заканчивается уже сейчас!

Слайд 72Растения могут заменить нефть во многих производствах




creativecartoons.org.
К сожалению, процесс превращения

мёртвой органической материи в нефть занимает многие миллионы лет. А нефть заканчивается уже сейчас!

Когда я вырасту, стану ископаемым топливом

Слайд 73
Энергия Солнца
Изображения: Genome Management Information System, Oak Ridge National Laboratory
Сахара, крахмал

и целлюлозу можно превратить в этиловый спирт

Растения могут быть источником биотоплива

Микроорганизмы ферментируют сахара в этанол, который затем отделяют из смеси воды, этанола, микробов и осадка и очищают перегонкой

Слайд 74Фото: Tilo Hauke, University of Minnesota, Iowa State University Extension.
Биотопливо,

получаемое из рапса, сои и водорослей, заменяет топливо, получаемое из нефти.


Растения могут быть источником биотоплива

Слайд 75Miscanthus giganteus – быстрорастущее многолетнее растение, которое используется для производства биотоплива

и растёт на землях, непригодных для выращивания пищевых культур.

Фото: S. Long Lab, University of Illinois, 2006

Посадки культур на биотопливо не должны влиять на производство и цену пищевых культур

Слайд 76Клеточная стенка из стеблей кукурузы и других сельхоз-отходов


Этанол
Изображения: Genome Management Information

System, Oak Ridge National Laboratory

Этанол, получаемый из клеточной стенки, – важный источник энергии

лигнин

целлюлоза

гемицеллюлоза

предобработка

Целлюлоза состоит из димеров глюкозы (целлобиозы)


Глюкоза

Целлобиоза

Молекула целлюлозы

Слайд 77
Энергия Солнца
Производство пластика из возобновляемых растительных ресурсов
Фото: S. Long Lab, University

of Illinois, 2006

Растения могут быть источником биовозобновляемых и биодеградируемых ресурсов

Слайд 78Учёные разрабатывают экономически выгодные способы получения пластмасс из растений

Энергия Солнца

Биодеградация
Фото: S.

Long Lab, University of Illinois, 2006

Растения могут быть источником биовозобновляемых и биодеградируемых ресурсов

Слайд 79Для чего изучать растения?
Изучение растений пополняет наши знания об устройстве жизни

в целом и помогает нам использовать растения, чтобы быть здоровыми, сытыми, одетыми и счастливыми.

Оригинал:
http://www.plantcell.org/site/teachingtools/TTPB1.xhtml
Перевод: Григорий Пожванов, 2013. gregory@pozhvanov.com
Согласно договору с ASPB, авторские права на перевод презентации принадлежат American Society of Plant Biologists.

Слайд 80“Why Study Plants?”

Created by the American Society for Plant Biology and

published in the series “Teaching Tools in Plant Biology” on the website of The Plant Cell (http://www.plantcell.org)


Translated by Gregory A. Pozhvanov, Saint-Petersburg State University and Maria Prokofieva


Похожие презентации

Церковь Покрова на Нерли 273
Основы Лидерства 413
Ольга Ларина на ECO-Camp 327
Микробиология 658
Валентин григорьевич Распутин. Прощание с Матерой: Живая память. Это прошлое или настоящее? 338
Директ маркетинговые коммуникации в рамках программы поддержки обновления на рынке дезодоранта Рексона Кристал 262

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика