Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie
CZ.1.07/2.2.00/15.0316
letní semestr 2011/2012
Pěstované rostliny BOT/PRSB Přednáška 12. března 2012
Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek)
Témata přednášek 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Úvodní informace, organizace výuky; Biodiverzita, rostliny planě rostoucí, rostliny pěstované, vzájemné vztahy, ochrana – instituce, zákony Obiloviny – hlavní druhy, alternativní (minoritní) obiloviny Olejniny Luskoviny Okopaniny, resp. rostliny poskytující jedlé kořeny, bulvy a hlízy Ovoce, chmel, vinná réva Zelenina Rostliny požitkové, rostliny poskytující koření, rostliny poskytující silice Rostliny tříselné a mýdelné, rostliny poskytující pryskyřice, klovatiny, kaučuk, rostliny voskodárné Rostliny barvířské Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek) Rostliny okrasné, květiny Pícniny, trávy Rostliny lékárnické (léčivé) – samostatný předmět od letního semestru 2011/2012 Houby, sinice a řasy
30 plodin nejdůležitějších pro lidskou výživu: 1. pšenice 2. rýže 3. kukuřice 4. brambory 5. ječmen 6. batáty – Ipomoea batatas 7. cassava (maniok) - Manihot esculenta 8. hrozny (ovoce, víno) 9. sója 10. oves 11. čirok (Sorghum sp.) 12. cukrová třtina 13. proso (Panicum miliaceum) 14. banány 15. rajčata
16. cukrová řepa 17. žito 18. pomeranče 19. kokosový ořech 20. bavlník (semena) 21. jablka 22. yam (Dioscorea) 23. arašídy 24. vodní melouny 25. zelí 26. cibule 27. fazole 28. hrách 29. slunečnice 30. mango
Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek)
1. Produkce dřeva Dřeviny 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 vlákna 1. Ze semen a plodů: technické označení tohoto typu vlákna – rostlinné chlupy jednobuněčná: bavlník (Gossypium) - z osemení, dlouhé pevné vlákno, spirálovitě stáčené – snadné spřádání; tuto v lastnost jiné rostliny nemají kapok (Ceiba) (Bombaceae) - z vnitřních stěn tobolek klejicha (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 cannabinus ramie – Boehmeria (Urticaceae) konopí seté – Cannabis sativus kopřiva - 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 sisalana henequén - Agave fourcroydes juka - Yucca filifera a další formie 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 chlupy Gerbera 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 Asie z různých částí – asi 150 výrobků: číslo 1 mezi textilními plodinami Problém: chemická ochrana, velké množství užívaných pesticidů, otázka zdravotní nezávadnosti výrobků; "bio-bavlna" dlouhé vlákno – bavlna krátké 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; natřeli 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; bílkoviny listy, slupky semen, stonky medonosná 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 - jutovník čeleď: Tiliaceae číslo 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. acutangulus využití: 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. utilis využití: 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 sídel C. indica - THC C. ruderalis - planě rostoucí v Evropě C. sativa - vlákna vzájemná dobrá křižitelnost, bez ztráty fertility
podle Small a Cronquist - C. sativa subsp. sativa a subsp. indica vzájemné křížení - klasifikace obtížná rozdíly v době kvetení samičích a samčích květů silně podporují cizosprášení opylování větrem
planě rostoucí rostliny introgrese domestikace od 7000 BC Čína
plevele introgrese
textilní formy (Evropa 1000-2000 BC, S Asie, Nový Svět - J Am 1545, S Am 1606)
semenné formy
domestikace od 3000 BC (Z Asie, Egypt)
THC formy (J Asie, Afrika)
introgrese 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
1893 pře Hamburg do Tanzanie, poté do Brazílie, později reintrodukov án do Mexika
Smartt J., Simmonds N.W., 1995. Evolution of crop plants. Longman Group UK Ltd.
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. Korek Quercus 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, celulózy Historie záznamy – 20 000 let př.n.l. - kámen, hlína, dřevo, olovo, kůže, listy palem, kůra stromů, tkanivo Titicaca (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 zvířat Čína: 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) – šafrán červená (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. Francii Čechy – 1370 Aš, 1499 Zbraslav Belgie – 1407 Anglie – 1490 Hertford Švédsko – 1632 Motala Dánsko – 1589 Huen Holandsko – 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 dřevovina 2. 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, ponorem takto upravená papírovina je vedena do papírenského stroje: síta, lis, sušící část, navíječka, řezání, povrchová úprava – kalandrování teplými válci vrstvení (např. s hliníkem, plasty), krepování
Témata přednášek 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Úvodní informace, organizace výuky; Biodiverzita, rostliny planě rostoucí, rostliny pěstované, vzájemné vztahy, ochrana – instituce, zákony Obiloviny – hlavní druhy, alternativní (minoritní) obiloviny Olejniny Luskoviny Okopaniny, resp. rostliny poskytující jedlé kořeny, bulvy a hlízy Ovoce, chmel, vinná réva Zelenina Rostliny požitkové, rostliny poskytující koření, rostliny poskytující silice Rostliny tříselné a mýdelné, rostliny poskytující pryskyřice, klovatiny, kaučuk, rostliny voskodárné Rostliny barvířské Rostliny poskytující materiál k dalšímu průmyslovému zpracování (dřevo, lýko, vlákna, korek) Rostliny okrasné, květiny Pícniny, trávy Rostliny lékárnické (léčivé) – samostatný předmět od letního semestru 2011/2012 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
