1. Sposoby przedostawania się pestycydów do wód (1)

• Spływ powierzchniowy z terenów rolniczych

• Przenikanie przez glebę, erozja gleby

• Bezpośredni opad na powierzchnię wody przy spryskiwaniu pól i lasów

• Ze ściekami powstającymi przy produkcji pestycydów

• Ze ściekami powstającymi przy myciu urządzeń służących do spryskiwania

• Ze ściekami miejskimi

• Ze ściekami przemysłowymi (np.: przemysł włókienniczy)

• Przy bezpośrednim stosowaniu do zwalczania roślin wodnych i owadów

1. Efekty toksycznego działania pestycydów (1)

• Upośledzenie centralnego układu nerwowego

• Dermatozy, oparzenia i inne choroby skórne

• Choroby żołądka i zatrucia

• Osłabienie, zawroty głowy, paraliż

• Upośledzenie układu oddechowego

• Nagromadzenie się metabolitów i toksyn

• Działanie mutagenne i kancerogenne

• Nowotwory (prostaty, żołądka, przełyku)

• Silne działanie synergistyczne z alkoholem i paleniem tytoniu

1. Podział pestycydów w zależności od kierunku zastosowania (1)

• Zoocydy- środki do zwalczania szkodników zwierzęcych:

• insektycydy (zwalczanie insektów)

• rodentycydy (zwalczanie gryzoni)

• molluskocydy (zwalczanie ślimaków)

• nematocydy (zwalczanie nicieni)

• larwicydy (larwobójcze)

• aficydy (zwalczające mszyce)

• akarycydy (roztoczobójcze)

• owicydy (jajobójcze)

• Fungicydy

• Herbicydy

• Regulatory wzrostu

• defolianty- środki do odlistniania roślin

• desykanty- środki do wysuszania roślin

• defloranty- środki do usuwania nadmiernej ilości kwiatów

• Atraktanty- środki zwabiające

• Repelenty- środki odstraszające

1. Charakterystyka rolnictwa konwencjonalnego (industrialnego) (1)

• Jest to rolnictwo tradycyjne – skierowane na największy zysk, do którego dąży się za wszelką cenę

• Jest to forma intensywnej gospodarki rolnej, która stawia na zmechanizowanie i uprzemysłowienie

• Dopuszcza się stosowanie środków chemicznych – pestycydów oraz różnych nawozów sztucznych

• Strategia rolnika jest nastawiona na uzyskanie wysokich plonów jak najniższym kosztem nakładów finansowych

• Chemizacja pomaga także roślinom np. fungicydy chronią rośliny przed grzybami patogennymi

• Stosowanie pestycydów pozwala na zwiększenie puli wody przypadającej na uprawy – nie ze względu na oddziaływanie w fizjologię, ale zmniejszenie konkurencji międzygatunkowej

• Plon ocenia się przez pryzmat możliwości wykorzystania jako pokarm dla człowieka, w chowie zwierząt, oraz przemyśle – rzepak przemysłowy musi mieć wysoką zawartość kwasu erukowego, spożywczy jak najmniej. Podobnie ziemniaki – ilość stosowanych nawozów azotowych zmienia proporcje skrobi do puli białka i decyduje o możliwości wykorzystania jako sadzeniaki

1. Co to są pestycydy i co wchodzi w ich skład? (1)

• Są to substancje lub mieszaniny substancji przeznaczone do zwalczania lub wabienia organizmów zwierzęcych niszczących rośliny lub ich części, do zwalczania patogenów wywołujących choroby roślin oraz do zwalczania chwastów.

• Są ksenobiotykami, a więc substancjami nie występującymi naturalnie w środowisku

• W skład pestycydu wchodzi komponent w postaci substancji aktywnej i komponent substancji nieaktywnych, które wpływają na właściwości fizyczne preparatu: tensydy, rozpuszczalniki, nośniki, środki zabezpieczające przed rozkładem i inne.

• Substancją czynną może być zarówno substancja organiczna jak i nieorganiczna.

• Złoty standard pestycydu: wysoka szkodliwość dla eliminowanego organizmu, mała toksyczność dla reszty organizmów, odpowiednia trwałość, podatność na degradację w środowisku

1. Czym jest okres karencji? Podaj czas trwałości pestycydów w środowisku. (1)

Okres karencji to najkrótszy czas, jaki musi upłynąć od zastosowania pestycydu do zbioru plonów, aby uniknąć zatrucia przy spożywaniu płodów rolnych.

• Bardzo trwałe – powyżej 18 miesięcy

• Trwałe – do 18 miesięcy

• Umiarkowanie trwałe – do 1 roku

• Nietrwałe – do 6 miesięcy

• Szybko znikające – do 3 miesięcy

1. Co to są herbicydy fotodynamiczne? Podaj przykłady. (1)

• Należą do klasy herbicydów obecnie popularnych, których mechanizm działania zależny od światła i oddziaływuje na procesy ze światłem związane.

• Oddziałują na wielkość puli tetrapiroli w roślinie.

• Różnice w fizjologii rośliny uprawianej i chwastów pozwalają na dobranie odpowiedniej dawki, która likwiduje rośliny niepożądane i pozwala na zachowanie uprawy (różny stopień tolerancji i rekompensowania).

• DCMU (Diuron) – dichlorofenylodimetylomocznik, blokuje przepływ elektronów z PSI do PSII, przez nośnik Qa połączony ze specyficznym białkiem.

• Parakwat – dimetylodipirydyna, przechwytuje elektrony z PSI i indukuje powstawanie reaktywnych form tlenu.

1. Wymień i opisz metody kondycjonowania nasion (2)

Kondycjonowanie w roztworach (nasiona mają bezpośredni kontakt z roztworem):

• hydrokondycjonowanie

• osmokondycjonowanie

• matrycokondycjonowanie

Hydrokondycjonowanie

Metoda polegająca na moczeniu nasion w wodzie. Woda jest łatwo dostępna dla nasion,
a szybkość jej pobierania jest uzależniona od powinowactwa tkanek nasiona do wody. Szybkość procesu zależna jest całkowicie od podatności nasion, nie może być kontrolowana z zewnątrz. Zabieg musi zostać zakończony przed zakończeniem procesu kiełkowania.

Osmokondycjonowanie

Metoda polegająca na umieszczeniu nasion w roztworze substancji osmotycznie czynnej. Dzięki tej metodzie można kontrolować tempo pęcznienia i/lub stopień uwodnienia nasion. Do najczęściej stosowanych substancji osmotycznie czynnych zaliczamy: glikol polietylenowy (PEG), mannitol, glicerol oraz roztwory soli nieorganicznych (NaCl, NaNO₃ , MnSO₄, K₃PO₄, KNO₃), które dają roztwory o ciśnieniu osmotycznym 0,8-1,6 MPa. Dodatkowo istnieje możliwość stosowania innych środków stymulujących kiełkowanie i wzrost. Umiarkowane tempo procesu sprawia, że nasiona nie doznają szoku wodnego. Wadą jest możliwość pojawienia się zakażeń grzybiczych.

Matrykondycjonowanie

Podczas tego zabiegu nasiona są mieszane z nośnikiem mineralnym (torf, węgiel bitumiczny, piasek, wermikulit), sztucznym lub pochodzenia organicznego, zwilżonym wodą lub roztworem substancji osmotycznie czynnej. Nazwa metody związana jest z zaangażowaniem sił matrycowych stałych substancji w kontrolowanym uwadnianiu nasion w porównaniu z osmokondycjonowaniem gdzie kluczową rolę odgrywa potencjał osmotyczny. Sprawia to, że wymagana ilość roztworu jest mniejsza niż w osmokondycjonowaniu.

1. Zalety primingu (2)

• poprawa wigoru i żywotności nasion

• wzrost ilości skiełkowanych nasion

• skrócenie przeciętnego czasu kiełkowania

• nasiona są zdolne do kiełkowania w większym zakresie temperatury

• zwiększenie tolerancji ekologicznej

• polepszenie kondycji podstarzałych nasion

1. Co to jest „pamięć primingu”? (2)

• Pamięć primingu jest mechanizmem podnoszącym tolerancję na warunki.

• Mechanizm działania jest dualistyczny: priming powoduje zarówno zainicjowanie procesu kiełkowania jak i powoduje stres, a więc powoduje odpowiedź w postaci akumulacji RFT, antyoksydantów, białek LEA, co warunkuje tolerancję krzyżową.

• Zatem nie samo nagromadzenie wody powoduje „pamieć”, ta powodowana jest przez nagromadzenie ww. związków. Po suszeniu nasion „pamięć” nie ulega wymazaniu.

• Wytworzenie „pamięci primingu” jest jednoznaczne z przejściem nasion do kolejnej fazy fizjologicznej.

1. Czym jest zabieg prewencyjny? Podaj przykład zabiegu prewencyjnego (2)

Zabieg prewencyjny indukuje naturalną odporność roślin poprzez wzbudzenie SAR (Systemic Acquired Resistance), która powoduje np. wytwarzanie białek PR (Pathogenesis-Related proteins). Przykłady: stosowanie elicytorów, ekstraktów roślin, priming. Powoduje to uniknięcie czasu oczekiwania pomiędzy otrzymaniem sygnału o infekcji, a odpowiedzią.

1. Konsekwencje i korzyści stosowania GMO (2)

Korzyści	Konsekwencje
- zwiększona ekonomia upraw - zmniejszone użycie pestycydów - zmniejszenie uwalnianego CO2 - zwiększenie ilości upraw energetycznych	- selekcja opornych owadów (szkodniki) - zaburzenie układu z symbiontami - możliwość ucieczki genów poza areał upraw - oporność chwastów - pojawienie się nowych alergenów i toksyn - pojawienie się gatunków obcych i inwazyjnych

1. Charakterystyka rolnictwa zintegrowanego (2)

Rolnictwo zintegrowane to rolnictwo proekologiczne, pośrednie między tradycyjnym a ekologicznym. Ochrona roślin prowadzona jest metodami mechanicznymi i uzupełniana pestycydami. Uzyskuje się tutaj niższe plony niż w rolnictwie intensywnym, jednak notuje się duże oszczędności. Cechuje się mniejszym zużyciem nawozów mineralnych i pestycydów pochodzenia chemicznego. W rolnictwie zintegrowanym wraz z niskimi dawkami fungicydów, herbicydów czy insektycydów powinno się stosować biostymulatory, które są bezpieczne dla środowiska. Stosuje się tutaj płodozmian, który polepsza strukturę i funkcję gleby, a także zmniejsza ryzyko występowania szkodników danej uprawy. Rolnictwo zintegrowane postrzega gospodarstwo jako agrosystem, gdzie bilans ekonomiczny jest równie ważny co zachowanie różnorodności ekosystemu. Oznacza to precyzyjne dobieranie uprawianych odmian względem panujących warunków środowiskowych.

1. Porównanie biostymulatorów i bioregulatorów (2)

Biostymulatory	Bioregulatory
Witaminy, przeciwutleniacze, melatonina (a więc elicytory)	Auksyny, gibereliny, cytokininy, kwas abscysynowy, kwas jasmonowy, etylen, brassinosteroidy (a więc hormony)
- substancje naturalne lub syntetyczne - nietoksyczne dla środowiska i ludzi - nie mają charakteru odżywczego - nie usuwają i nie osłabiają czynnika stresowego jednak wzrasta poziom tolerancji rośliny - roślina lepiej wykorzystuje genetyczny potencjał - polepszają wzrost i rozwój roślin - nie wpływają bezpośrednio na metabolizm - polepszają procesy życiowe bez modyfikacji ich naturalnych szlaków - mogą działać jako antyutleniacze, elicitory bądź osmoprotektanty	- substancje naturalne - regulują bezpośrednio metabolizm roślin - działają w bardzo niskich stężeniach - działają tam, gdzie zostały zsyntetyzowane - ich egzogenna aplikacja może modyfikować naturalne szlaki zachodzące w organizmie roślinnym - modyfikują aktywność enzymatyczną

1. Mocne i słabe strony rolnictwa ekologicznego (2)

Mocne:

• nie obciąża środowiska

• umożliwia przetrwanie na wsi

• w produktach ekologicznych większa zawartość cukrów, białek, witamin

• wspomaga wskaźniki rentowności na wsi

• wykorzystanie znacznych funduszy unijnych

• żywność zawiera mniej antybiotyków, hormonów

• wywiera korzystny wpływ na inne branże, np.: farmaceutyczną, kosmetyczną

Słabe:

• plony niższe o 20%

• koszty produkcji wyższe

• mniejsza efektywność ekonomii

• wysokie ceny produktów ekologicznych

• oferta i dostępność jest ograniczona

• niski popyt ze względu na zamożność konsumentów

1. Właściwości preparatu Asahi SL (3)

• jest mieszaniną trzech nitrofenoli będącymi substancjami czynnymi: paranitrofenolanu sodu, ortonitrofenolanu sodu i 3-nitrogwajakolanu sodu

• mieszanina związków aktywnych ma niską toksyczność (LD50 = 500 mg/kg), nie posiada okresu karencji

• wielokierunkowe działanie

• wzmaga i przyspiesza reakcję obronną rośliny

• związki fenolowe działają jako katalizatory i aktywatory enzymów

• wykazuje efekty na poziomie rośliny, komórkowym i molekularnym

• na poziomie molekularnym wywołuje podwyższoną ekspresję genów odpowiadających za kluczowe dla rośliny procesy takie jak: wzrost i rozwój, gospodarka hormonalna, transport asymilatów, mechanizmy obronne, fotosynteza, tolerancja na stres.

• na poziomie komórkowym zwiększa wydajność kilkudziesięciu procesów, które można przyporządkować do kilku grup: regulacja procesu fotosyntezy, gospodarki wodnej, tworzenia ściany komórkowej, cytofizjologii, oraz wzrostu komórek wegetatywnych i generatywnych.

• na poziomie rośliny wpływa na jej rozwój i wzrost we wszystkich stadiach rozwojowych oraz wpływa na akumulację biomasy dając w efekcie zwiększenie plonu

1. Zastosowanie mikromacierzy (3)

• analizy międzygatunkowe

• analizy dotyczące szlaków metabolicznych i przekazywania sygnałów

• wykrywanie różnic w funkcjonowaniu tkanek i narządów

• analizy knockout’ów genowych

• analizy promotorów genów

• ustalanie II-rzędowej struktury RNA

• ustalanie funkcji nowo odkrytych genów

• badanie odpowiedzi rośliny na stres

1. Z jakich związków składa się Plant Power 2003 i jakie ma działanie? (3)

W skład Plant Power 2003 wchodzi: cynk, miedź, mangan, aminokwasy, enzymy i saponiny (polepszają przyswajanie mikroelementów). Saponiny składają się z glikolu i aglikonu i dzielą się na triterpenowe i steroidowe. W części cukrowej mogą zawierać glukozę, ksylozę, fukozę, arabinozę, kwas galakturonowy lub glukonowy. Sam cukier może być rozgałęziony. Najpopularniejszym komponentem aglikonowym jest biosgenina, która w Polsce uzyskiwana jest z kozieradki błękitnej.

Działanie:

• Wzmacnia i rozwija korzenie

• Wzmacnia i rozwija całe rośliny

• Zwiększa przyswajalność substancji odżywczych

• Zwiększa odporność na choroby i stres abiotyczny oraz biotyczny

• Preparat tworzy biodegradowalny film, który chroni i odżywia roślinę

1. Wymień trzy produkty wpływające na poprawę, jakość owoców i wymień ich funkcje (3)

• Gomar BM86- wpływa na intensywność podziałów komórkowych zachodzących w kwiatach i zawiązkach

• Pollinus- wabi pszczoły i inne owady zapylające do kwiatów mało atrakcyjnych

• Fruton Kombi- jest przeznaczony do pozakorzeniowego dokarmiania owoców wapniem oraz najpotrzebniejszymi makro- i mikroelementami

1. Zastosowanie i właściwości BIOCHIKOL O20 PC (3)

• preparat w formie żelu otrzymywany z pancerzyków z skorupiaków morskich

• substancją czynną jest chitozan

• szerokie zastosowanie w ochronie roślin leczniczych i ozdobnych, oraz pszenicy i jęczmienia

• można używać go doglebowo bądź dolistnie

• stosuje się go do moczenia nasion, bulw i cebul, stymuluje on szybsze i wcześniejsze tworzenie korzeni i intensywniejszy wzrost roślin

• pobudza mechanizm odpornościowy roślin

• bezpośrednio oddziałuje na czynniki chorobotwórcze

• z uwagi na odmienny charakter działania może być polecany do przemiennego stosowania z fungicydami

• wykazuje działanie bójcze w stosunku do Fusarium, mączniaka i rdzy.

1. Właściwości FORMUŁY CHAAT (3)

• w 2013 roku do nawozów z serii PlonVit wprowadzono nowatorską formułę chaat

• dodatek tej formuły daje nawozom dodatkowe właściwości biostymulujące, a więc uodparnia rośliny na warunki stresowe, poprawia ich zimotrwałość oraz ułatwia regenerację po uszkodzeniu

• jest to unikalne połączenie aminokwasów egzogennych, witamin schelatowanych, mikroelementów i łatwo przyswajalnego dla roślin tytanu

1. Podaj właściwości tytanitu? (3)

Właściwości – optymalizacja procesów zachodzących w roślinie:

• Zwiększa plon suchej masy

• Zwiększa tępo pobierania składników pokarmowych

• Zwiększa odporność rośliny na choroby grzybopochodne

• Zwiększa znacząco zawartość chlorofilu w liściach

• Zwiększa jakość cebul (przemysł sadzonkowy i spożywczy)

• Zwiększa wydajność procesu fotosyntezy

• Łagodzi niekorzystne skutki stosowania herbicydów

• Wysoka skuteczność przy niskim zastosowaniu (200-400ml/ha)

• Powoduje zwiększenie aktywności jonów żelaza w chlorofilu i enzymach

• Stymuluje aktywność katalazy i peroksydazy, oraz lipooksygenazy

• Wpływa na proces lignifikacji ściany komórkowej

• Zwiększa wigor ziarna pyłku (zdolność przylegania i kiełkowania)

1. Fizjologiczna rola egzogennej MEL (4)

• Rozwój wegetatywny

• Podwyższa ilość skiełkowanych nasion

• Stymuluje wzrost koleoptyli

• Pobudza pojawienie się korzeni bocznych i przybyszowych

• Hamuje elongacje korzeni

• Zmiany rozwojowe w roślinach

• Wpływa na kwitnienie

• Gromadzi się w odpowiednich stadiach rozwojowych owoców

• Akumuluje się w nasionach (ze względu na antystresowe działanie)

• Hamuje starzenie się tkanek

• Uodparnia rośliny na stres środowiskowy (metale ciężkie, zimno, susza)

1. Antyutleniajace działanie MEL (4)

• Melatonina w niskich stężeniach rozpuszcza się w wodzie i lipidach - amfifilowa

• Amfifilowość i bardzo małe rozmiary cząsteczek umożliwiają jej swobodne przemieszczanie się w kompartmentach komórki

• Bezpośrednio zmiata wolne rodniki

• Wpływa na ekspresję genów i aktywność enzymów antyoksydacyjnych:

• SOD

• Katalaza CAT

• Peroksydaza askorbinianowa

• Stymuluje inne antyoksydanty w komórce roślinnej

• Chroni enzymy przed oksydacją

• Jest naturalnym donorem elektronów, a jednocześnie jest selektywna i ma duże powinowactwo

• Zdolność generowania kaskady przeciwutleniaczy zmiatającej wolne rodniki

• Na poziomie mitochondrialnym:

• MEL zwiększa efektywność syntezy ATP (promowanie aktywności kompleksu I,II i V – przyspieszenie przepływu elektronów)

• Utrzymanie optymalnego potencjału wewnątrz błony mitochondrialnej przez regulację jej przepuszczalności

• Bezpośrednio zmiata RFT

• Reguluje aktywność enzymów antyutleniających w szlaku AsA-GSH w liściach jabłoni

1. Rola MEL w fotosyntezie (4)

Wskaźnikiem starzenia się liści jest degradacja i utrata chlorofilu, chloroplasty przekształcają się gerontoplasty z jednoczesną utraty białka. Melatonina hamuje geny odpowiedzialne za syntezę enzymów powodujących degradacje chlorofilu – gen SAG12 (starzenie komórek) i PAO (degradacja chlorofilu). Hamuje ekspresję genów autofagii.

1. Wpływ melatoniny na odporność przed niską temperaturą (4)

• w warunkach polowych przy niskiej temperaturze, suplementacja roślin melatoniną wpływa na stan zachowania chlorofilu i rozrost korzeni.

• Bardzo istotne z punktu widzenia biotechnologii i farmacji jest również wpływ melatoniny na przeżywalność tkanek roślinnych. Badania wykazały, że przeżywalność kalusów różeńca znacznie wzrasta po zastosowaniu MEL. Jest to ważny aspekt użytkowy, gdyż różeniec jest rośliną wymierającą, a jednocześnie stanowi ważny surowiec farmaceutyczny.

• Badania na roślinach wykazały, że melatonina zabezpiecza komórki roślin przez wejściem na drogę programowanej śmierci pod wpływem niskich temperatur.

• Po zastosowaniu melatoniny próg temperatury, która jest niezbędna do wywołania apoptozy znacząco rośnie (potrzebna jest znacznie niższa temperatura, aby zapoczątkować proces. Metodą diagnostyczną był test TUNEL, który wykrywa grupy OH znajdujące się w pozycji 3’ w pociętym DNA. W przypadku nekrozy fragmenty DNA po degradacji mają przypadkową długość. W procesie zaprogramowanej śmierci komórki DNA cięte jest na fragmenty o długości ok 190p.z.

• Ponadto melatonina zabezpiecza również błony komórkowe komórek roślinnych. Dodatek MEL sprawia, że struktura błon nie ulega zmianie, znacznie mniej komórek wykazuje też przerwanie jej ciągłości.

• Mechanizm działania melatoniny w przypadku stresu niskiej temperatury nie jest jeszcze do końca poznany, badania sugerują jednak, że MEL stymuluję syntezę polifenoli (które mają właściwości antyoksydacyjne)

1. Co to są karrikiny? Przykłady roślin wrażliwych na dym (5)

• grupa związków organicznych, pochodnych butenolidu, które występują w dymie powstającym podczas spalania materiału roślinnego

• pełnią funkcję regulatorów wzrostu i rozwoju roślin

• gatunki wrażliwe na dym (1200) emitowany w następstwie pożarów znaleziono wśród roślin (80 rodzajów) wyższych, nago- i okrytozalążkowych, wśród form drzewiastych, krzewów, roślin zielnych, a także bylin i roślin jednorocznych. Należą tu zarówno gatunki roślin użytkowych (kukurydza, sałata, groch jak i chwasty występujące w każdym typie klimatu.

1. Za co odpowiadają strigolaktony? (5)

• architektura części nadziemnych roślin

• rozwój korzeni bocznych

• nawiązywanie symbiozy pomiędzy korzeniami roślin, a grzybami mikoryzowymi

• uczestniczą w inicjacji kiełkowania nasion roślin pasożytniczych - parazytofitów

• uczestniczą w kontroli rozkrzewiania pędu

• działają pod kontrolą auksyny i ograniczają rozwój zawiązków bocznych

1. Jakie są skutki ekologiczne wypalania traw? (5)

• Straty w faunie i florze

• Degradacja ekosystemu przyrodniczego ważnego w nowoczesnej gospodarce rolnej

• W trakcie spalania niszczona jest część niezbędnej dla żyznej gleby materii organicznej, w wyniku czego zostaje spowolniony proces tworzenia próchnicy

• Redukcji i wypalaniu ulegają związki azotu, a związki potasu i fosforu pozostają w popiele – powoduje to degradację humusu

• Sole mineralne (potasu i fosforu) pozostające w glebie mogą być roznoszone przez wiatr, a przy opadach mogą być spłukiwane do rzek

• Uwalnianie znacznych ilości substancji szkodliwych takich jak węglowodory aromatyczne i dioksyny.

1. Dlaczego rośliny wydzielają do gleby substancje pobudzające kiełkowanie ich własnych pasożytów? (5)

Pierwotnym mechanizmem była produkcja w celu zawiązania związku symbiotycznego z arbuskularnymi grzybami (mikoryza). Rośliny będące pasożytami korzystają również z mechanizmu opartego o strigolaktony (parazytofity). Polega to na wydzielaniu przez grzyba Mycfactor co owocuje zmniejszeniem stężenia wapnia w epiblemie i ekspresję genów. Następnie hypopodia grzyba przerastają korzeń, docierając do kory środkowej. Strigolaktony indukują taką samą reakcję (kiełkowanie nasion) w przypadku parazytofitów. Mechanizm odkryty został u rośliny z rodzaju Striges i występuje również u Orobanche i Alectra.