ibo 2008 pract part 1

IBO – 2008 INDIA PRACTICAL TEST 1 PLANT ANATOMY AND PHYSIOLOGY _______________________________________________________________________

1

Country: ______________________ Χώρα

Student Code: ____________ Κωδικός µαθητή

19th INTERNATIONAL BIOLOGY OLYMPIAD 19η ∆ιεθνής Ολυµπιάδα Βιολογίας

13th – 20th July, 2008 13 - 20 Ιουλίου 2008

Mumbai, INDIA Βοµβάη, Ινδία

PRACTICAL TEST 1 Πρακτική εξέταση 1

PLANT ANATOMY AND PHYSIOLOGY Ανατοµία και φυσιολογία φυτών

Total Points: 47 Συνολική βαθµολογία: 47

Duration: 60 minutes ∆ιάρκεια: 60 λεπτά


2

Dear Participants, Αγαπητοί µαθητές,

• In this test, you have been given the following two tasks: • Σ’ αυτό το τεστ, σας δίδονται τα επόµενα δύο θέµατα:

Task 1: Study of factors affecting the activity of stomata (33 points) Θέµα 1: Μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν τη δράση των στοµάτων

(33βαθµοί)

Task 2: Study of plant anatomy and its correlation with the habitat (14 points) Θέµα 2: Μελέτη της ανατοµίας φυτών και της σχέσης της µε την περιοχή στην οποία αναπτύσσονται (14 βαθµοί)

• You have to write down your results and answers in the ANSWER SHEET. Να γράψετε τα αποτελέσµατά και τις απαντήσεις σας στο ΑΠΑΝΤΗΤΙΚΟ ΦΥΛΛΟ. Answers written in the Question Paper will not be evaluated. Απαντήσεις που γράφονται στο Φυλλάδιο των Ερωτήσεων δε θα λαµβάνονται υπόψη.

• Please make sure that you have received all the materials and equipment listed for each task. In case any of these items is missing, please raise the yellow card. Παρακαλούµε να βεβαιωθείτε ότι έχετε πάρει όλα τα υλικά και τα σκεύη που αναγράφονται για κάθε θέµα. Σε περίπτωση που λείπει κάποιο από αυτά, παρακαλούµε σηκώστε την κίτρινη κάρτα.

• At the end of the test, put the Answer Sheet and Question Paper in the envelope. The supervisor will collect this envelope. Στο τέλος της εξέτασης, τοποθετείστε το απαντητικό φύλλο και το φυλλάδιο των ερωτήσεων στο φάκελο. Ο επιβλέπων θα µαζέψει το φάκελο αυτό.

Good Luck!! (Καλή τύχη)

Country (Χώρα): ________________________

Country Code (Κωδικός χώρας): ____________________

First Name (Όνοµα): _______________________

Middle Name (Πατρώνυµο ; ): _____________________

Family Name (Επώνυµο): _____________________

Student Code (Κωδικός µαθητή): ____________________


3

Task 1 (33 points) Θέµα 1 (33 βαθµοί)

Study of factors affecting the activity of stomata

Μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν τη δραστηριότητα των στοµάτων

You should try and complete this task in 30 minutes. Πρέπει να ολοκληρώσετε το θέµα αυτό σε 30 λεπτά.

Materials and equipment (Υλικά και σκεύη) Quantity (ποσότητα)

1. Specimens labeled 1 to 8 (in red capped vials) 8 ∆είγµατα µε ταµπέλες 1 έως 8 (σε φιαλίδια µε κόκκινα καπάκια)

2. Compound binocular microscope 1 Σύνθετο διοπτρικό µικροσκόπιο

3. Glass microslides 8 Αντικειµενοφόροι πλάκες

4. Box of coverslips 1 Κουτί καλυπτρίδες

5. Watchglass 1 Ύαλος ωρολογίου (κοίλο γυαλί)

6. Forceps 1 Λαβίδα

7. Brush 1 Βούρτσα

8. Wash bottle containing distilled water 1 Υδροβολέας µε απεσταγµένο νερό

9. Permanent marker pen 1 Υαλογράφος (µαρκαδόρος γυαλιού)

10. Tissue paper roll 1 Χαρτοµάνδηλα

11. Container for washing and discard 1 ∆οχείο για ξέπλυµα και διάφορα απορρίµµατα


4

Introduction (Εισαγωγή)

Stomata are specialized microscopic structures found in all vascular plants. These microscopic pores allow exchange of gases between the environment and the plant cells. Stomata are also the sites from where water evaporates from the plant. Various environmental factors such as temperature, humidity and light intensity can affect the opening or closing of the stomata.

Τα στόµατα των φύλλων είναι εξειδικευµένες µικροσκοπικές δοµές που συναντώνται σε όλα τα αγγειόσπερµα φυτά. Αυτοί οι µικροσκοπικοί πόροι επιτρέπουν την ανταλλαγή αερίων µεταξύ του περιβάλλοντος και των φυτικών κυττάρων. Τα στόµατα είναι επίσης οι περιοχές εξάτµισης νερού από το φυτό. ∆ιάφοροι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως η θερµοκρασία, η υγρασία και η ένταση του φωτός µπορούν να επηρεάσουν το άνοιγµα ή το κλείσιµο των στοµάτων. Q. 1.1. (3 points) Some statements about stomata are given below. Indicate whether the statements are true or false by putting a tick mark (√) in the appropriate boxes in Q. 1.1. in the Answer Sheet.

Ερ. 1.1 (3 βαθµοί) Παρακάτω δίδονται ορισµένες προτάσεις που αναφέρονται στα στόµατα. Σηµειώστε αν οι προτάσεις είναι σωστές (true) ή λανθασµένες (false) σηµειώνοντας ένα (√) στα κατάλληλα κουτιά της Ερ. 1.1.του Απαντητικού Φύλλου.


5

Stomata can be observed by taking an epidermal peel of a leaf. Alternatively, an imprint of the stomata can be obtained, without damaging the leaf tissue, as follows: Στόµατα µπορούν να παρατηρηθούν σε τµήµατα επιδερµίδας φύλλου. Εναλλακτικά, ένα αποτύπωµα στοµάτων θα µπορούσε να επιτευχθεί, χωρίς τον τραυµατισµό φυτικών ιστών, ως εξής:

A thin coat of transparent colourless nail polish is applied on the leaf surface. The coat is allowed to dry and peeled off using a pair of forceps. This imprint is placed on a microslide with a drop of water, a coverslip is placed on it and it is observed under the microscope. Ένα λεπτό στρώµα διαφανούς και άχρωµου βερνικιού νυχιών απλώνεται στην επιφάνεια του φύλλου. Μόλις το βερνίκι στεγνώσει, αποµακρύνεται από το φύλλο µε τη βοήθεια µιας λαβίδας και τοποθετείται σε µια σταγόνα νερού, που έχουµε βάλει σε µια αντικειµενοφόρο πλάκα. Τοποθετούµε µια καλυπτρίδα και παρατηρούµε στο µικροσκόπιο.

Statement True

Σωστο

False

λάθος

a. Guard cells are the only epidermal cells that contain chloroplasts. Τα καταφρακτικά κύτταρα είναι τα µόνα επιδερµικά κύτταρα που περιέχουν χλωροπλάστες.

b. The Stomatal Index of any plant species is the ratio of number of stomata in a given area of the leaf to the total number of stomata and other epidermal cells in that same area. Στοµατικός δείκτης ενός φυτικού είδους είναι ο λόγος του αριθµού των στοµάτων δεδοµένης περιοχής του φύλλου προς το συνολικό αριθµό στοµάτων και άλλων επιδερµικών κυττάρων της περιοχής αυτής.

c. Stomata are characteristic of angiosperms alone. Τα στόµατα συναντώνται σε αγγειόσπερµα µόνο.

d. Larger the stomatal pore, greater is the rate of transpiration per unit area of the pore. Όσο µεγαλύτερος είναι ο στοµατικός πόρος τόσο µεγαλύτερος είναι ο βαθµός διαπνοής ανά µονάδα επιφάνειας του πόρου.

e. The Stomatal Index is always constant for a given species. Ο στοµατικός δείκτης είναι πάντα σταθερός σε δεδοµένο είδος.

f. A plant with stomata only on the upper surface of its leaves is most likely to be a submerged hydrophyte. Ένα φυτό µε στόµατα µόνο στην πάνω επιφάνεια των φύλλων του είναι πολύ πιθανό να είναι ένα υδρόφυτο που αναπτύσσεται στο νερό.


6

Open and closed stomata can be easily distinguished from these imprints. Representative microscopic images of the imprints are given below. Από τέτοια αποτυπώµατα, µπορούν εύκολα να παρατηρηθούν ανοικτά και κλειστά στόµατα.

OPEN stomata (ΑΝΟΙΚΤΑ στόµατα): (10X) CLOSED stomata (ΚΛΕΙΣΤΑ στόµατα): (10X)


7

In this task, you will study the effect of various factors on the opening and closing of the stomata. These experiments are conducted by immersing leaves in solutions of different chemicals under specified conditions.

Σ’ αυτό το θέµα, θα µελετήσετε το αποτέλεσµα της δράσης διαφόρων παραγόντων στο άνοιγµα και το κλείσιµο των στοµάτων. Αυτά τα πειράµατα διεξάγονται µε τη βύθιση φύλλων σε διαλύµατα διαφορετικών ουσιών υπό συγκεκριµένες συνθήκες.

Q. 1.2. (0.5 point) The best choice for such an experiment would be: Ερ. 1.2. (0,5 βαθµός) Καλύτερη επιλογή για ένα τέτοιο πείραµα θα ήταν:

a. a mesophyte (ένα µεσόφυτο)

b. a hydrophyte (ένα υδρόφυτο)

c. a xerophyte (ένα ξηρόφυτο)

d. a halophyte (ένα αλόφυτο)

Put a tick mark (√) in the appropriate box in Q. 1.2. in the Answer Sheet. Σηµειώστε ένα (√) στο κατάλληλο κουτί της Ερ. 1.2.του Απαντητικού Φύλλου.

a. b. c. d.

Q. 1.3. (2 points) In one such experiment, a solution of pH 4.0 containing 100 mM K+ and 0.1 mM Ca++ is required. Choose the correct way to prepare this solution from the following options and calculate the amount of KCl and volume of 10mM CaCl2 solution you have to add. Ερ. 1.3. (2 βαθµοί) Σε ένα τέτοιο πείραµα, απαιτείται ένα διάλυµα µε pH 4.0 που περιέχει 100 mM K+ και 0.1 mM Ca++. Από τις επιλογές που ακολουθούν, να επιλέξετε το σωστό τρόπο παρασκευής αυτού του διαλύµατος και να υπολογίσετε την ποσότητα του KCl και τον όγκο ενός διαλύµατος 10mM CaCl2 που πρέπει να προσθέσετε. Atomic mass of K is 39.1 and of Cl is 35.5. Η ατοµική µάζα του K είναι 39.1 και του Cl είναι 35.5.


8

a. Dissolve X g of KCl in 40 ml citrate buffer of pH 4.0, add Y ml of 10 mM CaCl2, and make up the volume to 50 ml. ∆ιάλυση Χ g KCl σε 40 ml κιτρικού ρυθµιστικού διαλύµατος µε pH 4.0, προσθήκη Y ml διαλύµατος10 mM CaCl2 και συµπλήρωση µε απεσταγµένο νερό µέχρι τελικού όγκου 50 ml.

b. Dissolve X g of KCl in 40 ml distilled water. Add Y ml of 10 mM CaCl2 to 5 ml distilled water. Mix both the solutions and adjust the pH to 4.0 with HCl. Make up the volume to 50 ml. ∆ιάλυση X g KCl σε 40 ml απεσταγµένου νερού. Προσθήκη Y ml διαλύµατος 10 mM CaCl2 σε 5 ml απεσταγµένου νερού. Ανάµειξη των δύο διαλυµάτων και ρύθµιση του pH στην τιµή 4.0 µε HCl. Συµπλήρωση µε απεσταγµένο νερό µέχρι τελικού όγκου 50 ml.

c. Dissolve X g of KCl in 40 ml distilled water. To this, add Y ml of 10 mM CaCl2. Make up the volume to 50ml. Adjust the pH to 4.0 with HCl. ∆ιάλυση X g KCl σε 40 ml απεσταγµένου νερού. Προσθήκη στο διάλυµα αυτό Y ml διαλύµατος 10 mM CaCl2. Συµπλήρωση µε απεσταγµένο νερό µέχρι τελικού όγκου 50 ml. Ρύθµιση του pH στην τιµή 4.0 µε HCl.

Put a tick mark (√) in the appropriate box and give the correct answer for X and Y in Q. 1.3. in the Answer Sheet. Σηµειώστε ένα (√) στο κατάλληλο κουτί και σηµειώστε τις σωστές τιµές των µεταβλητών Χ και Y της Ερ. 1.3.του Απαντητικού Φύλλου.

X = _______ g KCl

Y = _______ ml 10mM CaCl2

Experiment (Πείραµα)

In order to study the effect of various factors on stomata, leaves of a plant were treated in eight different ways. The imprints obtained after each of these treatments (1 to 8 given below) are provided in red-capped vials labeled 1 to 8, respectively. Please note that these treatments have also been described in the following table for your convenience.

Για να µελετηθεί η επίδραση διαφόρων παραγόντων στο ανοιγοκλείσιµο των στοµάτων, φύλλα ενός φυτού κατεργάστηκαν µε οχτώ διαφορετικούς τρόπους. Σε φιαλίδια µε κόκκινα καπάκια, αριθµηµένα από 1 έως 8, σας δίδονται τα αποτυπώµατα που προέκυψαν αντίστοιχα από καθένα από τους τρόπους 1 έως 8 (όπως παρουσιάζονται στη συνέχεια). Παρακαλούµε σηµειώστε ότι αυτές οι κατεργασίες περιγράφονται επίσης και σε πίνακα που ακολουθεί, για διευκόλυνσή σας.

a. b. c.


9

Treatment 1: Leaves were immersed in a solution containing 100 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 7.0 and kept in light for 2 h. Κατεργασία 1: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 7,0 που περιείχε 100 mM KCl, 0,1 mM CaCl2 και παρέµειναν στο φως επί 2 h. Treatment 2: Leaves were immersed in a solution containing 10 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 7.0 and kept in dark for 2 h. Κατεργασία 2: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 7,0 που περιείχε 10 mM KCl, 0,1 mM CaCl2 και παρέµειναν στο σκοτάδι επί 2 h. Treatment 3: Leaves were immersed in a solution containing 0.5 M mannitol, 100 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 7.0 and kept in light for 2 h. Κατεργασία 3: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 7,0 που περιείχε 0,5 M µαννιτόλη, 100 mM KCl, 0,1 mM CaCl2 και παρέµειναν στο φως επί 2 h. Treatment 4: Leaves were immersed in a solution containing 10 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 4.0 and kept in dark for 2 h. Κατεργασία 4: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 4,0 που περιείχε 10 mM KCl, 0,1 mM CaCl2 και παρέµειναν στο σκοτάδι επί 2 h. Treatment 5: Leaves were immersed in solution containing 10 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 7.0 containing an Unknown Chemical and kept in dark for 2 h. Κατεργασία 5: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 7,0 που περιείχε 10 mM KCl, 0,1 mM CaCl2 και κάποια άγνωστη χηµική ουσία, παρέµειναν δε στο σκοτάδι επί 2 h. Treatment 6: Leaves were immersed in a solution containing 100 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 4.0 and kept in light for 2 h. Κατεργασία 6: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 4,0 που περιείχε 100 mM KCl, 0,1 mM CaCl2 και παρέµειναν στο φως επί 2 h. Treatment 7: Leaves were immersed in a solution containing 100 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 10 µM abscisic acid, pH 7.0 and kept in light for 2 h. Κατεργασία 7: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 7,0 που περιείχε 100 mM KCl, 0,1 mM CaCl2, 10 µM αµπσκισικό οξύ και παρέµειναν στο φως επί 2 h. Treatment 8: Leaves were immersed in a solution containing 100 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 10 µM abscisic acid, pH 4.0 and kept in light for 2 h. Κατεργασία 8: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 4,0 που περιείχε 100 mM KCl, 0,1 mM CaCl2, 10 µM αµπσκισικό οξύ και παρέµειναν στο φως επί 2 h.


10

Treatment (κατεργασία)

KCl CaCl2 pH Light (φως)

Abscisic Acid (αµπσκισικό οξύ)

Mannitol (µαννιτόλη)

UnknownChemical(άγνωστη ουσία)

1 100mM 0.1mM 7.0 2 h

φως

- - -

2 10mM 0.1mM 7.0 2 h

σκοτάδι

- - -

3 100mM 0.1mM 7.0 2 h

φως

- 0.5 M -

4 10mM 0.1mM 4.0 2 h

σκοτάδι

- - -

5 10mM 0.1mM 7.0 2 h

σκοτάδι

- - Yes

6 100mM 0.1mM 4.0 2 h

φως

- - -

7 100mM 0.1mM 7.0 2 h

φως

10µM - -

8 100mM 0.1mM 4.0 2 h

φως

10µM - -


11

Q. 1.4. (8 points): Observation of the imprints Ερ. 1.4. (8 βαθµοί): Παρατήρηση αποτυπωµάτων

(i) Pick up the imprint gently from the container using a brush. You may need to gently swirl the vial in order to locate the imprint. (i) Να παραλάβετε µε προσοχή το αποτύπωµα από το φιαλίδιο, χρησιµοποιώντας τη βούρτσα. Ίσως χρειαστεί να ανακινήσετε ελαφρώς το φιαλίδιο προκειµένου να εντοπίσετε το αποτύπωµα.

(ii) Place the imprint in a drop of water on a glass microslide. (ii) Να τοποθετήσετε το αποτύπωµα σε µια σταγόνα νερό, που έχετε βάλει σε µια αντικειµενοφόρο πλάκα.

(iii) Place a coverslip and observe under the 10X objective of the microscope. Note that you will be observing unstained specimens. Hence, make appropriate adjustments in the microscope. (iii) Να τοποθετήσετε µια καλυπτρίδα και να παρατηρήσετε στο µικροσκόπιο σε µεγέθυνση 10X. Σηµειώστε ότι παρατηρείτε παρασκευάσµατα που δεν έχουν υποστεί χρώση. Συνεπώς, πρέπει να ρυθµίσετε κατάλληλα το µικροσκόπιο.

(iv) Note down the observations in Table 1.4. in the Answer Sheet. You need to count at least 20 stomata per imprint. (iv) Καταγράψτε τις παρατηρήσεις σας στον πίνακα 1.4. του Απαντητικού Φύλλου. Πρέπει να µετρήσετε τουλάχιστον 20 στόµατα ανά αποτύπωµα.

Table 1.4. (Πίνακας 1.4.)

Treatment (κατεργασία)

Total number of stomata counted

(συνολικός αριθµός στοµάτων που µετρήθηκαν)

Number of open stomata

(αριθµός ανοικτών στοµάτων)

Number of closed stomata

(αριθµός κλειστών στοµάτων)

1

2

3

4

5

6

7

8


12

Interpretations (Ερµηνείες) Q. 1.5. (10 points) Ερ. 1.5. (10 βαθµοί)

Based on the results obtained from the given set of experiments, answer the questions Q. 1.5.A to Q. 1.5.D in the Answer Sheet. Fill in the blanks with the appropriate serial numbers from the options given below. Use all options, but each option only once.

Με βάση τα αποτελέσµατα που πήρατε από τα πειράµατα, να απαντήσετε στις ερωτήσεις Ερ. 1.5.A έως Ερ. 1.5.D στο Απαντητικό Φύλλο. Να συµπληρώσετε τα κενά µε τους κατάλληλους αριθµούς των επιλογών που δίδονται παρακάτω. Να χρησιµοποιήσετε όλες τις επιλογές, αλλά καθεµιά µία µόνο φορά. A. The factor/s that clearly lead to stomatal closure is/are: ________

Ο παράγων / οι παράγοντες που οδηγούν µε σαφήνεια στο κλείσιµο των στοµάτων είναι:

B. The factor/s that clearly lead to stomatal opening is/are: ___________ Ο παράγων / οι παράγοντες που οδηγούν µε σαφήνεια στο άνοιγµα των στοµάτων είναι:

C. The factor/s that clearly have no effect on stomatal opening/closing is/are: ____ Ο παράγων / οι παράγοντες που σαφώς δεν έχουν καµία επίδραση στο άνοιγµα / κλείσιµο των στοµάτων είναι:

D. The factor/s whose effect cannot be clearly established in this experiment is/are: ____________

Ο παράγων / οι παράγοντες των οποίων το αποτέλεσµά δε µπορεί να διαπιστωθεί µε σαφήνεια σε αυτό το πείραµα είναι:

Options (επιλογές):

1. Light alone (µόνο το φως)

2. Darkness alone (µόνο το σκοτάδι)

3. Acidic pH (όξινο περιβάλλον, pH < 7)

4. Mannitol (µαννιτόλη)

5. Unknown Chemical (άγνωστη χηµική ουσία)

6. 10 mM KCl alone (µόνο το διάλυµα 10 mM KCl)

7. 100 mM KCl alone (µόνο το διάλυµα 100 mM KCl)

8. CaCl2

9. Abscisic acid alone (µόνο το αµπσκισικό οξύ)

10. Abscisic acid and acidic pH (το αµπσκισικό οξύ και το όξινο περιβάλλον)


13

Q. 1.6. (2.5 points) The correct explanation for the observations in Treatments 7 and 8 is: Ερ. 1.6. (2.5 βαθµοί) Η ορθή εξήγηση για τις παρατηρήσεις των κατεργασιών 7 και 8 είναι:

a. Acidification of guard cells leads to opening of K+ channels of the plasma membrane. This results in entry of K+ and water molecules to the guard cells.

a. Οξίνιση των καταφρακτικών κυττάρων οδηγεί σε άνοιγµα των διόδων K+ της πλασµατικής µεµβράνης. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα την είσοδο K+ και µορίων νερού στα καταφρακτικά κύτταρα.

b. As the pKa of abscisic acid is close to 5.0, most of the molecules remain undissociated at pH 4.0. This hastens their entry into the guard cells.

b. Καθώς η pKa του αµπσκισικού οξέως είναι γύρω στο 5,0 τα περισσότερα µόριά του παραµένουν αδιάστατα σε pH 4,0. Αυτό επιταχύνει την είσοδό τους στα καταφρακτικά κύτταρα.

c. No effect was observed in either treatment because there was no water stress. c. ∆εν παρατηρήθηκε καµία αλλαγή σε καµία κατεργασία, διότι δεν υπήρξε υδατική

πίεση.

d. Abscisic acid is a strong acid and works best at highly acidic pH. d. Το αµπσκισικό όξύ είναι ισχυρό οξύ και είναι περισσότερο δραστικό σε έντονα

όξινο περιβάλλον.

Put a tick mark (√) in the appropriate box in Q. 1.6. in the Answer Sheet Σηµειώστε ένα (√) στο κατάλληλο κουτί της Ερ. 1.6.του Απαντητικού Φύλλου.

a. b. c. d.

Q. 1.7. (2.5 points) Which of the following correctly explains the effect of mannitol on the stomatal aperture? Ερ. 1.7. (2.5 βαθµοί) Ποιο από τα παρακάτω εξηγεί σωστά τη επίδράση της µαννιτόλης στο άνοιγµα των στοµάτων;

a. Mannitol is a highly hydrophilic substance and restricts the entry of water molecules into the guard cells.

a. Η µαννιτόλη είναι πολύ υδρόφιλη ουσία και περιορίζει την είσοδο µορίων νερού στα καταφρακτικά κύτταρα.


14

b. High concentration of mannitol in the extracellular fluid forces K+, Cl- and Ca++ to enter the guard cells. This leads to entry of water molecules into the cells as well.

b. Υψηλή συγκέντρωση µαννιτόλης στο εξωκυττάριο υγρό οδηγεί τα ιόντα K+, Cl- και Ca++ να εισέλθουν στα καταφρακτικά κύτταρα. Αυτό οδηγεί επίσης στην είσοδο µορίων νερού στα κύτταρα.

c. Entry of mannitol into guard cells increases their solute potential leading to uptake of water.

c. Είσοδος µαννιτόλης στα καταφρακτικά κύτταρα αυξάνει την περιεκτικότητα ουσιών σε αυτά, οδηγώντας σε πρόσληψη νερού.

d. High solute concentration of mannitol results in withdrawal of water from guard cells.

d. Υψηλή περιεκτικότητα µαννιτόλης οδηγεί στην απώλεια νερού από τα καταφρακτικά κύτταρα.

e. Entry of mannitol in the guard cells is counter-balanced by the efflux of K+ and Ca++ leading to the withdrawal of water from the guard cells.

e. Είσοδος µαννιτόλης στα καταφρακτικά κύτταρα αντισταθµίζεται από την εκροή K+ και Ca++, που οδηγεί σε απώλεια νερού από τα καταφρακτικά κύτταρα.

Put a tick mark (√) in the appropriate box in Q. 1.7. in the Answer Sheet Σηµειώστε ένα (√) στο κατάλληλο κουτί της Ερ. 1.7.του Απαντητικού Φύλλου.

a. b. c. d. e.

Q. 1.8. (2.5 points) You have already observed the effect of the Unknown Chemical on stomata (Treatment 5. Leaves were immersed in solution containing 10 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH 7.0 containing an Unknown Chemical and kept in dark for 2 h.). These results suggest that the chemical could be useful for: Ερ. 1.8. (2.5 βαθµοί) Έχετε ήδη παρατηρήσει την επίδραση της άγνωστης χηµικής ουσίας στη λειτουργία των στοµάτων (Κατεργασία 5: Φύλλα βυθίστηκαν σε ένα διάλυµα µε pH 7,0 που περιείχε 10 mM KCl, 0,1 mM CaCl2 και κάποια άγνωστη χηµική ουσία, παρέµειναν δε στο σκοτάδι επί 2 h). Τα αποτελέσµατα αυτά υποδηλώνουν ότι αυτή η χηµική ουσία µπορεί να είναι χρήσιµη για: a. weed control by increasing the rate of respiration. a. έλεγχος της ανάπτυξης ζιζανίων µε αύξηση του ρυθµού αναπνοής.

b. keeping plant cuttings fresh over long periods by preventing water loss. b. διατήρηση της φρεσκάδας κοµένων φυτών για πολύ µε αποφυγή απώλειας νερού.

c. weed control by acting as a wilting toxin. c. έλεγχος της ανάπτυξης ζιζανίων µε δράση σαν τοξίνη µαρασµού.


15

d. increasing crop yield in arid lands by increasing rate of photosynthesis. d. αύξηση της απόδοσης άγονων γαιών λόγω αύξησης φωτοσυνθετικού ρυθµού.

e. increasing plant growth by reducing photorespiration. e. αύξηση της ανάπτυξης των φυτών µε µείωση της φωτοαναπνοή. Put a tick mark (√) in the appropriate box in Q. 1.8 in the Answer Sheet. Σηµειώστε ένα (√) στο κατάλληλο κουτί της Ερ. 1.8.του Απαντητικού Φύλλου.

Q. 1.9. (2 points) In this task, you studied the effect of various factors on the opening and closing of the stomatal aperture. Similar experiments were performed by scientists and they discovered that light activates zeaxanthin molecules, present in the guard cells, which in turn, activate an ATP-powered proton pump of the guard cell membrane. With this background information and the observations made by you in this task, you have to arrange the sequence of events involved in the response of stomata to light. Fill in the correct options against each step in Q. 1.9. in the Answer Sheet. Ερ. 1.9. (2 βαθµοί) Στο θέµα αυτό, µελετήσατε την επίδραση διαφόρων παραγόντων στο άνοιγµα και το κλείσιµο των στοµατικών πόρων. Παρόµοια πειράµατα διεξήχθησαν από επιστήµονες και ανακαλύφθηκε ότι το φως ενεργοποιεί τα µόρια της ζεαξανθίνης, που υπάρχει στα καταφρακτικά κύτταρα και η οποία µε τη σειρά της ενεργοποιεί την τροφοδοτούµενη από ΑΤΡ αντλία πρωτονίων της µεµβράνης των καταφρακτικών κυττάρων. Με αυτήν την πληροφορία και τις παρατηρήσεις που κάνατε στο θέµα αυτό, να βάλετε σε σειρά τα γεγονότα που εµπλέκονται στην αντίδραση των στοµάτων στο φως. Συµπληρώστε τις σωστές επιλογές σε κάθε βήµα στην Ερ. 1.9. του Απαντητικού Φύλλου. Mechanism (µηχανισµός):

Step I (βήµα Ι): ______1_______

Step II (βήµα ΙΙ): _____2_______

Step III (βήµα ΙΙΙ): _____________

Step IV (βήµα ΙV): ____6________

Step V (βήµα V): _____________

Step VI (βήµα VΙ): _____________

Step VII (βήµα VΙΙ): _____________

a. b. c. d. e.


16

Options (επιλογές):

1) Activation of zeaxanthin by light (ενεργοποίηση της ζεαξανθίνης από το φως)

2) Activation of ATP-powered proton pump (ενεργοποιηση της τροφοδοτούµενης από ΑΤΡ αντλίας πρωτονίων)

3) Closing of the stomata (κλείσιµο των στοµάτων)

4) Influx of K+ (εισροή ιόντων K+)

5) Efflux of K+ (εκροή ιόντων K+)

6) Change in membrane potential (αλλαγή του δυναµικού της µεµβράνης)

7) Efflux of Ca++ (εκροή/έξοδος ιόντων Ca++)

8) Efflux of protons Ca++ (εκροή/έξοδος πρωτονίων)

9) Influx of water molecules (εισροή µορίων νερού)

10) Efflux of water molecules (εκροή µορίων νερού)

11) Opening of the stomata (άνοιγµα των στοµάτων)


17

Task 2 (14 points) (θέµα 2 (14 βαθµοί))

Study of plant anatomy and its correlation with the habitat Μελέτη της ανατοµίας φυτών και της σχέσης της µε την περιοχή στην οποία αναπτύσσονται

You should try and complete this task in 30 minutes. Πρέπει να ολοκληρώσετε το θέµα αυτό σε 30 λεπτά.

Materials and equipment (Υλικά και σκεύη) Quantity (ποσότητα)

1. Fresh plant specimens (νωπά φυτικά δείγµατα)

(i) Leaf in a Petri dish (labeled X) 1 Φύλλο σε τρυβλίο Petri (µε την επιγραφή X)

(ii) Stem in a Petri dish (labeled Y) 1 Βλαστός σε τρυβλίο Petri (µε την επιγραφή Y)

2. Compound binocular microscope 1 Σύνθετο διοπτρικό µικροσκόπιο

3. Razor blades (ξυραφάκια) 2

4. Glass microslides (αντικειµενοφόροι πλάκες) 2

5. Box of coverslips (κουτί καλυπτρίδες) 1

6. Watchglasses (ύαλος ωρολογίου γυάλινο κυρτό πιατάκι) 3

7. Safranin staining solution (labeled S) 1 ∆ιάλυµα χρωστικής σαφρανίνης(µε την επιγραφή S)

8. Brush (βούρτσα) 1

Introduction (Εισαγωγή)

Plants growing in different habitats exhibit various adaptations. These adaptations can be studied macroscopically as well as microscopically and correlated to their habitats. Φυτά που αναπτύσσονται σε διαφορετικά περιβάλλοντα (ενδιαιτήµατα) εκδηλώνουν ποικίλες προσαρµογές. Οι προσαρµογές αυτές µπορούν να µελετηθούν


18

µακροσκοπικά καθώς επίσης και µικροσκοπικά και σε σχέση µε το περιβάλλον στο οποίο αναπτύσσονται. In this task, you will study the anatomy of the given specimens using the following method. Both specimens X and Y belong to the same plant. Στο θέµα αυτό θα µελετήσετε την ανατοµία δεδοµένων δειγµάτων χρησιµοποιώντας τη µέθοδο που ακολουθεί. Και τα δύο δείγµατα, Χ και Y ανήκουν στο ίδιο. Method (µέθοδος) 1. Take thin transverse sections of the leaf specimen X

(Πάρτε λεπτές εγκάρσιες τοµές του δείγµατος φύλλου Χ).

2. Stain with Safranin staining solution for about 30 to 60 seconds. (Κάνετε χρώση (να βάψετε) µε διάλυµα σαφρανίνης για περίπου 30 - 60

δευτερόλεπτα).

3. Wash the section with distilled water and mount on a clean glass microslide in a drop of water. (Ξεπλύνετε την τοµή µε απεσταγµένο νερό. Σε µία αντικειµενοφόρο πλάκα να βάλετε µία σταγόνα νερό και να τοποθετήστε την τοµή πάνω στη σταγόνα νερό).

4. Place a coverslip and observe under 10X objective of the microscope. (Σκεπάστε την τοµή µε καλυπτρίδα µε προσοχή ώστε να µήν κάνει φυσαλλίδες αέρα, και παρατηρήστε στο µικροσκόπιο σε µεγέθυνση 10Χ).

5. Repeat Steps 1- 4 for the stem specimen Y. (Επαναλάβατε τα βήµατα 1 - 4 για το δείγµα Y).

Observations on the leaf specimen X (παρατηρήσεις στο δείγµα φύλλου Χ):

Observe the leaf section and answer Questions Q. 2.1. and Q. 2.2. Παρατηρήστε την τοµή φύλλου και απαντήστε στις Ερωτήσεις Ερ. 2.1. και Ερ. 2.2. Q. 2.1. (4 points) Choose the appropriate letters from the Dichotomous Keys 1 and 2 given in Annexure 2.1. and fill in Q. 2.1.I. and Q. 2.1.II. in the Answer Sheet. Ερ. 2.1. (4 βαθµοί) Επιλέξτε τα κατάλληλα γράµµατα από τις διχοτοµικές κλείδες 1 και 2 που δίδονται στο Παράρτηµα 2.1. και συµπληρώστε τις Ερ. 2.1.I. και Ερ. 2.1.II. στο Απαντητικό Φύλλο. Note: Schematic representations of some of the plant structures are given in Annexure 2.2. for your reference. Σηµείωση: Σχηµατικές αναπαραστάσεις κάποιων φυτικών δοµών δίδονται στο Παράρτηµα 2.2. για να ανατρέξετε σ’ αυτές.


19

I. Trichomes (τριχώµατα)

II. Stomata (στόµατα)

Q. 2.2. (4 points) Based on your observations on the leaf section, put a tick mark (√) in the appropriate boxes in Q. 2.2. in the Answer Sheet. Ερ. 2.2. (4 βαθµοί) Με βάση τις παρατηρήσεις από την τοµή φύλλου, σηµειώστε ένα (√) στα κατάλληλα κουτιά της Ερ. 2.2.του Απαντητικού Φύλλου.

Present (παρουσία) Absent (απουσία)

1. Cuticle (επιδερµίδα)

2. Sclerenchyma (σκληρέγχυµα)

3. Collenchyma (κολέγχυµα)

4. Aerenchyma (αερέγχυµα)

5. Water storage tissue (ιστός που αποθηκεύει νερό)

6. Glands (αδένες):

a. Oil gland (ελαίων)

b. Salt gland (άλατος)

c. Digestive gland (πεπτικοί)


20

Observations on the stem specimen Y (παρατηρήσεις στο δείγµα βλαστού Y):

Observe the stem section and put a tick mark (√) in the appropriate boxes in Q. 2.3. in the Answer Sheet. Παρατηρήστε την τοµή βλαστού και σηµειώστε ένα (√) στα κατάλληλα κουτιά της Ερ. 2.3.του Απαντητικού Φύλλου. Q. 2.3. (3.5 points) Ερ. 2.3. (3.5 βαθµοί)

Present (παρουσία) Absent (απουσία)

1. Cuticle (επιδερµίδα)

2. Sclerenchyma (σκληρέγχυµα)

3. Collenchyma (κολέγχυµα)

4. Aerenchyma (αερέγχυµα)

5. Water storage tissue

6. Vascular bundle (αγγειώδεις δεσµίδες): Open (ανοικτές) Closed (κλειστές)

Collateral (µονόπλευρα-ίδια πλευρά του ξυλώδους) Bicollateral (αµφίπλευρα-σε δύο πλευρές)

Q. 2.4. (2.5 points) Based on your observations of specimens X and Y, identify the type of plant to which they belong. Ερ. 2.4. (2.5 βαθµοί) Με βάση τις παρατηρήσεις σας στα δείγµατα Χ και Y, προσδιορίστε τον τύπο του φυτού στο οποίο ανήκουν. a. Mesophyte (µεσόφυτο)

b. Succulent xerophyte (σαρκώδες ξηρόφυτο)

c. Submerged hydrophyte (υδρόφυτο που αναπτύσσεται στο νερό)

d. Floating hydrophyte (υδρόφυτο που επιπλέει)


21

e. Insectivorous mesophyte (εντοµοφάγο µεσόφυτο)

f. Parasitic mesophyte (παρασιτικό µεσόφυτο)

g. Halophyte (αλόφυτο)

h. Freshwater hygrophyte (υγρόφυτο του γλυκού νερού)

Put a tick mark (√) in the appropriate box in Q. 2.4. in the Answer Sheet. Σηµειώστε ένα (√) στο κατάλληλο κουτί της Ερ. 2.4.του Απαντητικού Φύλλου. (In this question, the correct interpretation will be given points if it is consistent with your observations.) (Σ’ αυτήν την ερώτηση, η ορθή ερµηνεία θα δώσει τους βαθµούς αν είναι σύµφωνη µε τις παρατηρήσεις σας.)

a. b. c. d. e. f. g. h.

**************


22

ANNEXURE 2.1 (Παράρτηµα 2.1. – ∆είτε τις αντίστοιχες λέξεις στο κείµενο)

* NOTE: Adaxial: facing the stem; abaxial: facing away from the stem * ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Adaxial: προς το βλαστό. Αbaxial: αντίθετα από το βλαστό

Stomata

Υπάρχουν ∆εν Υπάρχουν

On adaxial Surface Στην επιφάνεια προς τον βλαστό

On abaxial surface Στην επιφάνεια αντίθετα από το βλαστό

Stomatal crypt present Κρύπτες των στοµάτων υπάρχουν

Stomatal crypt absent Κρύπτες των στοµάτων δεν υπάρχουν

Q

M N

O P

Dichotomous Key 2

Τριχίδια

Simple and Uniserrate Απλά και οδοντωτά

Peltate Μοιάζουν µε ασπίδα

Capitate

Branched διακλαδωµέν


A

B

C

D Simple and Uniserrate Απλά και οδοντωτά

On abaxial Surface Στην επιφάνεια αντίθετα από το βλαστό

E

F

G

Capitate

H

Trichomes (Epidermal appendages) Τριχωµές( επιδερµικά ανοίγµατα)

Υπάρχουν ∆έν Υπάρχουν K

θηλές


I J

Dichotomous Key 1 Κλειδα

* *

Branched διακλαδωµένα

Peltate Μοιάζουν µε ασπίδα

On abaxial Surface Στην επιφάνεια αντίθετα από το βλαστό

Stomatal crypt present Κρύπτες των στοµάτων υπάρχουν

Stomatal crypt absent Κρύπτες των στοµάτων δεν υπάρχουν


23

Figure 6: Sunken Stoma Βυθισµένο στόµα

ANNEXURE 2.2. (Παράρτηµα 2.2. – ∆είτε τις αντίστοιχες λέξεις στο κείµενο)

Figure 3: Oil Gland Λιπώδης Αδένας

Figure 2: Digestive Gland Πεπτικός αδένας

Epidermal cells

Figure 1: Salt Gland

Figure 5: Peltate Hair Τριχίδια που µοιάζουν µε ασπίδα

Figure 8: Capitate Hair Figure 10: Branched Trichome ∆ιακλαδωµένα

Figure 9: Uniserrate Trichome Απλά και οδοντωτά

Figure 7: Stomatal Crypt στοµατα που δηµιουργούν κρύπτη

Figure 6: Sunken Stoma

Sub-stomatal Chamber

Papilla

Figure 4: Papillose Epidermis Θηλωδης επιδερµίδα

ibo 2008 pract part 1

Documents

powered proton pump

safranin staining solution

guard cells

stomatal index

digestive gland

stomatal aperture

oil gland

epidermal cells