РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ Лекция № 24
План лекции: 1. Общее понятие о развитии растений. 2. Основные этапы онтогенеза растений. 3. Периодические явления в жизни растений.
РАЗВИТИЕ • Качественные изменения в структуре и функциях растительного организма при прохождении им жизненного цикла.
ОНТОГЕНЕЗ • Совокупность генетически • Эрнст Генрих Геккель Дата рождения: 16 февраля 1834 г. обусловленных Дата смерти: 9 августа 1919 г. качественных физиолого биохимических и морфологических изменений, происходящих в организме, от его возникновения из зиготы или вегетативного зачатка до естественной смерти в обычных условиях внешней среды.
Онтогенез состоит: 1. Вегетативное развитие Совокупность качественных изменений, приводящих к образованию вегетативной массы. 2. Генеративное ( репродуктивное) развитие Совокупность качественных изменений растительного организма, которые приводят к переходу от образования вегетативных органов к образованию органов размножения ( половых или специализированных вегетативных).
Монокарпические растения • Борщевик Сосновского • (от моно. . . и греч. karpos плод), цветут и плодоносят раз в жизни, после чего обычно погибают. Одно и двулетние растения, из многолетних некоторые виды зонтичных, агавовых, бамбуков, пальм и др.
Поликарпические растения • (от поли. . . и греч. karpos плод), многократно цветут и плодоносят в течение жизни: большинство многолетних цветковых растений. 1. Деревья. 2. Кустарники. 3. Поликарпические травянистые растения.
Этапы онтогенеза • И. В. Мичурин обратил внимание на возрастные изменения сеянцев и выделил несколько этапов. 1. 2. 3. 4. Эмбриональный. Юность. Возмужалости. Старость.
Для семенных растений можно выделить следующие этапы развития (М. Х. Чайлахян): 1) эмбриональный — от оплодотворения яйцеклетки до прорастания зародыша. Этот этап можно разделить на два периода: а) эмбриогенез — период, в котором эмбрионы находятся на материнском растении; б) покой — период от конца формирования семени и до его прорастания; 2) молодости (ювенильный) — от прорастания зародыша до закладки цветочных зачатков, характери зующийся усиленным ростом; 3) зрелости — от момента закладки цветочных зачатков до оплодотворения (появления новых зародышей); 4) размножения— от оплодотворения до полного созревания семян; 5) старости — от периода со зревания семян до отмирания
• Поликарпические растения этапы эмбриональный и молодости проходят один раз, однако часто эти этапы характеризуются большой продолжительностью (несколько лет)
Полный цикл развития пшеницы 12 этапов органогенеза (по В. В. Мурашову) (фенологический подход) • • Всходы Третий лист Кущение Выход в трубку Выколашивание Цветение Формирование зерна Полная спелость
Развитие растений 1. Эмбриональный. 2. Ювенильный (молодость). 3. Репродуктивный. 4. Старость.
Переход растения к цветению и плодоношению имеет две фазы: индукцию и эвокацию. В фазе индукции растение реагирует на: • 1. Температуру яровизация. • 2. Чередование дня и ночи – фотопериодизм. • 3. Эндогенные и экзогенные факторы, обусловленные онтогенезом растения. Эти воздействия создают флоральный стимул для растения, то есть способствуют переходу к стадии цветения.
Яровизация • Физиологический процесс, протекающий в растениях под действием низких положительных температур (2— 10 °C, в зависимости от вида и сорта растений) и способствующий последующему ускорению развития растений.
Все растения можно разделить на три группы: 1) растения, которые не переходят к репродукции без воздействия в течение определенного времени пониженными температурами (озимые формы, двулетники и некоторые многолетники); 2) растения, у которых развитие ускоряется при воздействии пониженными температурами, однако это воздействие не является обязательным (салат, шпинат и др. ); 3) растения, которые не требуют для перехода к цветению пониженных температур (яровые).
В фазе эвокации (от лат. evocatio — вызывание) • в апикальных меристемах происходят количественные и качественные биохимические изменения, приводящие к закладке и формированию цветков.
Фотопериодизм В зависимости от реакции на длину дня, растения делятся: 1. Короткодневные (рис, соя). 2. Длиннодневные ( хлебные злаки, крестоцветные). 3. Нейтральные ( гречиха, горох).
Фитохром • фоторецептор, сине зеленый пигмент, существующий в двух взаимопревращающих ся формах. • Состоит: 1) хромофор пигментная часть; 2) белок носитель. фитохром тетрапиррол
Концепция фотоморфогенеза Х. Бортсвик, С. Хендрикс (1960) Спектры поглощения • Одна поглощает красный свет (λ~660 нм), • другая — дальний красный (λ~730 нм).
Роль фитохрома 1. Является индикатором затененности для растений. 2. Является основой суточных ( циркадных) ритмов у растений. 3. Регулирует движение хлоропластов. 4. Регулирует изменение проницаемости мембран. 5. Играет важную роль в процессах вегетативного и репродуктивного развития, регулируемых светом.
Механизм действия фитохрома На клеточном уровне Через активацию хромосомного аппарата Через активацию ферментов Через изменения проницаемости мембран
Процессы, контролируемые синим светом: 1. Движение устьиц. 2. Фототропизм. 3. Ранние этапы синтеза хлорофилла и каротиноидов. 4. Движение листьев за солнцем. 5. Фототаксис хлоропластов. 6. Угнетение роста стеблей в длину.
Криптохромы • Криптохро мы (греч. κρυπτό χρώμα — скрытый цвет) — фоторецепторы, участвующие в восприятии синего света. • λ~400 500 нм
Инициация цветения 1. Индукция цветения – развитие флорального стимула – переход к стадии цветения (экзогенного или эндогенного). 2. Транспорт флорального стимула. 3. Эвокация цветения в апикальной меристеме побега происходят необратимые изменения, направляющие дифференцировку ее клеток по генеративному пути развития.
Факторы индукции цветения • Эндогенные 1) Эндогенные ритмы ( циркадные). • Экзогенные 1)Фотопериод. 2) Температура. 2) Содержание фитогормонов. Гормон «ФЛОРИГЕН» : гиббереллины антезины
Регенерация у растений • Регенерация – это восстановление организмом поврежденной или утраченной части тела, что является одним из способов вегетативного размножения и защиты растений от повреждений
Различают следующие виды регенерации: • I. Физиологическая регенерация. Части восстанавливаются при их естественном изнашивании, например, постоянное восполнение слущивающихся клеток • 9 — клетки корневого чехлика
II. Травматическая регенерация. 1). Регенерация, обусловленная дедифференцировкой клеток. Дедифференцировка [от лат. dedifferentia - потеря различий] Утрата клетками специфических свойств с возвращением их морфофункциональной организации к более примитивному состоянию. а) заживление ран. Эпидермис и первичная кора дедифференцируются, их клетки начинают делиться и образуют вторичную меристему, которая превращается в пробку. б) органогенез, связанный с образованием каллуса. 2). Регенерация на уровне меристем: а) восстановление апикальных меристем. При продольном рассечении конуса нарастания из каждой половины могут регенерировать отдельные апексы. б) органогенез из предшествующих зачатков.
Этап старости • Период от полного • Однолетники – прекращения погибают полностью. плодоношения до • Многолетние травы – смерти организма полностью отмирает растения. надземная часть, а • Регуляция этиленом, корневая система который остается продуцируется жизнеспособной. стареющими листьями • У листопадных и созревшими деревьев – опадают плодами. листья.