Рост и развитие растений
• Рост – это необратимое увеличение объема, массы растений, сопровождаемое новообразованием элементов структуры организма (органов, тканей, клеток). • Развитие – это изменения в новообразовании элементов структуры организма, обусловленные прохождением растением онтогенеза.
Критерии роста • • Длина Толщина Масса (сырая или сухая) Площадь Число клеток Содержание белка Содержание ДНК
Фазы роста клеток Рис. 1. Диаграммы, иллюстрирующие рост растительной клетки: 1 – деление клетки, 2 – растяжение клетки; 3 – дифференциация клетки.
Дифференцировка – это возникновение структурных и функциональных различий между клетками, тканями и органами в процессе развития растений.
Типы дифференцировки • Структурная • Биохимическая • Физиологическая
Детерминация – приобретение клеткой, тканью, органом, организмом способности реализовать наследственные признаки.
• Дедифференцировка – переход специализированных неделящихся клеток к делению, т. е. восстановление меристематической активности.
Рис. 2. Один из возможных способов взаимосвязи элементов генетической система переключения, обеспечивающих определенный путь развития клетки (по Боннеру)
Особенности роста растений • Полярность – это свойственная растениям специфическая дифференциация процессов и структур в пространстве. • Корреляция – влияние одних частей организма на скорость и характер роста других. • Регенерация – восстановление организмом утраченных или поврежденных частей тела, органов.
Фитогормоны имеют следующие общие черты: 1. сравнительно низкомолекулярные органические соединения; 2. вырабатываются растением; 3. действие проявляют в очень низких концентрациях (10 -13— 10 -5 моль/л); 4. образуются в одной части растения, а действуют в другой, куда транспортируются; 5. образуются в отдельных частях растения, но распространяются по всему организму, составляя своеобразное гормональное поле; 6. регулируют крупные морфогенетические и физиологические программы и подпрограммы; 7. регулируют рост растений и эндогенные вещества негормональной природы (фузикокцины, полиамины, бататастины, фенолы и терпеноиды, производные мочевины, витамины и др. ).
Физиологические функции ауксина • Стимулирует все три фазы роста клеток. • Определяет апикальное доминирование • Стимулирует ризогенез и утолщение боковых корней. • Регулирует цветение, рост и созревание плодов. • Регулирует опадение листьев, завязей и плодов.
Физиологические функции гиббереллинов • Регуляция роста растений (растяжением). • Регуляция цветения. • Регуляция покоя. Рис. 5. Стимулирующее действие гиббереллина на • Регуляция плодоношения. рост и цветение примулы. Слева — растение, • Влияние на метаболизм обработанное гиббереллином; справа — растений. контрольное.
Физиологические функции цитокининов • • • Влияние на рост клеток. Действие на органогенез. Снятие апикального доминирования. Прерывание покоя. Повышение аттрагирующей способности и задержка старения листьев.
Физиологические функции абсцизовой кислоты (АБК) • Влияние на процессы покоя. • Регуляция процессов старения и отторжения органов. • Координация ростовых процессов. • Регуляция водного режима.
Физиологические функции этилена • Ингибирование роста. • Регуляция процессов старения, опадения листьев и генеративных органов. • Регуляция длительности покоя. • Влияние на генеративную сферу. • Участие в корреляционных взаимодействиях.
Применение фитогормонов в практике растениеводства Ауксины и их синтетические заменители 1. Для усиления корнеобразования у черенков. 2. Для усиления корнеобразования и восстановления корневой системы при пересадке растений. 3. Для образования партенокарпических плодов, повышения урожая томатов и некоторых других культур. 4. Для предохранения плодов от предуборочного опадения. 5. Для ускорения прорастания семян некоторых растений. 6. В высоких концентрациях регуляторы роста типа ауксина, например 2, 4 -дихлорфеноксиуксусная кислота (2, 4 -Д), могут применяться как селективные гербициды.
Гиббереллины. 1. Под влиянием гиббереллина заметно усиливается рост стебля конопли, сахарного тростника. Увеличивается выход волокна конопли с гектара. 2. Опрыскивание в концентрации 25 мг/л повышает урожай зеленой массы кормовых бобов. Этилен-продуценты применяют: 1. Для ускорения созревания плодов. 2. Для ускорения созревания и облегчения уборки томатов, яблок, облепихи, винограда, цитрусовых, поскольку ускоряется образование отделительного слоя в плодоножке. 3. Для усиления отделения латекса у каучуконосных деревьев гевеи, ускорять выделение живицы у сосны. 4. Для ускорения опадения листьев — дефолиации. Дефолиация облегчает условия машинной уборки ряда культур, например хлопчатника. 5. Для индукции цветения манго, авокадо, ананасов и других культур. 6. Обработка этрелом растений огурца вызывает преимущественное образование женских цветков. 7. Для борьбы с полеганием зерновых культур в посевах, например, ржи и ячменя, поскольку этиленпродуценты способствуют формированию укороченного толстого стебля.
Культура изолированных тканей
• Онтогенез (жизненный цикл), или индивидуальное развитие, — комплекс последовательных и необратимых изменений жизнедеятельности и структуры растений от возникновения из оплодотворенной яйцеклетки, зачаточной или вегетативной почки до естественной смерти.
Основные возрастные периоды. • эмбриональный — образование зиготы; • ювенильный — прорастание зародыша и образование вегетативных органов; • зрелость — появление зачатков цветков, формирование репродуктивных органов; • размножение (плодоношение) — однократное или многократное образование плодов; • старение — преобладание процессов распада и малоактивности структур.
Рис. 7. Основные этапы онтогенеза однолетнего семенного растения (М. X. Чайлахян, 1989): А — кукуруза, Б—картофель; 1 — эмбриональная жизнь; 2— молодость; 3 — зрелость; 4 — размножение; 5 — старение
Развитие растений Название этапа Эмбриональный Ювенильный Зрелость Размножение Старение Характеристика Рисунок