|
|
Рост и развитие растений. физиология. Рост и развитие растений Подготовил студенты 2 курса группы Д. А201
Рост и развитие растений Подготовил студенты 2 курса группы Д.А-201 Иванов
«Наиболее выдающаяся черта в жизни растения заключается в том, что оно растет: на это указывает самое название его».
К. А. Тимирязев
Содержание - ПОНЯТИЕ ОБ ОНТОГЕНЕЗЕ, РОСТЕ И РАЗВИТИИ РАСТЕНИЙ
- КЛЕТОЧНЫЕ ОСНОВЫ РОСТА И РАЗВИТИЯ
- Влияние внешних и внутренних факторов на рост растений
Развитие — это качественные изменения в структуре и функциональной активности растения и его частей (органов, тканей и клеток) в процессе онтогенеза. Возникновение качественных различий между клетками, тканями и органами получило название дифференцировки. В понятие «развитие» входят также и возрастные изменения. Критерий: Переход растений к воспроизведению, репродукции (цветение) Онтогенезом (от греч. «on», род. падеж «ontos» — существо, лат. genesis — происхождение, процесс образования) называют индивидуальное развитие организма от зиготы (или вегетативного зачатка) до естественной смерти. В ходе онтогенеза реализуется наследственная информация организма (генотип) в конкретных условиях окружающей среды, в результате чего формируется фенотип, т. е. совокупность всех признаков и свойств данного индивидуального организма. Рост — необратимое увеличение размеров и массы клетки, органа или всего организма, связанное с новообразованием элементов их структур. Понятие «рост» отражает количественные изменения, сопровождающие развитие организма или его частей. Критерии роста: Высота и толщина стебля Площадь листьев и стеблей Масса (сырая, сухая) Число клеток Содержание белка Содержание ДНК Процессы роста и развития тесно взаимосвязаны. Однако быстрый рост может сопровождаться медленным развитием и наоборот. Озимые растения при весеннем посеве быстро растут, но не переходят к репродукции. Осенью при пониженных температурах озимые растения растут медленно, но в них проходят процессы развития. Показателем темпов развития служит переход растений к репродукции. По продолжительности онтогенеза сельскохозяйственные растения делят на однолетние, двулетние и многолетние. Однолетние растения подразделяют на эфемеры — растения, онтогенез которых совершается в 3—6 недель; яровые — растения (зерновые, зернобобовые), вегетационный период которых начинается весной или летом и завершается в это же лето или осенью; озимые — растения, вегетация которых начинается осенью и завершается летом или осенью следующего года. Двулетние растения в первый год жизни образуют вегетативные и зачатки генеративных органов, во второй год проходят цветение и плодоношение. Многолетние растения (кормовые травы, плодовые и ягодные культуры) имеют продолжительность онтогенеза от 3...10 до нескольких десятков лет. Однолетние и многие двулетние (морковь, свекла, капуста) растения относятся к группе монокарпических растений или однократно плодоносящих. После плодоношения они погибают. У поликарпических растений плодоношение повторяется ряд лет (многолетние травы, ягодные кустарники, плодовые деревья). Деление растений на монокарпические и поликарпические условно. Так, в тропических странах хлопчатник, клещевина, томат и другие развиваются как многолетние поликарпические формы, а в умеренных широтах — как однолетние. Пшеница и рожь — однолетние растения, но среди них имеются и многолетние формы. Периодизация онтогенеза. Онтогенез высших растений классифицируют по-разному. Обычно ВЫДЕЛЯЮТ: Вегетативный и репродуктивный периоды. В течение вегетативного периода интенсивно накапливается вегетативная масса, усиленно растет корневая система, происходят кущение и ветвление, закладываются органы цветка. Репродуктивный период включает цветение и плодоношение. +Фенологические фазы отличаются четко выраженными морфологическими изменениями растений. Применительно к конкретным культурам фенофазы подробно описаны в растениеводстве, овощеводстве, плодоводстве. Так, у злаков различают следующие фазы: прорастание семян, всходы, появление третьего листа, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, фазы молочной, восковой и полной спелости. Фазы роста клеток - Эмбриональная фаза
- Делится на два периода: интерфаза (15-20ч.) и деление клетки (2-3ч.).
- Структура клетки в интерфазе имеет ряд особенностей: густая цитоплазма с хорошо развитой эндоплазматической сетью; мелкие вакуоли; множество рибосом (свободно располагающихся в цитоплазме) и митохондрий (не достигшие окончательного размера с густым матриксом и малоразвитыми кристами); ядро небольшого размера, с крупным ядрышком; хроматин в виде нитей; первичная клеточная оболочка тонкая, пронизана плазмодесмами.
- Интерфаза делится на три периода: предсинтетический (g1) – 3-8 ч., синтетический (S) – 10-11ч., постсинтетический (g2) – 4-5ч.
- Переход из одного периода в другой регулируется ферментом циклонезависимой протеинкиназой.
- Большую роль играет белок циклин. При переходе от g1 к S, g2 а далее митозу, происходит последовательное фосфолирирование и дефосфолирирование протеинкиназы, а также ее связывание с циклином и освобождение от него.
- на конечной стадии митоза начинается деление клетки (цитокинез). В экваториальной области формируется клеточная стенка.
- В начале этого процесса происходит скопление микротрубочек и образуется фрагмопласт. Затем от аппарата Гольджи и ЭПС отделяются пузырьки (везикулы), содержащие галактауроновую кислоту. Везикулы сливаются и образуют клеточную стенку в форме диска. Удлиняясь она смыкается с продольными оболочками клетки. С двух сторон к клеочной мембране прилегают плазмолемма, а затем микрофибриллы целюлозы. В результате образуется первичная клеточная оболочка.
- Т.о. между двумя дочерними клетками образуется трехслойное образование
- Т.о. В первой фазе роста увеличение объема клетки происходит за счет деления и возрастания массы цитоплазмы. Одновременно идет формирование структурных компонентов клетки.
- Образовавшаяся в результате деления клетка вновь увеличивается в объеме и делится. После 3-5 делений, она переходит в новую фазу роста.
- Фаза растяжения
- Особенности структуры клетки: цитоплазма становится менее вязкой; Каналы ЭПС расширяются и в некоторых местах переходят в цистерны; мембары становятся шероховатыми; продолжается развитие крист; увеличение контакта между митохондряиями и ЭПС; ядро имеет неправильную форму; размер ядрышка уменьшается; образуется центральная вакуоль.
- При переходе к фазе растяжения возрастает активность ферментов гликолиза и цикла Кребса. Увеличивается активность цитохромоксидазы, интенсивность дыхания возрастает, белок образуется в большом количестве.
- Рост растяжением включает следующие этапы:
- Разрыхление связей между компонентами клеточной оболочки и увеличение её пластичности
- Поступление воды, которая давит на стенки, вызывает растяжение и увеличивает объем клетки
- Закрепление увеличения объема путем многосетчатого роста оболочки
- Наиболее характерным процессом для фазы растяжения является значительное увеличение объема клетки (возрастает 20-50, 100 раз) за счет усиленного поступления воды. Как известно, вода поступает в сторону меньшего водного потенциала(Ψв), который зависит от отрицательного осмотического потенциала (Ψосм) и потенциала давления (Ψдавл.).
- Клетка не повреждается и способна к растяжению благодаря тому, что в состав клеточной оболочки входят микрофибриллы .
- Рост клетки происходит тогда, когда тургор достигает своей пороговой величины и дальнейшее поступление воды возможно за счет необратимого растяжения клеточной оболочки.
- Фаза дифференциации
- В этой фазе процесс дифференцировки проявляется в определенных структурных признаках (форме, внутренней и внешней структуре).
- Процесс функциональной дифференциации клеток и накопление физиологических различий между ними, происходит во всех фазах роста.
- Определенные различия имеются уже между появившимися в период деления дочерними клетками, из которых в дальнейшем будут образовываться различные ткани.
- Это проявляется в химическом составе, морфологических особенностях. Очень изменяются клетки проводящей системы.
- Появляется вторичная клеточная оболчка
- Внешние условия оказывают на рост как прямое, так и косвенное влияние. Последнее связано с тем, что скорость роста зависит от интенсивности всех остальных физиологических процессов, воздушного и корневого питания, снабжения водой, напряженности процессов обмена веществ и энергии. В этой связивлияние внешних условий может сказаться на интенсивности роста через изменение любого из указанных процессов. При этом далеко не всегда причины того или иного влияния можно с достаточной точностью установить, поскольку в естественной обстановке влияние отдельных факторов тесно взаимосвязано.
- Температура. Рост растений возможен в сравнительно широких температурных границах. Растения ранневесенней флоры растут при температуре даже несколько ниже О °С. Есть растения, для которых верхняя температурная граница роста несколько превышает 50 °С. Для каждого вида растения в зависимости от его особенностей и, главным образом, от географического происхождения характерны определенные температурные границы, в которых возможно протекание ростовых процессов.
- Содержание воды. В процессе роста растения особенно чувствительны к недостатку воды. Уменьшение содержания воды в почве приводит, естественно, и к уменьшению содержания ее в растении, а это, в свою очередь, резко тормозит процессы роста. Снижается деление клеток и особенно их рост растяжением. Для различных физиологических процессов нужна разная насыщенность водой. Наибольшая насыщенность водой требуется для процессов роста.
- Свет. Растения используют свет двумя путями: первый, где свет служит источником энергии для синтеза органических веществ (фотосинтез); второй, где свет — сигнал или источник информации. Во втором случае энергия света может быть на несколько порядков ниже, чем в первом. Свет оказывает большое и разностороннее влияние на темпы и характер роста как отдельных органов, так и растительного организма в целом. При этом на разные стороны ростовых процессов влияние света проявляется неоднозначно. Так, свет необходим для протекания процесса фотосинтеза, и поэтому накопление массы растения без света не идет. Вместе с тем рост клеток растяжением может идти в темноте, более того, на свету этот процесс тормозится. Свет оказывает большое влияние и на формообразовательные процессы
- Снабжение кислородом. Процессы роста требуют затрат энергии, источником которой служит процесс дыхания. В этой связи понятна необходимость кислорода. При снижении концентрации кислорода ниже 5% рост тормозится. Это происходит не только из-за нарушения энергетического баланса, но и в силу накопления продуктов анаэробного обмена (спирт, молочная кислота).
- Минеральное питание. Для нормального протекания ростовых процессов необходимо достаточное снабжение всеми необходимыми минеральными элементами. Особенно специфична роль снабжения растений азотом. Это связано не только с тем, что азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, но и с образованием двух основных групп гормонов, регулирующих ростовые процессы (ауксинов и цитокининов).
- Внутренние: Фитогормоны – это вещества, вырабатывающиеся в процессе естественного обмена веществ и оказывающие в ничтожных количествах регуляторное влияние, координирующее физиологические процессы. В этой связи к ним часто применяется термин — природные регуляторы роста. В большинстве случаев, но не всегда фитогормоны образуются в одних клетках и органах, а оказывают влияние на другие.
|
|
|
Скачать 0.79 Mb.