СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Этапы онтогенеза и факторы его регуляции. Понятие об онтогенезе, росте и развитии растений. Периодизация онтогенеза. Моно- и поликарпичность растений. Принципы регуляции онтогенеза. Фитогормоны и их функции. Использование фитогормонов и других физиологически активных веществ в растениеводстве.
Рост и морфогенез растений. Локализация процессов роста и морфогенеза. Меристематические ткани. Деление, растяжение и дифференцировка клетки. Дифференциация тканей и органов. Рост органов растений. Типы побегов древесных растений и способы их роста. Рост дерева в толщину. Образование ксилемы и флоэмы. Характер и показатели роста. Корреляции. Полярность и ее роль в регуляции роста и морфогенеза растений. Культура изолированных протопластов, клеток и тканей как основа биотехнологии.
Влияние внешних факторов на рост и морфогенез.
Ростовые движения растений. Роль света как источника энергии для роста и как регулятора морфогенеза. Регуляторное действие красного и синего света. Фоторецепторы. Влияние на рост тепла, влажности почвы и воздуха, аэрации, почвенного питания. Взаимодействие факторов и закон минимума. Тропизмы и настии. Механизмы фото- и геотропизмов.
Периодичность роста и состояние покоя. Виды покоя. Внутренние и внешние условия перехода растений в состояние покоя и выхода из него. Покой семян. Факторы нарушения покоя семян. Способыискусственного прерывания покоя семян и почек растений.
Физиология прорастания семян. Внешние условия, необходимые для прорастания семян. Фазы прорастания. Набухание. Активизация процессов жизнедеятельности и рост зародыша. Гетеротрофное питание проростка. Этиоляция. Физиологические основы хранения семян.
|
|
Генеративное развитие растений. Условия перехода к репродуктивному этапу развития. Автономная и индуцированная регуляция цветения. Яровизация. Фотопериодизм. Гормоны цветения. Формирование семян и плодов. Влияние внешних условий на цветение и плодоношение древесных растений.
Физиология старения растений. Возрастные изменения у растений и их проявления. Причины и механизм старения. Влияние внешней среды на процесс старения. Старение и омоложение растений в онтогенезе.
ТЕМА 1 ЭТАПЫОНТОГЕНЕЗА И ФАКТОРЫЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
1. Понятие об онтогенезе, росте и развитии
2. Этапы онтогенеза высших растений
3. Фитогормоны как факторы регуляции роста и развития растений
Понятие об онтогенезе, росте и развитии
Процессы роста и развития растений имеют ряд отличительных особенностей по сравнению с животными организмами. Во-первых, растения способны размножаться вегетативным путем. Во-вторых, наличие меристематических тканей у растений обеспечивает высокую скорость и способность к регенерации. В-третьих, для обеспечения питательными веществами растения поддерживают рост на протяжении всей жизни.
Каждый живой организм подвергается количественным и качественным изменениям, которые прекращаются при известных условиях периодами покоя.
Рост – это количественные изменения в ходе развития, которые заключаются в необратимом увеличении размеров клетки, органа или целого организма.
Развитие – это качественные изменения компонентов организма, при которых имеющиеся функции преобразуются в другие. Развитие – это изменения, происходящие в растительном организме в процессе его жизненного цикла. Если этот процесс рассматривать как установление формы, то он называется морфогенезом.
|
|
Пример роста – разрастание ветвей благодаря размножению и увеличению клеток; образование проростков из семян, образование цветка и т.д.
Процесс развития включает в себя целый ряд сложных и очень строго скоординированных химических превращений.
Кривая, характерная для роста всех органов, растений, популяций и т.д. (от сообщества до молекулярного уровня) имеет S-образный, или сигмоидный, вид.
Эту кривую можно разделить на ряд участков:
• начальная лаг-фаза, протяжение которой зависит от внутренних изменений, служащих для подготовки к росту;
• логарифмическая фаза, или период, когда зависимость логарифма скорости роста от времени описывается прямой;
• фаза постепенного снижения скорости роста;
• фаза, на протяжении которой организм достигает стационарного состояния.
Протяженность каждой из слагающих S-кривую фаз и ее характер зависят от ряда внутренних и внешних факторов.
На длительность лаг-фазы прорастания семян влияют отсутствие или излишек гормонов, ингибиторы роста, физиологическая неспелость зародыша, недостаток воды и кислорода, отсутствие оптимальной температуры, световой индукции и др.
Протяженность логарифмической фазы связана с рядом специфических факторов и зависит от особенностей генетической программы развития, закодированной в ядре, градиента фитогормонов, интенсивности транспорта питательных элементов и т.д.
|
|
Торможение роста может быть результатом изменения факторов окружающей среды, оно определяется сдвигами, связанными с накоплением ингибиторов и своеобразных белков старения.
Полное торможение роста обычно связывают со старением организма, т.е. с тем периодом, когда скорость синтетических процессов идет на убыль.
Во время завершения роста происходит процесс накопления ингибирующих веществ, растительные органы начинают активно стареть. На последней стадии все растения или отдельные его части прекращают рост и могут впадать в состояние покоя. Эта конечная стадия растения и срок прихода стационарной фазы часто заданы наследственностью, но эти характеристики могут изменяться под воздействием окружающей среды.
Кривые роста свидетельствуют о существовании разных типов физиологической регуляции роста. В период лаг-фазы функционируют механизмы, связанные с образованием ДНК и РНК, синтезом новых ферментов, белков, а также биосинтезом гормонов. В период логарифмической фазы наблюдается активное растяжение клеток, появление новых тканей и органов, увеличение их размеров, т.е. происходят этапы видимого роста. По наклону кривой можно судить о генетическом фонде, который определяет ростовой потенциал данного растения, а также насколько хорошо соответствуют условия потребностям растения.
В качестве критериев роста используют увеличение размеров, количества, объема клеток, сырой и сухой массы, содержание белков или ДНК. Но для измерения роста целого растения трудно найти подходящий масштаб. При измерении длины не обращают внимания на ветвление; вряд ли можно точно измерить объем. При определении количества клеток и ДНК не обращают внимания на размеры клетки, определение белка включает и запасные белки, определение массы – запасные вещества, а определение сырой массы, кроме всего, включает и транспирационные потери, и т.д. Поэтому в каждом случае масштаб, который можно использовать для измерения роста целого растения – это специфическая проблема.
Скорость роста побегов составляет в среднем 0,01 мм/мин (1,5 см/день), в тропиках – до 0,07 мм/мин (около 10 см/день), а у побегов бамбука – 0,2 мм/мин (30 см/день).