Лекция № 9 Видовые и сортовые различия реакций растений на различных этапах онтогенеза
Сорт — это группа растений одного вида, созданных человеком и обладающих определёнными хозяйственными признаками и свойствами. В отличие от растений разных видов, растения разных сортов могут скрещиваться между собой.
Сорта растений — это большая совокупность растений одного вида, созданная человеком в результате селекции. Сорт создается человеком, в отличие от вида, который формируется в природе в процессе развития и приспособления к определенным условиям. Сорта растений характеризуются определенными морфофизиологическими и хозяйственными признаками. Для поддержания существования того или иного сорта необходимы определенные условия. Если благоприятные для данного сорта растений условия исчезают, то сорт вырождается. Существуют многие сотни сортов различных культурных растений Выведением сортов занимается селекция растений, задачей которой является создание новых и улучшение существующих сортов растений. Виды — это сумма популяций. Популяция — элементарная структура вида — это совокупность свободно скрещивающихся особей данного вида, живущая длительно на определенной территории ареала вида.
Какая разница между породой и видом?
Вид — понятие из биологической систематики, которое обозначает группу животных или растений, которые имеет общие черты, сходный образ жизни, которые могут давать общее потомство. Вид это минимальная единица в систематике, хотя есть еще и понятие подвида, но это уже характерно для обособленных групп животных и растений, которые могли приобрести только свойственные им незначительные отличия. Порода или сорт - это искусственно выведенная общность растений, которые выведены для каких-то прикладных целей человека. Для этого используют совокупность признаков:
- особенности внешнего и внутреннего строения;
- сходство физиологии и биохимии, в том числе выраженное в способности скрещиваться и давать плодовитое потомство;
- географический фактор общность территории;
- экологический фактор сходство условий существования;
- генетическое сходство, в том числе общность числа хромосом.
Подвид (разновидность) это группа схожих живых организмов внутри одного вида, обладающих каким-то отличием от особей другой разновидности, но не утративших способности скрещиваться с ними и давать плодовитое потомство.
Разновидности (подвиды) могут возникать самостоятельно в дикой природе, а могут быть выведены человеком. Такие разновидности, сформированные человеком и поддерживаемые с помощью искусственного отбора, называются породами (у животных) или сортами (у растений). У роз насчитывается 24 тысячи сортов: Но все они разновидности одного вида одного из видов шиповника, что подтверждает возможность их скрещивания друг с другом. Так и выводятся новые сорта.
Онтогенез (от лат. прерывистый), т.е. его можно разделить на отдельные этапы, проходящие последовательно один за другим. В онтогенезе цветковых растений выделяют пять этапов: эмбриональный, ювенильный (молодости), зрелости, размножения и старости. Эти этапы свойственны всем растениям и характеризуются образованием определенных структур и физиологическими изменениями, подготавливающими их возникновение.
Эмбриональный этап — это период образования зародыша и семени. Он начинается на материнском растении с образования зиготы. Зародыш состоит из меристематических тканей. Формирующийся зародыш питается гетеротрофно, т.е. за счет питательных веществ, поступающих из материнского растения. На этом этапе происходит формирование и созревание семян. Эндосперм, перисперм или семядоли синтезируют и запасают большое количество питательных веществ. Созревшее семя переходит в состояние покоя.
Ювенильный этап (или молодость) — это период от прорастания семени до начала заложения первых цветков. Прорастание семени происходит при наступлении благоприятных условий после периода покоя. В результате поступления в семя воды и его набухания возобновляется рост зародыша. Содержащиеся в семени ферменты активизируются, а также синтезируются новые ферменты. При прорастании семени тип клеточного метаболизма изменяется на противоположный: теперь происходит гидролиз питательных веществ. В процессе своего формирования проросток постепенно переходит с гетеротрофного на автотрофное питание.
Для ювенильных растений характерна максимальная активность всех физиологических функций, поэтому растение в течение этого этапа обладает минимальной устойчивостью. У этих растений большая способность к кориеобразованию. Черенки, срезанные в этот период онтогенеза, легко укореняются, что с давних пор используется в садоводстве и лесоводстве. На этом этапе у растения образуются только вегетативные органы: листья, стебли, корни. В это время молодые растения не могут зацвести даже в благоприятных условиях.
Зрелость - период постепенного формирования репродуктивных органов растения от заложения первого цветка до первого оплодотворения. Процессу заложения цветков соответствует длительный период, в течение которого увеличивается количество воды в генеративных тканях с одновременным уменьшением его в вегетативных, уменьшается интенсивность фотосинтеза, клетки переполняются ассимилятами, в них накапливаются фосфор, бор, аскорбиновая кислота, ауксины, нуклеиновые кислоты, флавопротеиды, каротиноиды.
Этап размножения — период от первого оплодотворения до полного созревания плодов. Значение полового процесса в филогенезе состоит в том, что образуются организмы с двойной наследственностью (материнской и отцовской), а это обеспечивает им большую устойчивость и приспособляемость к постоянно изменяющимся условиям. На этом этапе происходит образование, рост и созревание плодов и семян; продолжается торможение роста вегетативных органов.
Старость — период от полного прекращения плодоношения до отмирания всех вегетативных органов и смерти организма. Этот этап характеризуется прогрессирующим старением организма.
Старение — это усиливающееся с возрастом ослабление жизнедеятельности, приводящее в конечном итоге к естественной смерти. Старение выражается в прогрессирующем нарушении синтеза белков, ослаблении регуляции, уменьшении скорости физиологических процессов, увеличении количества мертвых клеток; распад веществ идет быстрее их синтеза. Однолетние растения после плодоношения отмирают целиком, у многолетних отмирают отдельные органы ежегодно. Процесс старения органа завершается его опаданием.
Из приведенной характеристики этапов онтогенеза видно, что основными критериями перехода от одного этапа к другому является возникновение характерных зачаточных структур: для эмбрионального этапа — это образование зиготы, этапа юности — формирование только вегетативных органов, зрелости — заложение цветков, размножения — образование плодов, старости — увеличение количества мертвых клеток, накопление малоактивных структур.
Описанные этапы онтогенеза можно выделить у всех цветковых растений. Каждый из этапов имеет свои морфологические и физиологические особенности, которые сходны у растений разных видов, базируется на предыдущем этапе и является структурно-биохимической предпосылкой для следующего.
Период вегетативного развития — период онтогенеза, в течение которого происходит образование и рост только вегетативных органов. Этот период охватывает эмбриональный и ювенильный этапы.
Период репродуктивного развития — период онтогенеза, в течение которого, наряду с образованием вегетативных органов, происходит заложение и рост цветков и плодов. Этот период охватывает этапы зрелости и размножения. В период вегетативного развития основными процессами являются формирование и развитие самого растительного организма. В период репродуктивного развития наиболее важными являются процессы размножения, направленные на воспроизведение и сохранение данного вида. Переход растения к генеративному развитию и образованию цветков и плодов приводит к ускорению процессов старения у монокарпических растений.
Переход растения из вегетативного состояния в генеративное контролируется наследственными регуляторными системами. Наиболее изучен возрастной (онтогенетический) и экологический контроль цветения