Понятие о росте и развитии

1 2 3 4 5 6 7

Рост и развитие растений

1. Понятие о росте и развитии

2. Онтогенез растений, этапы

2.1. Эмбриональный

2.2. Ювенильный

2.3. Репродуктивный

2.4. Сенильный

3. Рост растений, периодичность и фазы роста. Покой растений

4. Морфогенез побега

5. Морфогенез корня

6. Коррелятивный рост

7. Регуляторы роста и развития растений.

8. Влияние факторов внешней среды на рост и развитие растений. Фотопериодизм

Рост – необратимое увеличение размеров и массы клеток, органа или всего организма, связанное с новообразованием структур и элементов (рис. 1). Складывается из роста клеток, тканей и органов и происходит благодаря деятельности специальных образовательных тканей — меристем, где клетки активно делятся, проходят стадии растяжения и дифференциации. Общий характер роста растений выражается в виде сигмоидной кривой, состоящей из четырёх фаз: начальной - лагфазы, интенсивного роста - логарифмич. фаза, фазы замедления роста и стационарного состояния (рис. 1).

Рис. 1. Кривая роста

Растение как целостный организм обладает способностью к неограниченному росту (за исключением таких органов, как листья, цветки, плоды). Р. р. неразрывно связан с процессами развития и обусловлен особенностями прохождения растениями различных фаз онтогенеза. Переход к репродуктивной стадии обычно сопровождается усилением процессов старения и постепенным ослаблением активности меристем; поэтому многолетние и позднеспелые растения достигают больших размеров, чем

Рис. Распределение зон роста в молодом корне гороха

cкороспелые. Образование плодов и семян снижает интенсивность роста деревьев (в годы обильных урожаев годичные кольца имеют минимальную ширину), что связано, очевидно, с расходом питат. в-в на репродуктивные органы, а также, возможно, с действием ингибирующих в-в, вырабатываемых созревающими плодами и семенами. У однолетних растений плодоношение сопровождается прекращением роста и их отмиранием.

Развитие – качественные изменения в структуре и функциональной активности растения и его частей в процессе онтогенеза. Возникновение качественных изменений между клетками, тканями и органами получило название дифференцировки. Таким образом, рост - это количественные изменения, развитие – качественные. Разновидностью качественных изменений являются также возрастные изменения. Соподчиненность этих понятий можно представить в виде схемы:

ОНТОГЕНЕЗ

Рост Дифференцировка Возрастные изменения

Онтогенез (греч. ontos – существо, genesis – происхождение) – индивидуальное развитие организма от зиготы до естественной смерти.

2. Онтогенез растений

В развитии высших растений различают четыре этапа: эмбриональный, ювенильный, репродуктивный и сенильный.

2.1. Эмбриональный (латентный) этап

Эмбриональный этап онтогенеза охватывает период развития зародыша от зиготы до созревания семени. Зигота образуется в результате слияния спермия пыльцевой трубки с яйцеклеткой зародышевого мешка. В зародышевом мешке происходит двойное оплодотворение, состоящее в слиянии одного спермия с яйцеклеткой, а второго – с центральным диплоидным ядром, в результате чего образуются зигота и эндосперм.

Зародыш проходит ряд последовательных фаз развития: проэмбрио, глобулярную, сердцевидную, торпедовидную и созревания.

После оплодотворения зигота некоторое время находится в состоянии покоя. За это время в ней накапливается РНК, она увеличивается в объеме. Триплоидное ядро начинает делиться, образуя эндосперм.

При первом делении зиготы, клетка, обращенная к микропиле становится более крупной, далее делится несколько раз, образуя цепочку клеток, - суспензор (подвесок). Функции суспензора: 1. удлиняясь, внедряет зародыш в эндосперм; 2. поглощает питательные вещества для зародыша из нуцеллюся и интегументов; 3. синтезирует фитогормоны.

Синергиды и антиподы распологаются рядом с зародышем и выполняют функции гаусторий.

Клетка, обращенная к халазе, делится и образуется квадрант (4 клетки). Затем каждая делится еще раз, образуя октант (8 клеток). В последующем, четыре периферические клетки октанта формируют семядоли и апекс побега, остальные четыре – гипокотиль и основание корня. На данном уровне развития зародыш называют проэмбрио. По мере развития зародыша концентрация ИУК и цитокининов возрастает.

Далее клетки проэмбрио (8) делятся параллельно поверхности октанта – это глобулярная фаза.

Следующая фаза – сердцевидная. На верхней части зародыша наблюдается билатеральное деление и закладываются примордии двух семядолей, а на участке между ними деление клеток замедляется – это будущий апекс побега.

В стадии торпедо формируются промеристема корня, прокамбий побега. Для этой стадии необходимы ИУК, цитокинины и гиббереллины.

На последнем этапе развития семена теряют воду и переходят в состояние покоя. Снижается содержание гормонов активаторов и повышается концентрация АБК.

2. 2. Ювенильный (молодость, догенеративный) этап

Ювенильный этап начинается с прорастания семян или органов вегетативного размножения и характеризуется быстрым накоплением вегетативной массы. Растения в этот период не способны к половому размножению. В этот период происходит прорастание семян и формирование вегетативных органов (рис. 3). Прорастание делится на фазы:

♦ набухания

♦ проклевывания

♦ гетеротрофного роста проростка и

♦ перехода к автотрофному способу питания.

Рис. 3. Прорастание семени

Набухание – поглощение воды семенем. В результате развившегося давления набухания семенные покровы разрываются. Далее при достижении влажности 40-65% происходит проклевывание – выталкивание кончика корешка из семени. Вслед за корнем начинается рост побега. Синтезируемые в корне фитогормоны (ауксины и гиббереллины) вызывают удлинение побега. Побег имеет форму крючка, достигнув поверхности земли, он выпрямляется, и начинают развиваться листья. Растение растет, ветвится, но не переходит к цветению. Ювенильное состояние поддерживается специфическим соотношением гормонов.

2.3. Репродуктивный (зрелость, генеративный)

Генеративный этап охватывает период от закладки и роста органов размножения до плодоношения. Подразделяется на фазы: бутонизации, начала цветения, массового цветения, окончания цветения, начала плодоношения, массового плодоношения, окончания плодоношения.

2. 4. Сенильный (старость) этап

Этап старости и отмирания (сенильный) включает период от полного прекращения плодоношения до естественной смерти. Для растений характерны разные типы старения. Так, однолетние растения отмирают целиком, у многолетних трав отмирает надземная часть, у листопадных деревьев стареют и опадают все листья. В процессе старения в листьях снижается содержание хлорофилла, белков, нуклеиновых кислот, деградируют внутриклеточные органоиды, активизируются гидролитические ферменты. Процесс старения органа завершается его опадением. Сначала образуется и суберинизируется отделительный слой, по которому и происходит опадение органа. Процессы старения регулируются фитогормонами – этиленом и абсцизовой кислотой.

Значение старения:

1. Адаптация растений к неблагоприятным условиям.

2. Процессы старения и отмирания способствуют более быстрой эволюции, так как ускоряют смену поколений, оборачиваемость генетического материала.

Существует ряд теорий объясняющих старение и смерть растений:

► Гипотеза Молиша – после цветения и плодоношения растение умирает от истощения.

► Гипотеза Казаряна – смерть растений это последствие нарушения функциональной корреляции между корнями и листьями. Во время плодоношения происходит приток питательных веществ к плодам, что приводит к недостатку питания корней, и они отстают в росте. В результате нарушается соотношение площади листьев и корней, что и приводит к опадению надземных органов.