Регуляторы роста

ЛЕКЦИЯ 8

Тема: Рост, развитие, дифференцировка, морфогенез. Закономерности роста, характерные для всех живых организмов. Соотношение процессов роста, морфогенеза и развития.Фитогормоны: ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен. Метаболизм, транспорт, физиология и биохимия действия.

Цель лекции: Ознакомить с закономерностями роста, характерные для всех живых организмов и соотношени процессов роста, морфогенеза развития и метаболизм. Показать роль фитогормонов: ауксинов, гиббереллинов, цитокининов, абсцизовой кислоты и этилена.

Рост представляет собой одно из наиболее легко обнаруживаемых проявлений жизнедеятельности растений, т.к. при этом увеличиваются размеры растительных клеток и тканей. Рост - это процесс необратимых количественных изменений, которые происходят во время развития организма, органа, ткани или клетки. Рост и развитие — взаимосвязанные проявления единого процесса жизни, но они не тождественны. Под развитием подразумевают качественные морфологические и физиологические изменения, которые происходят в течение жизни растительного организма.

Клетка при своем росте проходит три фазы: эмбриональную (деления), растяжения и дифференциации.

Развитие любого организма – это процессы роста и дифференцировки. Дифференцировка – это процесс возникновения качественных различий у первоначально однородных структур в ходе развития растительного организма. Д. может осуществляться на клеточном, тканевом и организменном уровне. Процесс дифференцировки на организменном уровне наз. морфогенезом. Морфогенез – это процесс формообразования, т.е. закладка, рост и развитие специализированных органов растений. Важнейшими элементами, которые регулируют процесс морфогенеза являются 1) поляризация клеток и 2) дифференциальная активность генов.

Растительные организмы построены из большого числа различных клеток, тканей и органов, и поэтому им необходима система, которая обеспечивала бы координацию его отдельных частей и регулирование на уровне целого растения. Гормоны растений наз. фитогормонами. Фитогормоны- это вещества, которые синтезируются в растениях, транспортируются по ним и в малых концентрациях способны вызывать ростовые или формообразовательные эффекты по месту образования и на расстоянии от него.

Молекулярные механизмы действия ФГ. Практическое использование ФГ основано на знании молекулярных механизмов их действия. В наст. время, выявлена общая принципиальная схема образования ФГ, включающая: 1) биосинтез предшественников. 2) связывание со специфичным к данному гормону белковым рецептором и образование активированного гормон-рецепторного комплекса. 3) воздействие этого комплекса на геном растения и на активность определенных ферментных систем. При воздействии этого комплекса на геном растения происходят такие важнейшие процессы в жизни растения как дифференцировка и дедифференцировка, деление, рост и адаптация к новым метаболическим условиям. Молекулы ФГ способны проникать в клетки-мишени двумя способами: 1) перемещаться в соответствии с градиентом концентрации по плазмодесмам - протопластным каналам, связывающим соседние клетки, 2) путем активного транспорта через плазмоглемму - пограничную мембрану клетки.

Фитогормоны контролируют и управляют всем метаболизмом растения в онтогенезе.

Классификация, структура и функции ФГ

В настоящее время известно семь групп ФГ: ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, брассиностероиды, фузикокцины.

Ауксины

Функции ИУК: активирует деление и растяжение клеток; необходим для формирования сосудов и боковых корней; играет главную роль в ростовых движениях; обусловливает явление апикального доминирования, т.е тормозящего влияния апикальной почки на рост пазушной почки, индуцирует деления клеток в каллусной культуре, индуцирует образование этилена. В растительных тканях ИУК синтезируется несколькими путями, но три основных основаны на синтезе из а/к триптофана в зависимости от вида растения. ИУК преимущественно (80-85%) транспортируется базипетально (от верхушки к основанию)

Гиббереллины. Впервые гиббереллины были обнаружены в мицелии гриба Gibbirella, паразитирующего на растениях риса (Ланг, 1956, 1957; а позже и в тканях высших растений. Дж. Мак-Миллланом в 1960 г. Наиболее характерный эффект, который Г. вызывают у растений – удлинение их стебля. Гиббереллины передвигаются по растению и вверх (акропетально) и вниз (безипетально). Г. Синтезируются в молодых, интенсивно растущих тканях растений – молодые листья, части цветков, формирующиеся семена, верхушки корня.

Цитокинины, получили свое названиеиз-за своей способности стимулировать цитокинез (клеточное деление). Первый природный цитокинин – зеатин – был выделен из незрелых зерновок кукурузы в 1963 г. Сейчас известно ещё 12 ЦК, их химическое строение близко к строению зеатина. ЦК синтезируются главным образом в апикальных меристемах корня, откуда они активно транспортируются по ксилеме. Поэтому скорость передвижения ЦК намного выше, чем А. Обработка цитокининами устраняет эффект апикального доминирования и активизирует рост боковых почек. Эффект совместного действия ауксинов и цитокининов очень ярко проявляется на каллусных культурах.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое рост и развитие растений?

2. Что такое дифференциация и чем она определяется?

3. Назовите основные классы регуляторов роста растений.

4. Каково основное действие гиббереллинов?

5. Каково основное действие цитокининов?

3. Какими свойствами обладают ауксины? Минеральное питание – это