С чего начинается развитие растения: Рост и развитие растительного организма

Развитие растений | это… Что такое Развитие растений?

        В то время как в водной среде, особенно в морях и океанах, преобладают низшие растения, на суше господство почти всюду переходит к высшим растениям. В лесах и в саваннах, в степях, на лугах и на болотах мы видим главным образом, а часто почти исключительно высшие растения. И только в некоторых типах тундры и на обнаженных скалах высокогорий господствуют лишайники. Более того, почти все культурные растения, за немногими лишь исключениями (о которых была уже речь в предыдущих томах), представлены высшими растениями.

        По внешнему своему облику, так же как по строению и биологическим особенностям, высшие растения чрезвычайно разнообразны. К ним относятся не только цветковые (покрытосеменные) растения и голоссмешше (хвойные, саговниковые и др.), но и папоротпики, хвощи, плауны и даже мхи и печеночники. По сравнению с низшими растениями число видов высших растений очень велико и, по самым скромным подсчетам, превышает 300 000, а по мнению некоторых ботаников, число видов высших растений не менее полумиллиона.

        Для высших растений характерно наличие многоклеточных половых органов (гаметангиев) и многоклеточных же органов бесполого размножения (спорангиев). Половые органы бывают всегда двух типов — мужские (антеридии) и женские (архегонии). В антеридиях образуются мужские половые клетки (мужские гаметы), а в архегониях — женские половые клетки (женские гаметы). В жизненном цикле половые органы и спорангии приурочены к разным его фазам.

        Жизненныйцикл высших растений состоит из двух ритмически чередующихся фаз, или «поколений» (рис. 1), — полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Половые органы развиваются на гаметофите. Гаметофит может быть обоеполым. В таком случае на нем развиваются как антеридии, так и архегонии. Но у подавляющего большинства высших растений (в том числе у всех голосеменных и цветковых растений) он однополый и несет или только антеридии (мужской гаметофит), или только архегонии (женский гаметофит). В результате оплодотворения, т. е. слияния мужской гаметы с женской, образуется новая клетка с двойным набором хромосом (отцовским и материнским), называемая зиготой.

        У высших растепий, в отличие от низших, зигота дает начало многоклеточному зародышу. В результате роста и дифференциации зародыша развивается спорофит. Как и зигота, все клетки зародыша и развивающегося из него спорофита характеризуются удвоенным числом хромосом.

        На спорофите образуются спорангии, в которых развиваются споры — очень маленькие, обычно едва различимые невооруженным глазом одноклеточные образования, служащие для бесполого размножения. При образовании спор число хромосом в результате мейоза уменьшается вдвое, и поэтому каждая спора по отношению к клеткам спорофита является гаплоидной.

        У многих высших растений, например у большинства папоротников, каждая спора дает начало обоеполому гаметофиту, на котором развиваются как антеридии, так и архегонии. Однако у большинства высших растений имеются спорангии двух типов: микроспорангии, в которых образуются более мелкие микроспоры, и мегаспорангии, в которых развиваются более крупные мегаспоры. Каждая микроспора дает начало одному мужскому гаметофиту, а из каждой мегаспоры образуется по одному женскому гаметофиту. Поэтому некоторые авторы, например Б. М. Козо — Полянский, называют микроспоры «мужскими спорами», а мегаспоры — «женскими спорами». На мужском гаметофите развиваются только антеридии, а на женском — только архегонии.

        Таким образом, полный жизненный цикл высшего растения от зиготы до зиготы состоит из гаметофазы (гаметофита) и спороф а з ы (спорофита). Благодаря этому в жизненном цикле высшего растения проявляется своего рода «двойственная индивидуальность», и притом в двух разных формах. У многих высших растений (нсилотовых, плаунов, хвощей и папоротников) эти фазы представляют собой как бы отдельные физиологически самостоятельные существа. У мхов и особенно у семенных растений одно из двух поколений соподчинено другому и в физиологическом от ношении как бы сведено к его органу. Но хотя физиологически они и перестали быть здесь отдельными поколениями (самостоятельными существами), по своему происхождению они вполне им соответствуют, и к ним вполне можно применять термины «гаметофит» и «спорофит». Каково же происхождение этих двух поколений в жизненном цикле высшего растения?

Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение.
Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров.
1974.

Процесс роста и развития растений

Главная » Науки о природе

Время чтения 3 мин.Просмотры 9.8k.Обновлено

Содержание

  1. Фазы роста растений
  2. Формирующая фаза
  3. Увеличение и дифференцировка клеток
  4. Созревание клеток
  5. Факторы, влияющие на рост растений
  6. Дифференцировка клеток растений
  7. Развитие растений

Рост – это постоянное, необратимое увеличение размеров организма. Эта особенность наблюдается у всех живых организмов и сопровождается рядом обменных процессов.

У растений семена прорастают и развиваются в новый саженец, который в конце концов превращается во взрослое растение. Растения демонстрируют неопределенный рост.

Фазы роста растений

Выделяют следующие этапы роста растений:

Формирующая фаза

Растения растут за счет деления клеток. Ранее существовавшие клетки делятся, чтобы дать начало новым клеткам. Процесс деления клеток в растениях известен как митоз. Он осуществляется в два этапа:

  • Деление ядра или кариокинез
  • Деление цитоплазмы или цитокинез

Читайте также: Различия между кариокинезом и цитокинезом

У высших растений деление клеток начинается в меристематической ткани.

Увеличение и дифференцировка клеток

Размер клеток, тканей и органов растений увеличивается на этой стадии за счет образования протоплазмы, поглощения воды, развития вакуолей и формирования клеточных стенок, что делает их более толстыми и постоянными.

Созревание клеток

Увеличенные клетки приобретают на этой стадии определенную форму. Это помогает дифференцировать различные клетки и ткани растений.

Факторы, влияющие на рост растений

К важным факторам, влияющим на рост растений, относятся:

  • Температура: рост ускоряется с повышением температуры
  • Свет: интенсивность, продолжительность и качество света влияют на многие физиологические процессы, происходящие в растениях
  • Вода: вода является важным фактором для роста. Обычно растения хорошо себя чувствуют при достаточном количестве воды и реагируют на ее нехватку
  • Питательные вещества почвы: растения нуждаются в достаточном количестве питательных веществ для правильного роста. Качество и количество питательных и минеральных веществ влияют на рост растений
  • Регуляторы роста растений: в сельском хозяйстве часто используются различные препараты, которые ускоряют рост растений

Дифференцировка клеток растений

Дифференцировка у растений относится к процессам, посредством которых различные типы клеток возникают из клеток-предшественников и становятся отличными друг от друга. Растения имеют около десятка основных типов клеток, необходимых для повседневного функционирования и выживания. Для размножения требуются дополнительные типы клеток. Хотя основное разнообразие растительных клеток невелико по сравнению с животными, эти клетки разительно отличаются. Например, некоторые клетки, такие как клетки паренхимы, сохраняют потенциал реагировать на внешние и/или гормональные сигналы в течение всей своей жизни и при правильных условиях могут быть преобразованы в другой тип клеток (трансдифференцировка). Другие клетки, такие как проводящие воду сосудистые элементы, претерпевают клеточную гибель и, таким образом, никогда не могут трансдифференцироваться в другой тип клеток.

Развитие растений

Развитие включает в себя все изменения, происходящие в течение жизненного цикла растения. Существуют различные пути, по которым следуют растения в ответ на факторы окружающей среды и формируют различные структуры. Листья молодого растения имеют различную структуру по сравнению со зрелым растением.

Развитие – это совокупность роста и дифференциации. Она регулируется внешними и внутренними факторами.

Рост, дифференциация и развитие растения тесно связаны между собой. Растение не может развиваться, если клетки не растут и не дифференцируются.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Не все нашли? Используйте поиск по сайту

Search for: window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1753459-15’, blockId: ‘R-A-1753459-15’ })})»+»ipt>»;
cachedBlocksArray[271966] = «window. yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1753459-18’, blockId: ‘R-A-1753459-18’ })})»+»ipt>»;
cachedBlocksArray[271956] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1753459-5’, blockId: ‘R-A-1753459-5’ })})»+»ipt>»;
cachedBlocksArray[271960] = «»;
cachedBlocksArray[271954] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1753459-1’, blockId: ‘R-A-1753459-1’ })})»+»ipt>»;
cachedBlocksArray[271962] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1753459-12’, blockId: ‘R-A-1753459-12’ })})»+»ipt>»;
cachedBlocksArray[271965] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1753459-16’, blockId: ‘R-A-1753459-16’ })})»+»ipt>»;
cachedBlocksArray[271961] = «»;
cachedBlocksArray[271953] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya. Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1753459-3’, blockId: ‘R-A-1753459-3’ })})»+»ipt>»;

Как развиваются растения | Cornell Research

Растения, в отличие от млекопитающих, постоянно подвергаются процессу органогенеза или создания различных органов. В то время как млекопитающие рождаются с заранее сформированным набором органов, растения должны постоянно расти и развиваться, чтобы адаптироваться к окружающей среде. Развитие надземных органов растения зависит от клеток в апикальной меристеме побега (ААМ), области почкования растения, где начинается рост новой растительной ткани.

В этом очаге роста и изменений находятся стволовые клетки SAM, клетки, которые в конечном итоге разовьются и сформируют разнообразные ткани, составляющие растение. Ученые-растения хотят выяснить, как характеристики стволовых клеток SAM влияют на будущую судьбу растения. Сэмюэл Лейбофф, аспирант пятого курса лаборатории Майкла Дж. Скэнлона, интегрированная наука о растениях, стремится ответить на некоторые фундаментальные вопросы.

Будучи студентом Калифорнийского университета в Беркли, Лейбофф работал с Arabidopsis , хорошо известным модельным растительным организмом. Однако он понял, что его больше интересует изучение растений, которые более «влиятельны» на применение в реальном мире в сельском хозяйстве. В поисках аспирантуры Лейбофф объясняет, что его привлекла Корнелла из-за широты знаний в области растениеводства, найденных здесь, заявив: «Есть люди [в Корнелле], которые являются экспертами по каждому предмету науки о растениях».

В Корнелле компания Leiboff работает в основном с различными сортами кукурузы, встречающимися в природе. Он объясняет, что кукуруза — хорошее зерно для работы, потому что она тщательно изучена, а ее геном хорошо картирован. В его проекте задействовано около 400 сортов кукурузы из Танзании и Таиланда.

Улучшение методов наблюдения за стволовыми клетками растений

Компания Leiboff работает над усовершенствованием методов, позволяющих ученым-растителям видеть эти микроскопические стволовые клетки растений. Вместо использования традиционных методов, которые требуют трудоемкого процесса создания и подготовки предметных стекол для микроскопа, Leiboff использует более быстрый и эффективный процесс, в котором используется масло, извлеченное из грушанки, для «очистки» ткани растения, обнажая стебель. клетки, спрятанные под ним. Используя этот метод, исследователи могут смотреть непосредственно на интересующие клетки.

Лейбофф также работал с методом, который включает в себя установку специальных рабочих станций, где исследователи используют рентгеновские лучи для создания трехмерных моделей тканей растений. Этот метод позволяет исследователям вращать изображения и визуализировать необычные перспективы. Оба метода позволяют специалистам по растениям быстро и эффективно визуализировать большое количество тканей.

Стволовые клетки SAM и судьба растения

Используя свои усовершенствованные методы, Лейбофф делает снимки стволовых клеток и анализирует их для получения дополнительной информации. Он уделяет особое внимание размеру стволовых клеток и использует параболические модели для определения формы меристемы. Используя математику и некоторые вычислительные методы, Leiboff может определить характеристики SAM, которые были бы невозможны при использовании только двухмерного изображения.

«Чем больше мы понимаем, как растения могут меняться, тем больше мы понимаем, что мы можем делать в различных ситуациях и условиях».

Целью проекта Лейбоффа является изучение связи между морфологическими различиями, присутствующими в стволовых клетках, и общим развитием растения. На данный момент он обнаружил корреляцию между морфологией стволовых клеток и временем цветения, а также между шириной стебля и количеством листьев, которые развиваются у растения. Постепенно Лейбофф выясняет, какие факторы влияют на эти крошечные клетки, формируя сложные формы и структуры растения.

В дополнение к своей работе с визуализацией, Лейбофф хочет определить эволюционную историю апикальных меристем побегов различных линий растений. Он изучает форму SAM растений одного вида и растений разных эволюционных линий. Лейбофф обнаружил, что определенные формы меристемы побегов принадлежат определенным эволюционным линиям.

Важнейший вопрос биологии

Хотя Лейбофф считает, что его исследование в первую очередь направлено на решение «основного вопроса биологии» о том, как развиваются растения, он также подчеркивает более широкое влияние своей работы. Хотя немногие фермеры могут быть заинтересованы в использовании стволовых клеток для прогнозирования времени цветения кукурузы, вся эта информация способствует нашему пониманию того, как развиваются и формируются растения. Как утверждает Лейбофф, «наша способность использовать растения зависит от форм и размеров, которые они могут принимать… чем больше мы понимаем, как растения могут меняться, тем больше мы понимаем, что мы можем делать в различных ситуациях и средах». В будущем работа Лейбоффа может внести свой вклад в то, как мы выбираем выращивание растений для адаптации к окружающей среде и меняющимся потребностям общества.

На данный момент Лейбофф говорит, что ему очень нравится обучение в Корнелле. Живя в Итаке, он заинтересовался скалолазанием и часто путешествует, чтобы полазить в новых местах с друзьями.

Как растут и развиваются растения

Новости

Опубликовано
7 августа 2014 г.

Как целое растение со стеблями, листьями и цветами развивается из крошечного скопления, казалось бы, одинаковых клеток? Очень долгое время механизм образования тканей у растений оставался неясным. Биохимики из Вагенингенского университета также не смогли бы найти ответ, если бы их коллеги по моделированию не смоделировали развитие растений с помощью своего математического инструментария. Они описывают свое совместное открытие механизма в научном журнале Science от 8 августа.

В отличие от животных, растения неподвижны и закреплены в почве. Точно так же растительные клетки также неподвижны. В то время как раннее развитие животных характеризуется миграцией клеток, растительные клетки тесно связаны друг с другом. Как следствие, зародыш растения в основном растет за счет строго ориентированных клеточных делений в трех измерениях. В то же время этим группам клеток необходимо приобрести специфические «идентичности», которые в конечном итоге приведут к образованию, например, дерева или сосудистых тканей. До сих пор было совершенно неясно, как эти два важнейших процесса роста и формирования паттерна контролировались во время формирования ткани таким образом, чтобы ткань оставалась стабильной, несмотря на непрерывное деление клеток. Исследователи обнаружили, что формирование паттерна сосудистых тканей происходит уже тогда, когда эмбрион содержит только четыре клетки-предшественники сосудов.

Исследовательская группа лаборатории биохимии Вагенингенского университета смогла показать, что генетическая сеть контролирует ориентацию клеточных делений во время развития сосудистой ткани растения. Эта сеть включает набор генов, которые вызывают выработку растительного гормона цитокинина, который, в свою очередь, регулирует клеточное деление и ориентацию этих делений. «Но потом мы застряли», — объясняет исследователь Берт де Рибель. «Мы не могли придумать эксперимент, чтобы показать, что эта генетическая сеть одновременно контролирует формирование паттерна». И тут в дело вступили специалисты по математическому моделированию из Лаборатории системной биологии. «Мы задались вопросом, действительно ли эти четыре исходные клетки идентичны». говорит Милад Адиби. «Если эти четыре сосудистые клетки идентичны и полностью симметричны, как кусочки пирога, при моделировании этого ничего не произойдет».

Поэтому Берт Де Рибель и его коллеги повторно изучили сделанные ими микроскопические изображения. «К нашему удивлению, наши изображения четырех исходных сосудистых клеток показали, что клетки не касаются друг друга в одной точке. Две противоположные клетки имеют общий небольшой участок клеточной стенки. Таким образом, они отличаются от другой пары клеток. Эту сотовую связь мы могли видеть даже на старых записях 1995 года. Никто никогда этого не видел, пока моделисты не указали, что теоретически такая связь должна существовать».

Гормоны растений

Таким образом, четырехклеточная стадия представляет собой не просто скопление идентичных клеток. Таким образом, секрет формирования паттерна заключается в сочетании общего соединения клеточных стенок и небольшой разницы в концентрации растительного гормона ауксина. Генетическая схема, обнаруженная этими исследователями, обеспечивает дальнейшее развитие четырех клеток в полную сосудистую ткань, содержащую различные типы клеток. Далее исследователи смогли показать, что локальная активность этой сети в клетках с более высоким содержанием ауксина приводит к делению соседних клеток и, таким образом, работает как организатор всей ткани. Таким образом, одна и та же генетическая сеть контролирует как рост посредством ориентированных клеточных делений, так и формирование паттерна, ведущего к различным типам клеток.

«Это образцовый пример синергии, в которой сочетание экспериментальных биохимических и генетических исследований с теоретическими математическими моделями приводит к новым открытиям, которых не смогла бы достичь ни одна из исследовательских групп в одиночку!», по словам проф. Дольф Вейерс (биохимия) и Кристиан Флек (системная биология).

Публикация

Де Рибель Б., Адиби М., Бреда А.С., Вендрих Дж.Р., Смит М.Е., Новак О., Ямагучи Н., Йошида С., Ван Истердал Г., Паловаара Дж., Нийссе Б., Буксхотен М., Хуивельд Г., Бекман Т., Вагнер Д. , Юнг К., Флек С. и Вейерс Д. (2014). Интеграция роста и формирования паттерна во время образования сосудистой ткани у арабидопсиса. Наука, 8 августа 2014 г.

Рис. 1. Поперечное сечение раннего эмбриона, на котором выделены четыре клетки, в которых будет развиваться вся сосудистая ткань. Клетки с зеленой маркировкой содержат больше растительного гормона ауксина и имеют небольшую общую клеточную стенку, которая оказывается решающей для формирования паттерна.