Особенности роста органов растений. У растений рост

Локализация роста у растений

Рост растений происходит за счет деления и растяжения кле­ток различных органов. Ростовые про­цессы локализованы в меристемах. Различают апикальные, ин­теркалярные и латеральные меристемы.

Апикальные, или верху­шечные, меристемы расположены на концах растущих побегов и кончиках корней всех порядков (апексы, или точки роста). Конусообразный апекс побега называют кону­сом нарастания. За счет этих меристем осуществляются рост осевых органов в длину, образо­вание зачатка органа и первоначальное разделение его на ткани. Активируя или подавляя деятельность апикальной меристемы, можно влиять на продуктивность и устойчивость растений. По В. В. Полевому (1989), апикальные меристемы побега и корня — это главные координирующие (доминирующие) центры растения, определяю­щие его морфогенез.

За счет интерка­лярной (вставочной) меристемы, расположенной в основании молодых междоузлий растет стебель и листья однодольных растений.

Латеральные (боковые) меристемы обес­печивают утолщение стебля и корня: первичные — про­камбий и перицикл и вторичные — камбий и феллоген. Постоянный рост растения на всех этапах онтогенеза позволяет ему удовлетворять потребности в энергии, воде и элементах мине­рального питания.

Активность меристем зависит от влияния внешних условий, сложных взаимоотношений внутри растительного организма (по­лярность, корреляция, симметрия и т. д.). В с.-х. практике при помощи полива, подкормок, прореживания и других мероприятий можно влиять на количество закладывающихся в конусах нарастания метамер­ных органов, на их последующий рост, редукцию и в итоге на продуктивность растений.

5. Особенности роста органов растения

Рост стебля. Апекс стебля имеет размеры 0,1—0,2 мм в диметре и защищен листьями. Удлинение стебля происходит благодаря росту междоузлий. Сначала растут верхние междоузлия. Очередное междоузлие перехо­дит к интенсивному росту при снижении его темпов у предыду­щего. Для каждого отдельного междоузлия характерны медленный первоначальный рост (деление клеток), после­дующий быстрый рост (растяжение клеток)и, наконец, замедление роста у зрелого междоузлия.

У растущих междоузлий наружные ткани испытывают на­тяжение (растягивание), а внутренние - компрессию (сжатие), что наряду с тургорным давлением клеток обеспечивает проч­ность стеблей травянистых растений.

В благоприятных условиях самые длинные междоузлия фор­мируются в средней части побега.

Боковое ветвление проис­ходит за счет роста пазушных или прорастания придаточных (адвентивных) почек.

Утолщение - результат деятельности латеральных меристем — камбия. У однолетних растений деление камбия заканчивается к цветению. У древесных форм камбий с осени до весны (зимой) нахо­дится в состоянии покоя (определяет наличие годичных колец).

Темпы удлинения стебля побе­гов регулируются поступающими ауксинами и гиббереллинами. Для интенсив­но растущих междоузлий характерно повышенное содержание гиббереллинов и ауксинов.

Высота растения определяется их геномом, а в значительной мере — условиями выращивания.

Закладка генеративных органов связана с фотопери­одической чувствительностью, яровизацией и другими фактора­ми. У злаков дифференциация колоса начинается в фазе куще­ния.

Рост листа. Несколько зачат­ков листьев имеется в зародышевой почке, но большая их часть формируется после прорастания. Зачаточные листья возникают на конусе нараста­ния побега (из валиков или бугорков - примордия). Интервал между заложением двух листовых зачатков у разных растений составляет от нескольких часов до нескольких суток и называется пластохроном. Для формирования примордиев и тканей листа необходимы цитокинин и ауксин. Ауксин влияет на образование проводящих пучков, а гиббереллин - на удлинение листовой пластинки.

У двудольных листовая пластинка увеличивается путем равно­мерного роста клеток (в основном растяжением) по всей площа­ди листа. Наличие нескольких точек роста определяет образова­ние зубцов, лопастей, листочков.

У однодольных лист удлиняет­ся за счет базального и интеркалярного роста.

Утолщение листа осуществляется за счет деления и растяжения клеток палисадной па­ренхимы и клеток мезофилла.

Большое влияние на рост листьев оказывают интенсивность и качество света. В темноте рост листа заторможен. Свет стимули­рует деление, но тормозит растяжение клеток. При затенении листья крупнее и тоньше. Интенсивный свет вызы­вает утолщение пластинки листа за счет образования дополни­тельных слоев столбчатой паренхимы.

При недостатке воды формируются мелкие листья с ксероморфной структурой, что связано с увеличением АБК и этилена.

При недостатке азота уменьшается число делений клеток за пери­од роста листа, сокращается его поверхность.

Низкая температура тормозит рост листа в длину и стимулирует утолщение. При этом у морозостойких сортов озимой пшеницы длительность фазы растяжения клеток сокращается в большей степени, чем у нестойких.

Рост листа прекращает­ся, когда начинается интенсивный экспорт продуктов фотосин­теза.

Рост корней. Скорость деления и роста клеток в корнях намного выше, чем в других органах растения. Первичный корень формируется еще в зародыше семени, и его рост до выхода из семени происходит путем растяжения базальных кле­ток меристемы зародышевого корешка. У двудольных растений зародышевый корень становится главным (стержневым), образу­ет боковые корни. У однодольных растений первичный корень дополняется придаточ­ными корнями, образующимися в основании побега, формирует­ся мочковатая корневая система.

При прорастании семян появляется зародышевый корень, который очень быстро растет, затем темпы его роста снижаются при одновременном ускорении роста надземных ор­ганов. В дальнейшем рост корня снова возобновляется. Указан­ные особенности обеспечивают укоренение на первом этапе и гармоничное развитие гетеротрофной и автотрофной частей рас­тения в последующий период.

Апикальная меристема корня формирует корневой чехлик, выполняющий очень важные функции (защищает меристему при продвижении корня в почве; выделяют полисахаридную слизь и постоянно слущиваются с его поверх­ности; слизь защищает от патогенов и высыхания; является сенсорной зоной, воспринимающей действие гравитации, света, давления почвы, химических веществ и определяет направление и скорость роста корня; в нем синтезируется АБК).

На границе с чехликом в меристеме находятся клетки покоя­щегося центра, в состав которого входят инициальные клетки разных тканей (500—1000 клеток). Покоящийся центр восстанав­ливает численность клеток меристемы при их естественном из­нашивании или повреждении.

У корней всех типов выделяют 4 зоны: деления, растяжения, корневых волосков и про­ведения (ветвления).

У корней кукурузы, гороха, овса, пшеницы и др растущая часть короткая — меньше 1 см. Чем тоньше корень, тем короче его меристема. В корне короткая зона растяжения, что важно для преодоления сопротивления почвы (развивают давление до 8—16 атм на 1 см). Ветвление и высокой скоростью роста корней обеспечивают постоянное поглощение воды и ионов.

Для зоны растяжения корня характерны повы­шенная ИД, активация ряда ферментов (аук­синоксидаза, полифенолоксидаза, цитохромоксидаза и др.). В результате роста растяжением первоначальный объем ме­ристематической клетки увеличивается в 10-30 раз за счет обра­зования и увеличения вакуолей, в которых уве­личивается содержание осмотически активных веществ - ионов, ОК, сахаров и др..

Некоторые эпидермальные клетки корня образуют корневые волоски длиной 0,15—8 мм. Число корневых волосков у кукуру­зы достигает 420 на 1 см2 поверхности корня. Они функционируют в среднем 2—3 дня и отмирают. При отсут­ствии кальция в питательном растворе, аэрации корневые волос­ки не образуются.

Боковые корни закладываются в перицикле ма­теринского корня в зоне поглощения или выше. Его меристематические клетки выделяют гидролитические ферменты, раство­ряющие оболочки клеток коры и ризодермы, обеспечивая выход его наружу.

Придаточные корни закладываются в меристемати­ческих или потенциально меристематических тканях (камбий, феллоген, сердцевинные лучи) разных органов растения (старые участки корня, стебли, листья и др.).

Рост корня зависит от возраста и вида растения, условий внешней среды. Благоприятные для фотосинтеза условия среды способствуют росту корней, и наоборот. Затенение растений или скашивание надземной части тормозит рост и уменьшает массу корней. Оптимальная температура для роста корней не­сколько ниже, чем для побега. Отношение корней к темпера­туре меняется в онтогенезе. Так, корни молодых растений томата растут лучше при 30 °С, чем при 20 °С, а взрослых наоборот. При высыхании почвы до влажности завядания рост корней прекращается. При умеренном орошении корни пше­ницы располагаются в верхних слоях почвы, а без полива проникают глубже. Оптимальная плотность почвы для роста корней кукурузы и других сельскохозяйственных культур 1,1...1,3 г/см3. В плотной почве уменьшаются длина клеток и размер зоны растяжения из-за образования этилена, увеличиваются затраты на дыхание. Критическое содержание О2 в почвенном воздухе - около 3—5 % объема. Потребность корней в кислороде тем больше, чем выше температура почвы. Минимальной потребностью в кислороде отличаются рис и гречиха, а максимальной - томат, горох, ку­куруза. Корни риса имеют аэренхиму. У растений озимой ржи и пшеницы на посевах, затопленных весной талыми водами, листья, находясь в воздухе, также могут непродолжительное время снабжать корни кислородом. Для роста корней большинства растении оптимальный рН 5-6.

Гормональная регуляция_ роста корня. Для роста корней необ­ходимы низкие (10-11...10-10 М) концентрации ауксина. Увели­чение потока ауксина из побега тормозит рост корня в длину, что объясняется и индукцией синтеза этилена. Гиббереллины не влияют на рост корня, а цитокинины в повышенных концент­рациях тормозят его. АБК, образуемая корневым чехликом, за­медляет рост корня в длину, Верхушка корня тормозит образова­ние боковых корней, поэтому удаление ее стимулирует их образование. По-видимому, это результат действия замедляющих ризогенез цитокининов, образующихся в верхушке корня.

Заложение боковых корней начинается на таком расстоянии от верхушки корня, где обеспечивается определенное соотноше­ние цитокинина и ауксина (активатора ризогенеза), поступаю­щих из стебля. Этилен способствует заложению боковых корней ближе к верхушке корня, а обработка растений им вызывает массовое образование придаточных корней. На плотных почвах механическое сопротивление среды приводит к синтезу в корнях «стрессового» этилена. При этом в зоне растяжения клеток вмес­то удлинения возникает утолщение, что облегчает раздвигание частиц почвы и последующее удлинение корня. Уменьшение приростов корня может быть связано и с накоплением в клетках ингибиторов фенольной природы и дальнейшей лигнификацией клеточных стенок.

studfiles.net

Типы роста у растений

У многоклеточных растений в отличие от животных рост (за исключением ранних стадий развития зародыша) происходит только в определенных участках, которые называются меристемами.

Меристемы – это зоны в растительном организме, где происходит регулярное размножение растительных клеток. Эти зоны расположены апикально, т. е. на вершине растущего органа (в главных и боковых побегах и корнях), базипетально (в листьях и междоузлиях), или интеркалярно, например, над узлами в саломине злаков. Интеркалярная – это вставочная меристема (табл. 6.1).

Между листом и стеблем в пазухах листьев, закладываются пазушные почки. Пазушные почки, которые длительное время не дают побегов, называют спящими; при определенных условиях они пробуждаются и из них развиваются побеги.

Таблица 6.1. Типы меристем и их функции

Латеральная (камбий) меристема лежит (параллельно) вдоль длинной оси органа (например, пробковый камбий) и обеспечивает утолщение.

Внутренние физиолого-биохимические реакции, обеспечивают координированный ход ростового процесса на всех этапах жизни, определяют механизмы роста. Различают первичные и вторичные механизмы роста.

К первичным механизмам роста относят физиолого-биохимические реакции, которые лежат в основе начальных этапов ростового процесса (лаг-фаза) и фазы ускоренного роста (логарифмическая фаза). К этим же механизмам относят электрофизиологические, гормональные и генетические реакции, которые запускают и поддерживают нормальный ход роста клеток, тканей и органов.

Вторичные механизмы роста – это физиолого-биохимические реакции, которые участвуют в нормальном ходе роста (лог-фаза и фаза замедления роста) и происходят в процессе жизнедеятельности растений. К ним относят корреляции между органами, донор-акцепторные связи, метаболическая координация между ростом и другими физиологическими процессами (фотосинтез, транспорт, запасание веществ, стресс).

Таким образом, чаще всего существуют два типа роста: первичный и вторичный. В результате первичного роста может образоваться целое растение (для большинства однолетних и травянистых двудольных это единственный тип роста). В нем участвует апикальная, а иногда и интерполярная меристемы.

У некоторых растениях за первичным ростом идет вторичный рост, в котором участвуют латеральные меристемы. Он в большей мере характерен для кустарников и деревьев. У ряда травянистых растений наблюдается вторичное утолщение стебля, например, развитие дополнительных проводящих пучков у подсолнечника.

Кроме этого, различают еще диффузионный рост. Это рост во время деления всех клеток.

biofile.ru

Биология для студентов - 07. Понятие о росте и развитии растений, их регуляция и практическое использование

Под термином рост понимают необратимое увеличение размеров и массы клетки, органа или всего организма, связанное с новообразованием элементов их структур. Данное понятие отражает количественные изменения, сопровождающие развитие организма или его частей. Растение, в отличие от животного, постоянно сохраняет способные к росту эмбриональные ткани, и его рост продолжается в течение всей жизни организма. Высшее растение живет и питается одновременно в двух средах: побеги - в воздушной среде; корни - в почве. Основой роста является образование новых клеток и их рост, сопровождаемые их дифференциацией. Еще со времени Ю. Сакса рост клеток принято делить на три фазы:

• эмбриональную;
• растяжения;
• дифференцировки.

Такое разделение носит условный характер. Характерной чертой ростовых процессов растительных организмов является их локализация в определенных тканях - меристемах.

1 – апикальные меристемы; 2 – интеркалярные меристемы; 3 – латеральные меристемы

У стеблей и корней конус нарастания занимает так называемое терминальное положение, при котором он и молодые клетки составляют морфологически верхнюю часть органа. В связи с этим и стебли, и корни растут своими верхушками. Такой рост называют апикальным. Характер роста одного и того же органа может варьироваться в зависимости от видовой специфики растения. У злаков рост стебля осуществляется у оснований междоузлий. Такой тип расположения зоны активного роста между сформировавшимися, закончившими свое развитие тканями носит название интеркалярного (вставочного) роста.

Латеральные меристемы обеспечивают рост стебля в толщину. Клетки камбия делятся в тангентальном направлении, вследствие чего они расположены всегда правильными радиальными слоями. В результате деления камбия образуются элементы ксилемы и флоэмы. Паренхимные клетки сердцевидных лучей, разделяющие камбиальные пучки, под влиянием продолжающейся деятельности пучкового камбия также становятся деятельными, они индуцируют клетки стеблевой паренхимы.

Итак, клетки меристемы делятся, дочерние клетки достигают размеров материнской и снова делятся. Меристематические клетки, расположенные на самом верху стебля или корня, не прекращают деления в течение всего периода роста. Эту зону роста для корня называют покоящимся центром, для стебля - меристемой ожидания. Более длительная способность к делению является следствием меньшей частоты делений и большей длительности интерфазы.

Рост растений не является непрерывным процессом. У большинства растений время от времени наступают периоды резкого замедления или даже почти полной приостановки ростовых процессов, периоды покоя. В покоящееся состояние может вступать как растительный организм в целом, так и отдельные его части (семена, корни, клубни). Переход растения или его отдельных органов в покоящееся состояние, прежде всего, является приспособлением к перенесению неблагоприятных условий. Переход в покоящееся состояние часто сопровождается утратой (опадением) отдельных органов (листьев) или даже целых побегов. Именно в таком состоянии многолетние растения переживают зимний период. Таким образом, переход растения в покоящееся состояние предохраняет его от гибели под влиянием мороза или сильной засухи. Однако покой — это не только защитная реакция организма против неблагоприятных условий. Растения переходят в покоящееся состояние и при наличии всех условий, необходимых для роста. Временная приостановка ростовых процессов характерна и для тропических растений, несмотря на благоприятные условия в течение целого года. Если растение не прошло периода покоя, в последующем темпы роста его снижаются, ухудшается плодоношение. После периода покоя рост растений усиливается.

Гормоны - это главные факторы регуляции и управления у растений. Фитогормоны - это сравнительно низкомолекулярные органические вещества с высокой физиологической активностью. Они присутствуют в тканях в очень низких концентрациях; с их помощью клетки, ткани и органы взаимодействуют друг с другом. Обычно фитогормоны вырабатываются в одних тканях, а действуют - в других, однако в ряде случаев они функционируют в тех же клетках, в которых образуются. Характерной особенностью их является то, что они включают целые физиологические и морфогенетические программы (корнеобразование, созревание плодов и др.). Выделяют пять групп фитогормонов:

• ауксины;
• гиббереллины;
• цитокинины;
• абсцизины;
• этилен.

По спектру физиологического действия все фитогормоны поливалентны, т. е. оказывают влияние на синтез нуклеиновых кислот, белков, активность ферментов, интенсивность дыхания, деление, рост, дифференцировку клеток и др. Кончик корня вырабатывает цитокинины, которые поступают в надземную часть; они ответственны за включение программы побегообразования, рост и функциональную активность листьев. Следовательно, между верхушкой побега и кончиком корня с помощью фитогормонов устанавливается обратная положительная связь, что лежит в основе саморазвития целого растительного организма. Цитокинин корней активирует синтез белков, хлорофилла, оказывает поддерживающее влияние на функциональную активность зрелых листьев, создавая условия для интенсивного фотосинтеза. Из корней в надземную часть транспортируются гиббереллины, затем они начинают вырабатываться в формирующихся листьях, рост которых стимулируется цитокининами корней.

Цитокинины и гиббереллины активируют синтез и транспорт ауксина. В корнях синтезируются метаболиты, необходимые для побега. Приток цитокинина к пазушным почкам после устранения апикальной усиливает в них клеточное деление. Формирующиеся в почках листовые зачатки начинают синтезировать ауксин, необходимый для дальнейшего стабильного развития боковых побегов.

В настоящее время фитогормоны применяются в следующих направлениях.

1. Для усиления корнеобразования у черенков
2. Для усиления корнеобразования и восстановления корневой системы при пересадке растений.
3. Для образования партенокарпических плодов, повышения урожая томатов и некоторых других культур.
4. Для предохранения плодов от предуборочного опадения.
5. Для ускорения прорастания семян некоторых растений.

Этилен-продуценты применяют:

1. Для ускорения созревание плодов.
2. Для усиления отделения латекса у каучуконосных деревьев гевеи, ускорять выделение живицы у сосны.
3. Для ускорения опадения листьев — дефолиации. Дефолиация облегчает условия машинной уборки ряда культур, например хлопчатника.
4. Для борьбы с полеганием зерновых культур в посевах.

Развитие - это изменения в новообразовании элементов структуры организма, обусловленные онтогенезом, или жизненным циклом. Различают автономное и индуцированное развитие. Автономное развитие осуществляется под влиянием только внутренних возрастных и других изменений, возникающих в самом организме. Индуцированное развитие также требует индукции со стороны внешних факторов. Индукция развития - влияние внешних факторов или одной части растения на другую, приводящее к детерминации (определению) развития организма, органа или ткани. Индукторы - это факторы внешней среды, гормоны, метаболиты.

В онтогенезе, как уже отмечалось, выделяют несколько этапов:

• эмбриональный,
• ювенильный,
• репродуктивный,
• старость.

Эмбриональный охватывает развитие зародыша (от зиготы до созревания семян включительно). Все процессы эмбриогенеза у покрытосеменных осуществляется в семяпочке (семязачатке), которая формируется на плодолистике. Из зиготы образуется зародыш, из семяпочки - семя, из завязи - плод. Формирующийся зародыш питается гетеротрофно.

На ювенильном этапе растения не способны к половому размножению. Этап можно разделить на две фазы: развитие проростка и накопление вегетативной массы. В течение первой фазы растение закрепляется на определенном экологическом участке среды обитания; во второй фазе создается вегетативная масса, достаточная для обеспечения трофическими факторами органов размножения и формирующихся семян и плодов, которые питаются гетеротрофно.

В репродуктивный период (этап зрелости и размножения) идет размножение, т. е. физиологический процесс воспроизведения себеподобных организмов, обеспечивающий непрерывность сосуществования вида и расселение его представителей в окружающем пространстве. Инициация цветения - образование апикальными меристемами цветочных зачатков и все предшествующие события, вызывающие их закладку. Она включает две фазы: индукцию цветения и эвокацию. Затем формируется цветок, идет опыление, оплодотворение, развиваются семена и плоды.

Старение как усиливающееся с возрастом ослабление жизнедеятельности организма, приводящее, в конечном итоге, к его естественному отмиранию. Старение выражается в прогрессирующем нарушении синтеза макромолекул и систем регуляции организма, накоплении токсических и инертных в химическом отношении продуктов, постепенном угасании отдельных физиологических функций.

Морфогенез - это становление формы, образование морфологических структур и целостного организма в процессе индивидуального развития. Морфогенез растений обусловливается непрерывной активностью меристем, благодаря чему рост растения продолжается в течение всего онтогенеза, хотя и с разной интенсивностью.

Весь онтогенез цветкового растения от возникновения зародыша в семени до естественной смерти особи часто подразделяют на следующие этапы онтогенеза:

• Латентный (скрытый) - покоящиеся семена.
• Дегенеративный, или виргинильный, - от прорастания семени до первого цветения.
• Генеративный - от первого до последнего цветения.
• Сенильный, или старческий, - с момента потери способности к цветению до отмирания.

vseobiology.ru

Особенности роста органов растений

poisk-ru.ru

Типы роста растений

Рост растений обеспечивается образующими тканями вследствие деления клеток. Образовательные ткани располагаются на верхушках побега и корня или в основе междоузлий. Рост верхушек за счет образовательных тканей называют

верхушечным, а за счет тканей, которые располагаются в основаниях междоузлий, - вставным. Рост стебля в толщину происходит за счет деления клеток камбия, который является боковой образующей тканью.

Ростовые процессы связанные с сезонными изменениями в природе и характеризуются ритмичностью. Растениям присущ состояние покоя, когда рост и развитие прекращаются. В состоянии покоя они находятся зимой и во время засухи. Зная особенности роста растения, можно регулировать ее развитие. Так, если удалить верхушку растения, где находится образующая ткань, ее рост в высоту прекратится. После этого начнут активно развиваться боковые побеги (ил. 25.2).

Рост и развитие растения начинается с момента прорастания семени и заканчивается, когда растение отмирает.

Знание особенностей роста широко используются в декоративном (ил. 25.3) и сельскохозяйственном производстве. Так, используя пасынкование (удаление боковых побегов), пикирования (отщипывания кончика корня при пересадке рассады) и вершкування (удаление цветков и соцветий) достигают увеличения урожаев растений. Итак, рост у растений ограничен и, в соответствии с тем, где располагается образующая ткань, роризняють верхушечный, боковой и вставной рост.

Какие периоды и этаны выделяют в развитии растений?

В развитии растений выделяют зародышевый и послезародышевый периоды (ил. 25.4). Зародышевое период длится от зиготы до созревания семени. В этот период образуются зародышевая образующая ткань, зародышевые корни и побег и питательная ткань (эндосперм). Послезародышевый период - это период от прорастания до естественного отмирания растительного организма. Он включает: стадию проростка - от прорастания до формирования первых настоящих листьев; стадию молодости - от появления первых листьев до цветения; стадию зрелости - от первого цветения до потери способности размножаться семенами; стадию старения - от последнего плодоношения к гибели организма. По продолжительности жизни растения делят на одно-, двух-и многолетние. Однолетние растения (например огурцы, овес) развиваются из семян, зацветают, дают плоды и отмирают в течение одного вегетационного периода. Двухлетние растения на первом году жизни образуют обычно только вегетативные органы. После перезимовки из почек, находящихся на подземных частях растения, формируются вегетативные и репродуктивные органы. Растение цветет и плодоносит. К двулетних растений относятся: капуста, морковь, свекла, петрушка и т.п.. Многолетние растения в течение нескольких лет образуют только вегетативные органы и только после этого у них начинается цветение, плодоношение, которые длятся много лет подряд (например одуванчик, яблоня, груша). Итак, в развитии растений различают два периода: зародышевый и послезародышевый. Послезародышевый период включает стадии проростка, молодости, зрелости и старения.

Как осуществляется регуляция роста и развития у растений?

Излив внешних условий на рост и развитие растений обусловлен многими факторами, среди которых выделяют, прежде всего, свет и температуру. Лучше выявляется роль света, если растения выращивать в темноте. Такие растения будут угнетенный вид. Если же их вынести на свет, они через некоторое время приобретут нормальный вид. Температура как фактор окружающей среды влияет на скорость процессов жизнедеятельности растений и может замедлять или ускорять рост и развитие растений (ил. 25.5). Однако слишком высокие или низкие температуры могут вызвать их гибель. Внутренняя регуляция роста и развития осуществляется с помощью питательных веществ и растительных гормонов. Регуляция с помощью питательных веществ - это самый простой способ регуляции. Так, в условиях недостатка веществ, поступающих от корня, замедляется рост листьев. Но определяющим в регуляции роста и развития является влияние фитогормонов. Эти вещества определяют процессы роста и развития целого растения и его отдельных органов. Они образуются в клетках верхушки корня, стебля и молодых листьев и через проводящую ткань попадают к другим клеткам, где и проявляется их действие. Одни фитогормоны ускоряющие деление и рост клеток, другие - замедляют их, регулируя таким образом прорастания семян, образования цветков, плодов и т.д.. Итак, регуляция роста и развития у растений осуществляется с помощью внешних и внутренних факторов, которые действуют в совокупности.

worldofscience.ru

Локализация роста у растений

Рост растений происходит за счет деления и растяжения кле­ток различных органов. Ростовые про­цессы локализованы в меристемах. Различают апикальные, ин­теркалярные и латеральные меристемы.

Апикальные, или верху­шечные, меристемы расположены на концах растущих побегов и кончиках корней всех порядков (апексы, или точки роста). Конусообразный апекс побега называют кону­сом нарастания. За счет этих меристем осуществляются рост осевых органов в длину, образо­вание зачатка органа и первоначальное разделение его на ткани. Активируя или подавляя деятельность апикальной меристемы, можно влиять на продуктивность и устойчивость растений. По В. В. Полевому (1989), апикальные меристемы побега и корня — это главные координирующие (доминирующие) центры растения, определяю­щие его морфогенез.

За счет интерка­лярной (вставочной) меристемы, расположенной в основании молодых междоузлий растет стебель и листья однодольных растений.

Латеральные (боковые) меристемы обес­печивают утолщение стебля и корня: первичные — про­камбий и перицикл и вторичные — камбий и феллоген. Постоянный рост растения на всех этапах онтогенеза позволяет ему удовлетворять потребности в энергии, воде и элементах мине­рального питания.

Активность меристем зависит от влияния внешних условий, сложных взаимоотношений внутри растительного организма (по­лярность, корреляция, симметрия и т. д.). В с.-х. практике при помощи полива, подкормок, прореживания и других мероприятий можно влиять на количество закладывающихся в конусах нарастания метамер­ных органов, на их последующий рост, редукцию и в итоге на продуктивность растений.

5. Особенности роста органов растения

Рост стебля. Апекс стебля имеет размеры 0,1—0,2 мм в диметре и защищен листьями. Удлинение стебля происходит благодаря росту междоузлий. Сначала растут верхние междоузлия. Очередное междоузлие перехо­дит к интенсивному росту при снижении его темпов у предыду­щего. Для каждого отдельного междоузлия характерны медленный первоначальный рост (деление клеток), после­дующий быстрый рост (растяжение клеток)и, наконец, замедление роста у зрелого междоузлия.

У растущих междоузлий наружные ткани испытывают на­тяжение (растягивание), а внутренние - компрессию (сжатие), что наряду с тургорным давлением клеток обеспечивает проч­ность стеблей травянистых растений.

В благоприятных условияхсамые длинные междоузлия фор­мируются всредней частипобега.

Боковое ветвление проис­ходит за счет роста пазушных или прорастания придаточных (адвентивных) почек.

Утолщение - результат деятельности латеральных меристем — камбия. У однолетних растений деление камбия заканчивается к цветению. У древесных форм камбий с осени до весны (зимой) нахо­дится в состоянии покоя (определяет наличие годичных колец).

Темпы удлинения стебля побе­гов регулируются поступающими ауксинами и гиббереллинами. Для интенсив­но растущих междоузлий характерно повышенное содержание гиббереллинов и ауксинов.

Высота растения определяется их геномом, а в значительной мере — условиями выращивания.

Закладка генеративных органов связана с фотопери­одической чувствительностью, яровизацией и другими фактора­ми. У злаков дифференциация колоса начинается в фазе куще­ния.

Рост листа. Несколько зачат­ков листьев имеется в зародышевой почке, но большая их часть формируется после прорастания. Зачаточные листья возникают на конусе нараста­ния побега (из валиков или бугорков - примордия). Интервал между заложением двух листовых зачатков у разных растений составляет от нескольких часов до нескольких суток и называется пластохроном. Для формирования примордиев и тканей листа необходимы цитокинин и ауксин. Ауксин влияет на образование проводящих пучков, а гиббереллин - на удлинение листовой пластинки.

У двудольныхлистовая пластинка увеличивается путемравно­мерного роста клеток(в основном растяжением)по всей площа­дилиста. Наличиенескольких точек ростаопределяет образова­ниезубцов, лопастей, листочков.

У однодольныхлист удлиняет­ся за счетбазальногоиинтеркалярногороста.

Утолщениелиста осуществляется за счет деления и растяжения клеток палисадной па­ренхимы и клеток мезофилла.

Большое влияние на рост листьев оказывают интенсивность и качество света.В темнотерост листа заторможен.Свет стимули­рует деление, но тормозит растяжениеклеток.При затенении листья крупнее и тоньше.Интенсивный светвызы­ваетутолщениепластинки листа за счет образованиядополни­тельных слоев столбчатойпаренхимы.

При недостатке водыформируются мелкие листья с ксероморфной структурой, что связано с увеличением АБК и этилена.

При недостатке азотауменьшается число делений клеток за пери­од роста листа, сокращается его поверхность.

Низкая температуратормозитрост листа вдлинуистимулируетутолщение. При этому морозостойких сортовозимой пшеницы длительность фазы растяжения клеток сокращается в большей степени, чем у нестойких.

Ростлистапрекращает­ся, когда начинается интенсивныйэкспортпродуктов фотосин­теза.

Рост корней. Скорость деления и роста клеток в корнях намного выше, чем в других органах растения. Первичный корень формируется еще в зародыше семени, и его рост до выхода из семени происходит путем растяжения базальных кле­ток меристемы зародышевого корешка. У двудольных растений зародышевый корень становится главным (стержневым), образу­ет боковые корни. У однодольных растений первичный корень дополняется придаточ­ными корнями, образующимися в основании побега, формирует­ся мочковатая корневая система.

При прорастании семян появляется зародышевый корень, который очень быстро растет, затем темпы его роста снижаются при одновременном ускорении роста надземных ор­ганов. В дальнейшем рост корня снова возобновляется. Указан­ные особенности обеспечивают укоренение на первом этапе и гармоничное развитие гетеротрофной и автотрофной частей рас­тения в последующий период.

Апикальная меристема корня формирует корневой чехлик, выполняющий очень важные функции (защищает меристему при продвижении корня в почве; выделяют полисахаридную слизь и постоянно слущиваются с его поверх­ности; слизь защищает от патогенов и высыхания; является сенсорной зоной, воспринимающей действие гравитации, света, давления почвы, химических веществ и определяет направление и скорость роста корня; в нем синтезируется АБК).

На границе с чехликом в меристеме находятся клетки покоя­щегося центра, в состав которого входят инициальные клетки разных тканей (500—1000 клеток). Покоящийся центр восстанав­ливает численность клеток меристемы при их естественном из­нашивании или повреждении.

У корней всех типов выделяют 4 зоны: деления, растяжения, корневых волосков и про­ведения (ветвления).

У корней кукурузы, гороха, овса, пшеницыи др растущая часть короткая —меньше 1 см. Чем тоньше корень, тем короче его меристема. В корнекороткая зона растяжения, что важно для преодоления сопротивления почвы (развиваютдавлениедо8—16 атмна 1 см). Ветвление и высокой скоростью роста корней обеспечивают постоянное поглощение воды и ионов.

Для зоны растяжения корня характерны повы­шенная ИД, активация ряда ферментов (аук­синоксидаза, полифенолоксидаза, цитохромоксидаза и др.). В результате роста растяжением первоначальный объем ме­ристематической клетки увеличивается в 10-30 раз за счет обра­зования и увеличения вакуолей, в которых уве­личивается содержание осмотически активных веществ - ионов, ОК, сахаров и др..

Некоторые эпидермальные клетки корня образуют корневые волоски длиной 0,15—8 мм. Число корневых волосков у кукуру­зы достигает 420 на 1 см2 поверхности корня. Они функционируют в среднем 2—3 дня и отмирают. При отсут­ствии кальция в питательном растворе, аэрации корневые волос­ки не образуются.

Боковые корни закладываются в перицикле ма­теринского корня в зоне поглощения или выше. Его меристематические клетки выделяют гидролитические ферменты, раство­ряющие оболочки клеток коры и ризодермы, обеспечивая выход его наружу.

Придаточные корни закладываются в меристемати­ческих или потенциально меристематических тканях (камбий, феллоген, сердцевинные лучи) разных органов растения (старые участки корня, стебли, листья и др.).

Рост корня зависит от возраста и вида растения, условий внешней среды. Благоприятные для фотосинтеза условия среды способствуют росту корней, и наоборот. Затенение растений или скашивание надземной части тормозит рост и уменьшает массу корней. Оптимальная температура для роста корней не­сколько ниже, чем для побега. Отношение корней к темпера­туре меняется в онтогенезе. Так, корни молодых растений томата растут лучше при 30 °С, чем при 20 °С, а взрослых наоборот. При высыхании почвы до влажности завядания рост корней прекращается. При умеренном орошении корни пше­ницы располагаются в верхних слоях почвы, а без полива проникают глубже. Оптимальная плотность почвы для роста корней кукурузы и других сельскохозяйственных культур 1,1...1,3 г/см3. В плотной почве уменьшаются длина клеток и размер зоны растяжения из-за образования этилена, увеличиваются затраты на дыхание. Критическое содержание О2 в почвенном воздухе - около 3—5 % объема. Потребность корней в кислороде тем больше, чем выше температура почвы. Минимальной потребностью в кислороде отличаются рис и гречиха, а максимальной - томат, горох, ку­куруза. Корни риса имеют аэренхиму. У растений озимой ржи и пшеницы на посевах, затопленных весной талыми водами, листья, находясь в воздухе, также могут непродолжительное время снабжать корни кислородом. Для роста корней большинства растении оптимальный рН 5-6.

Гормональная регуляция_ роста корня. Для роста корней необ­ходимы низкие (10-11...10-10 М) концентрации ауксина. Увели­чение потока ауксина из побега тормозит рост корня в длину, что объясняется и индукцией синтеза этилена. Гиббереллины не влияют на рост корня, а цитокинины в повышенных концент­рациях тормозят его. АБК, образуемая корневым чехликом, за­медляет рост корня в длину, Верхушка корня тормозит образова­ние боковых корней, поэтому удаление ее стимулирует их образование. По-видимому, это результат действия замедляющих ризогенез цитокининов, образующихся в верхушке корня.

Заложение боковых корней начинается на таком расстоянии от верхушки корня, где обеспечивается определенное соотноше­ние цитокинина и ауксина (активатора ризогенеза), поступаю­щих из стебля. Этилен способствует заложению боковых корней ближе к верхушке корня, а обработка растений им вызывает массовое образование придаточных корней. На плотных почвах механическое сопротивление среды приводит к синтезу в корнях «стрессового» этилена. При этом в зоне растяжения клеток вмес­то удлинения возникает утолщение, что облегчает раздвигание частиц почвы и последующее удлинение корня. Уменьшение приростов корня может быть связано и с накоплением в клетках ингибиторов фенольной природы и дальнейшей лигнификацией клеточных стенок.

studfiles.net

Рост и развитие растений

В мире выращивают более 1200 видов овощных растений из 78 семейств, у нас в стране — лишь около 70. Большинство растений происходит из тропиков и субтропиков. Из тропических стран вывезены главным образом однолетние растения: огурец, арбуз, дыня, тыква, помидор, перец, картофель. Родина других — субтропики зоны, прилегающей к Средиземному морю, а также Малая и Средняя Азия, Япония. Растения, происходящие из тропиков, более требовательны к условиям теплового и светового режимов. Растения — выходцы с побережья Средиземного моря (кочанная капуста, свекла, петрушка, пастернак, сельдерей, репа, брюква, цветная капуста, укроп, спаржа, ревень, щавель) относительно холодостойки.

Культурные растения, сохраняя свойства, которые выработались еще у их диких сородичей в ходе исторического формообразовательного процесса, не могли не измениться за тысячелетний период культуры. Культурные формы резко отличаются от диких, так как все время их выращивания действовал и действует сейчас довольно быстродействующий по сравнению с историческим формообразовательным процессом фактор — отбор. Важное значение при этом имеют и способы выращивания растений. Многие овощные культуры получены в результате народной селекции — скрещивания потомства особенно выдающихся по хозяйственным признакам растений и дальнейшего отбора при благоприятных условиях.

Под ростом принято понимать необходимое увеличение размеров всего растения или отдельных его частей. Обычно рост растения в начале цикла развития идёт медленно, затем усиливается, снова замедляется и, наконец, полностью прекращается. Во время интенсивного роста растение очень отзывчиво на внешние условия и агротехнику. На разных этапах развития создаются условия для образования сначала вегетативных органов, затем репродуктивных — цветков, плодов, семян.

В одном и том же растительном организме процессы роста и развития могут проявляться поразному. Например, растение может быть в состоянии активного роста, но при этом медленно развиваться, и, наоборот, идет быстрое развитие при очень замедленном росте. У однолетних культур во время цветения рост обычно задерживается или приостанавливается, например у многих гибридов партенокарпического огурца, у которого образование плодов происходит без опыления. У многолетних растений (артишок, эстрагон), выращиваемых на почвах с высоким содержанием азота, активный рост вегетативных органов задерживает цветение.

В тех случаях, когда рост замедлен, а развитие идет нормально или ускоренно, вырастают карликовые растения, у которых плодовитость снижена. Если наблюдается ускоренный рост, но замедляется развитие, формируются увеличенные междоузлия стебля, махровые цветки, наблюдаются и другие отклонения от нормального развития растений. Рост и развитие растений каждого вида и сорта зависят, в первую очередь, от наследственных свойств, заложенных в генетическом аппарате растений. Полное использование возможностей роста и развития, обусловленных наследственностью, во многом определяется условиями среды, в которых живет растение.

В жизненном цикле однолетнего растения можно отметить следующие периоды: от прорастания семян до образования проростков листьев; период усиленного роста вегетативных органов; от начала образования репродуктивных органов до полного созревания растений. Вегетационный период — это продолжительность жизни растений от начала роста до уборки. Его определяют со дня появления всходов, а не со дня посева, так как при подзимнем посеве семена могут долго лежать в почве, не прорастая. Вегетационный период нельзя смешивать с периодом вегетации, в течение которого возможен рост растений в данной зоне. Вегетационный период у скороспелых сортов редиса 30 дней, а период вегетации при повторных посевах в условиях субтропиков может продолжаться до одного года.

По продолжительности жизни овощные растения подразделяют на однолетние, двулетние, многолетние. У двулетних и многолетних растений жизненный цикл прерывается периодом покоя, который обусловлен наступлением неблагоприятных для роста условий внешней среды (вынужденный покой у большинства овощных растений или период глубокого, физиологического покоя, например у лука, картофеля). Развитие растений начинается с прорастания семян за счет использования запаса питательных веществ в семени.

Семена большинства овощных растений мелкие, и содержащиеся в них питательные вещества быстро расходуются. Чем крупнее семена одной и той же культуры, тем больше в них питательных веществ и тем более мощные всходы. Поэтому для посева, особенно для получения ранних овощей, лучше отбирать крупные, полновесные семена. При прорастании семян сначала образуется первичная корневая система. После этого наблюдается рост подсемядольного колена, рост семядолей и выход проростка на дневную поверхность. Таким образом, рост корневой системы опережает рост надземной части растения. Чем больше это опережение, зависящее не только от природных свойств растений, но и от условий выращивания, тем более сильным будет проросток.

Характерный признак проростка — зародышевые листья, или семядоли. Более крупные семядоли и короткое толстое подсемядольное колено служат признаками более продуктивных растений. Частичное повреждение семядолей или их преждевременное пожелтение и отмирание задерживают развитие всходов. С образованием ассимилирующих листьев и первичной корневой системы начинается интенсивный вегетативный рост. Чем лучше разовьются в этот период листья, стебли и корневая система, тем надежнее будет обеспечено получение раннего урожая. Имеет значение и соотношение интенсивности роста надземной и корневой систем. Чем лучше развиты корни, тем устойчивее будет растение к различным неблагоприятным воздействиям. Если для усиленного роста корней молодых растений важно обеспечить хорошее фосфорное питание, то взрослым растениям для усиления роста надземной системы необходимы преимущественно азот и калий.

Культурам, которые выращивают для получения вегетативных органов, необходимо создавать условия, препятствующие переходу растений от вегетативного роста к цветению и плодоношению. Так, при возделывании капусты, редиса, лука, шпината, салата стараются создать условия, препятствующие переходу к цветению и плодоношению, но благоприятные для накопления органических веществ в листьях, кочанах, луковицах, корнеплодах.

У однолетних растений во время формирования репродуктивных органов прирост вегетативной массы постепенно снижается. Образование органов плодоношения сопровождается током органических веществ и минеральных солей внутри растения из более старых органов в развивающиеся молодые и репродуктивные. Это вызывает пожелтение и отмирание нижних листьев. Процесс старения можно в значительной мере задержать, периодически удаляя у растений огурца, помидора, гороха и других цветков и молодых завязей.

Далее - Классификация овощных растений

domnasele.ru

Смотрите также

• 
  Растения на воде
• 
  На воде растения
• 
  Хвойные растения все
• 
  Как комнатное растение
• 
  Растение символ крыма
• 
  Атмосферики растения форум
• 
  Гусмания растение размножение
• 
  Муравия растение комнатное
• 
  Растение гусмания размножение
• 
  Чабрец растение википедия
• 
  Чабрец википедия растение