Рост растений

Рост — это процесс новообразования элементов структуры

организма, к которым относятся органы, ткани, клетки, орга-неллы клеток. Рост сопровождается увеличением массы и разме-ров растения. В отличие от животных растения растут в течение всей своей жизни, образуя новые клетки, ткани и органы.

Развитие — это качественные изменения в структуре и функ-циональной активности растения и его частей в процессе его ин-дивидуального развития (онтогенеза). Рост и развитие тесно свя-заны друг с другом и совершаются одновременно. Рост — одно из свойств развития и развитие не может идти при отсутствии роста, для него необходим хотя бы едва начавшийся рост. В дальнейшем определяющим является процесс развития.

Основа роста растения — деление и рост меристематических клеток. Рост клеток происходит в три фазы: эмбриональную, рас-тяжения и дифференциации.

В эмбриональной фазе рост осуществляется за счет деления ме-ристематической клетки с образованием дочерних клеток. Дочер-ние клетки увеличиваются в размерах и, достигая размеров мате-ринской, вновь делятся. Эти процессы требуют больших затрат питательных веществ и энергии.

Фаза растяжения характеризуется значительным увеличением размера клетки. В них появляются вакуоли, которые постепенно; сливаются в одну большую. Клеточная стенка растягивается, ее новые размеры фиксируются включением микрофибрилл целлю-лозы.

После отложения молекул целлюлозы внутри и особенно на поверхности первичной оболочки (вторичного утолщения) рас-тяжимость клеточной оболочки уменьшается, а тургор увеличива-ется, что приостанавливает процесс поглощения клеткой воды.

В этот период клетка постепенно теряет способность к дальней-шему растяжению.

В фазе дифференциации происходит окончательное формирова-ние клетки, превращение ее в специализированную, т.е. выпол-няющую определенную специфическую функцию: водопроводя-щую (сосуды и трахеиды ксилемы), проводящую органические вещества (ситовидные трубки флоэмы), запасающую (клетки па-

ренхимы), механическую (либриформ) и т.д.

 

Регуляторы роста.

Рост обусловлен наследственностью и регулируется с помо-щью специфических физиологически активных веществ — фито-гормонов и ингибиторов. Первые вызывают ускорение роста и развития, вторые, наоборот, ограничивают рост. Большую роль в регуляции роста растений с помощью фитогормонов играет их концентрация. Стимуляция роста наблюдается лишь при очень низкой концентрации этих веществ в клетках растений, большие концентрации могут действовать как ингибиторы.

К фитогормонам относятся ауксины (индолилуксусная кислота ИУК), гиббереллины, цитокинины. Природными ингибиторами являются абсцизовая кислота, фенольные ингибиторы, этилен.

Общие свойства фитогормонов заключаются в следующем: каж-дый гормон участвует в регуляции ряда структурных и функцио-нальных процессов, т.е. обладает полифункциональными свой-ствами; сила и характер действия гормонов зависят от концентра-ции; в растении гормоны действуют не изолированно, а в тесном взаимодействии друг с другом. Гормоны образуются в небольших количествах преимущественно в меристематических тканях, а также в листьях и из них перемещаются в те части растения, где проис-ходят ростовые или формообразовательные процессы.

Ауксины активизируют деление и растяжение клеток, участву-ют в ростовых движениях, обеспечивают апикальное доминиро-вание — подавление верхушечной почкой роста боковых, стиму-лируют корнеобразование.

Гиббереллины усиливают рост стебля в длину, ускоряют рост плодов и прорастание семян.

Цитокинины ускоряют деление клеток, задерживают старение листьев, в каллюсе ткани вызывают формирование побегов, пре-рывают покой спящих почек, повышают устойчивость растений к неблагоприятным воздействиям.

Природные ингибиторы роста подавляют действие фитогормо-нов или тормозят их синтез. Они широко распространены в семе-нах, покоящихся почках. С ними связано и одревеснение побегов древесных растений, способствующее их успешной перезимовке.

Абсцизовая кислота регулирует процессы старения и опадания листьев, созревания плодов, стимулирует переход в покой почек, семян, луковиц. Регулирует движение устьиц в период засухи. Эту кислоту называют гормоном стресса, так как ее количество воз-растает при неблагоприятных условиях.

Этилен тормозит деление клеток, способствует старению тка-ней, ускоряет опадание листьев, созревание плодов.

Фенольные соединения регулируют количество ауксинов в клет-ке, а также участвуют в регуляции образования корней, растяже-нии клеток.

В практике растениеводства получили широкое распространение синтетические регуляторы роста растений. Они используются в пред-посевной обработке семян, укоренении черенков, пересадке овощ-ных и цветочных культур, а также взрослых древесных растений.

Основные закономерности роста

В природе у растений наблюдается чередование периодов ин-тенсивного роста и замедления или полной остановки роста. Это явление носит название периодичности роста и связано со сменой времен года. Осенью растения сбрасывают свои листья, а иногда и целые укороченные побеги, приостанавливают рост и впадают в состояние покоя. Различают суточную и возрастную периодичность роста. Суточная периодичность роста зависит от температуры. Боль-шинство наших древесных пород наиболее интенсивно растет в высоту в возрасте 20 — ЗО лет, а прирост по объему ствола макси-мальных значений обычно достигает в 50 — 60 лет.

Покой — это состояние растения, при котором видимый рост отсутствует. Он характеризуется пониженным содержанием воды в тканях растения, ослабленным обменом веществ и пониженным дыханием. В состояние покоя часто переходит не все растение, а его отдельные органы, например спящие почки, семена. Различают два вида покоя: органический и вынужденный. При органическом покое растение и его органы не выходят из состояния покоя даже при благоприятных условиях. Глубокий покой характерен для се-мян многих древесных пород. Под вынужденным покоем понимают такое физиологическое состояние семян, почек, побегов, при ко-тором они не могут распуститься из-за неблагоприятных внешних условий (недостаток воды, низкая температура).

Все части растения оказывают взаимное влияние друг на друга, они скоординированы между собой. Такое явление называется кор- реляцией роста. Так, например, центральный побег опережает в ро-ете боковые, но стоит повредить верхушечную почку или удалить верхнюю часть центрального побега, как нижерасположенные вет-ви начинают расти вертикально, принимая на себя функции вер-хушечного побега. Этот прием широко используется в садах и озе-ленительных посадках при формировании кроны деревьев. Тормо-зящее влияние верхушечной почки на боковые называется апикаль-ным доминированием. Сходное коррелятивное торможение наблюда-ется и у корней. «Прищипка» главного корня приводит к образова-нию многочисленных боковых корешков. В основе корреляции ро-ста лежит гормональная регуляция перераспределения питатель-ных и физиологически активных веществ в растении.

Полярность растений — это специфическая ориентация струк-тур и процессов в пространстве. Она проявляется в образовании на морфологически верхнем конце стеблевого черенка побегов, а на морфологически нижнем — корней независимо от того, в пря-мом или перевернутом положении находится черенок. Явление полярности связано с транспортом ауксина по флоэме от морфо-логически верхнего конца к нижнему. Полярность обеспечивает организацию в пространстве отдельных частей того или иного организма, разделение функций по оси растения.

Движения растений

Причиной, вызывающей изменение расположения органов растений в пространстве, является внешний фактор. В ответ на одностороннее действие фактора у растений наступают изгибы, приводящие к изменению ориентации органа. Эти движения, вы-зываемые односторонне действующим раздражителем, называются тропизмами. Если изгиб вызван направленным действием света— это фототропизм, силой тяжести — геотропизм, неравномерным распределением влаги в почве — гидротропизм, питательных ве-ществ — хемотропизм. Благодаря положительному фототропизму растения образуют листовую мозаику, т.е. листья в пространстве располагаются так, чтобы максимально использовать свет. Наибо-лее яркий пример хемотропизма — рост корней в сторону боль-ших концентраций питательных веществ в почве.

Настиями называются ростовые движения, которые возника-ют в ответ на действие диффузных, т.е. не имеющих строгой на-правленности, факторов. К таким факторам относятся температура (термонастии), свет (фотонастии) и др. Настии свойственны лис-тьям, лепесткам, чашелистикам. Примером может служить откры-вание и закрывание цветков при смене дня и ночи. Одним из фак-торов, в результате которых возникают настии, является нерав-номерный рост клеток путем растяжения. В большинстве случаев настические изгибы — это тургорные движения. Они осуществляются благодаря увеличению и уменьшению в вакуолях специализированных клеток осмотически активных веществ, в результате чего изменяется тургорное давление. Процесс открывания и закрывания устьиц связан с изменением тургорного давления в замыкающих клетках.