Особенности созревания продуктивных частей растений. - Лекция, раздел Философия, Курс лекций по Физиологии растений Продуктивными Частями Растений Называют Как Органы Генеративного Размножения ...
Продуктивными частями растений называют как органы генеративного размножения (плоды, семена), так и органы вегетативного размножения (клубни, луковицы). Остальные продуктивные части (листья у зеленных культур, стеблеплоды, корнеплоды и др.) не несут функции размножения и поэтому закономерности из роста и развития не имеют столь важного значения.
Плод, содержащий семена, является органом размножения у подавляющего большинства сельскохозяйственных растений. Он выполняет две функции:
защита семян,
распространение семян.
Для осуществления этих функций у различных плодов имеются соответствующие приспособления (сухие и сочные плоды, крючочки, крылатки, привлекательный вкус и т.д.).
В развитии плода выделяют четыре фазы:
Формирование завязи до опыления,
Рост за счет деления клеток сразу после опыления и оплодотворения,
Рост за счет растяжения клеток,
Созревание.
Рост завязи стимулируется прорастающей пыльцой еще до образования зиготы, причем интенсивность этого роста прямо пропорциональна количеству прорастающей пыльцы. Даже чужеродная пыльца может способствовать росту завязи, что объясняется высоким содержанием ИУК в пыльце.
Обработка цветков экзогенным ауксином у многих растений с сочными плодами индуцирует разрастание завязи и образование партенокарпических, т.е. бессемянных плодов. Обработка гиббереллином также у многих растений вызывает завязывание плодов (виноград, яблоня, томат и т.п.). Для роста молодых плодов необходимо присутствие цитокинина, но экзогенные цитокинины не вызывают образования партенокарпических плодов.
В начале формирования завязи в цветке ее рост происходит в результате деления клеток, которое резко возрастает после опыления. Затем наступает более продолжительная фаза растяжения клеток. Характер роста находится в сильной зависимости от типа плода.
Регуляция роста плодов осуществляется фитогормонами. ИУК в завязь сначала поступает из столбика и от прорастающей пыльцы. Затем источником ИУК становится развивающаяся семяпочка. При этом играет определенную роль и гормон старения (этилен), который обеспечивает увядание цветка после опыления. Образующиеся семена поставляют ауксин в околоплодник, что активирует в нем ростовые процессы. При недостатке ауксина (малочисленности образующихся семян) происходит опадение плодов.
Содержание фитогормонов и их соотношение различны на разных фазах роста плодов и формирования семян.
Так, в зерновках пшеницы максимальное количество цитокининов наблюдается сразу после цветения при переходе к формированию эндосперма. Затем начинает возрастать содержание гиббереллинов, а позже ИУК, концентрация которых достигает максимальной величины в фазе молочной спелости. При переходе к восковой спелости уровень гиббереллинов и ауксинов быстро падает, но возрастает содержание АБК, что способствует отложению в эндосперме запасных веществ. Когда нарастание сухой массы зерновок прекращается и происходит обезвоживание семян (полная спелость), содержание АБК снижается. Уменьшение количества всех фитогормонов объясняется переходом их в связанное состояние. Такой порядок изменения соотношения фитогормонов у формирующихся зерновок пшеницы обуславливается последовательность развития зародыша и эндосперма. При созревании зерновки накапливаются углеводы и белки, происходят изменения в нуклеиновом обмене, пластические вещества активно перемещаются в зерновки из стеблей и листьев. Происходит раздревеснение стеблей (снижается содержание клетчатки, лигнина, которые преобразуются в крахмал). При созревании зерна белок становится более устойчивым к действию протеолитических ферментов, уменьшается количество моносахаридов и увеличивается количество крахмала.
Бобовые культуры накапливают значительно меньше крахмала и других углеводов, чем злаковые культуры.
При возделывании зерновых и зернобобовых культур часто применяется раздельный способ уборки, который позволяет лучше обеспечить переход пластических веществ из стеблей в семена после скашивания и дозаривания в валках. Обработка посевов в период восковой спелости раствором азотнокислого аммония ускоряет созревание этих культур на 5-7 дней.
При созревании семян масличных культур жиры не только накапливаются, но и меняются в качественном отношении. В недозрелых семенах содержится больше свободных и насыщенных жирных кислот, в зрелых - увеличивается содержание ненасыщенных жирных кислот.
В сочных плодах наибольшее содержание гиббереллинов и ауксина в перикарпе наблюдается в начале его развития. Затем уровень этих фитогормонов снижается и снова возрастает на последней фазе роста. Содержание цитокинина временно увеличивается в период наиболее интенсивного роста плода. Прекращение роста перикарпа совпадает с накоплением АБК в его тканях.
Период растяжения клеток у сочных плодов и особенно конец этого периода характеризуются не только интенсивным ростом, но и накоплением органических веществ. Происходит увеличение содержания углеводов и органических кислот, откладывается крахмал.
Созревание некоторых плодов хорошо коррелирует с увеличением скорости дыхания. Период повышенного выделения углекислого газа плодом называется климактерием, и в этот период плод претерпевает изменение из незрелого в созревший. Обработка этиленом стимулирует этот период и дозревание спелых плодов. Этилен повышает проницаемость мембран в клетках плода, что дает возможность ферментам, ранее отделенным от субстратов мембранами, вступить в реакцию с этими субстратами и начать их разрушение.
Ауксин также участвует в созревании плода, причем при созревании плодов и опадении листьев ауксин и этилен действуют как антагонисты. Какой гормон доминирует при этом, зависит от возраста ткани.
У ряда культур преобладающим способом размножения стал именно способ размножения с помощью органов вегетативного размножения (например, картофель). Поэтому формирование этих органов, как выполняющих и репродуктивную функцию, и, в то же время, служащих в качестве источника питания для человека, требует отдельного рассмотрения.
Процесс клубнеобразованияв физиологическом плане лучше всего изучен у картофеля.При длинном дне и высокой температуре (свыше 29 градусов) могут превращаться в вертикальные облиственные побеги, а при нормальной (более низкой) температуре на конце столона формируется клубень. Клубнеобразование всегда связано с торможением роста как надземных побегов, так и столонов. Короткий день способствует поступлению в клубни пластических веществ.
Формирование клубня включает в себя три этапа;
подготовительный - появление и рост столонов,
закладку и рост самого клубня,
дозревание и покой клубня.
Образованию столонов из пазушных почек благоприятствует их затемнение (именно поэтому в технологии возделывания картофеля обязателен прием окучивания). ИУК вместе с гиббереллинами, поступающие в достаточном количестве из надземных частей, переключают генетическую программу развития пазушной почки с развития вертикального облиственного побега на формирование столона. Гиббереллин необходим и для удлинения междоузлий столона.
Закладка клубней на дистальных концах столонов связана с резким торможением их роста в длину. По-видимому, это подавление вызывается повышением концентрации АБК, которая в большом количестве образуется в листьях на коротком дне. В условиях короткого дня снижаются синтез и поступление ИУК и гиббереллинов. Одновременно увеличивается отношение цитокининов в ауксинам.
Покой клубней связан с резким замедлением дыхания, распада и синтеза биополимеров, остановкой ростовых процессов. У клубней картофеля в состоянии глубокого покоя находятся только меристематические ткани, прежде всего глазки. Запасающая ткань способна быстро активизироваться в ответ на повреждения (образуется раневая перидермы при механическом повреждении).
Состояние глубокого покоя глазков обусловлено высоким содержанием АБК, кофейной кислоты и скополетина.
Выход глазков из состояния глубокого покоя связан с падением содержания АБК (в 10-100 раз) и возрастанием концентрации свободных гиббереллинов. Обработка стимуляторами на основе гиббереллиновой кислоты прекращает состояние покоя у клубней и позволяет проводить летние посадки картофеля на юге.
У луковицв период покоя ростовые процессы не прекращаются, хотя они идут очень медленно. Состояние покоя поддерживается высокой концентрацией АБК. Перед прорастанием уровень АБК снижается, а содержание цитокининов, гиббереллина и ауксинов возрастает.
Таким же закономерностям в смене работы разных фитогормонов подчиняются процессы образования корневищ и столонов, а также способность растений укореняться с помощью отводков и черенков.
Все темы данного раздела:
Ознакомление со структурой курса".
Рекомендуемая литература:
1. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. Под ред. Третьякова, М. 2000 г.
Лебедев С.И. Физиология растений. М. Агропромиздат, 1988.
Химический состав клетки. Вода и минеральные вещества в клетке.
В растительной клетке содержится по массе 85% воды, 1,5% неорганических веществ, 10% белков, 1,1% нуклеиновых кислот, 2% липидов, 0,4% углеводов.
Однако вода в клетке в силу своих молекуля
Ферменты - это белки, выполняющие функция катализатора при прохождении в клетке биохимических реакций.
Ферменты могут быть как простыми, так и сложными белками. Если фермент относится к сложным белкам, то его белковая часть называется апоферментом, а небелковая (простетическа
Кинетика ферментативного катализа.
Кинетика ферментативного катализа - это понятие о скорости ферментативной реакции и факторах, влияющих на этот показатель.
Единицей активности любого фермента называется т
Клетка как целостная живая система.
Клетка - это мельчайшая единица жизни, которая характеризуется определенным типом обмена веществ, самостоятельным энергетическим циклом и способностью к саморегуляции.
Клетка - это открыта
Строение биологической мембраны, как основного строительного компонента клетки
Любая живая клетка, в том числе и растительная, имеет сложное строение, состоит из внешней оболочки (клеточной стенки), протоплазмы или цитоплазмы и различных органоидов или органелл, находящихся в
Механизм действия биологической мембраны.
Одной из важнейших функций мембраны является пропускание веществ - обеспечение обмена веществ между клеткой и окружающей средой. Перенос веществ через биологическую мембрану у многоклеточных органи
Особенности внутренних структур растительной клетки и их функции
название органоида
особенности строения
функция
Клеточная стенка
матрикс (срединная пектиновая пластинка) и
Формы воды в почве и их доступность для растений.
Растения как основные автотрофы в природе, продуценты биомассы Земли, находятся в особенных условиях по отношению к окружающей неживой природе. Вода поступает в растение из почвенного раствора чере
Поступление воды в растение. Двигатели водяного потока.
Корневая система распространяется в почве в вертикальном и горизонтальном направлениях. Особенности распространения зависят от видовых особенностей растения. Так, у пустынных растений корневая сист
Передвижение воды по тканям корня.
Вода поглощается корневым волоском как пассивно (позаконам осмоса), так и активно. Проникнув в корневой волосок, далее вода поступает в эндодерму. Переход воды по клеткам паренхимы корня до эндодер
Передвижение воды по растению.
При передвижении по клеткам паренхимы корня вода обогащается минеральными веществами и в таком составе попадает в клетки ксилемы, скелетной основой которой являются сосуды и трахеиды. Сосуды, у кот
Транспирация.
Завершающей частью водного обмена растений является транспирация, или испарение воды листьями, то есть верхний двигатель тока воды в растении. Это явление с физической стороны представляет собой пр
Устьичное диффузионное сопротивление зависит от степени открытия устьиц.
Кутикулярноедиффузионное сопротивление зависит от толщины кутикулярного слоя, чем она больше, тем больше сопротивл
Тема: Фотосинтез.
Дополнительная литература:
Н.Н. Овчинников, Н.М. Шиханова. Фотосинтез. М., 1972
Пигменты пластид зеленых растений и методика их исследований. Под ред. Сапожникова. Изд-во "На
Общая характеристика фотосинтеза.
Жизнь на нашей планете обеспечивается энергией фотонов, содержащейся в солнечном излучении. Эта энергия (кванты солнечного света - физическая форма энергии) поглощается фотоавтотрофными организмами
Лист как орган фотосинтеза.
Лист растения - это основной орган растения, где проходит процесс фотосинтеза. Поскольку в основном лист покрыт малопроницаемой для газов кутикулой, то поступление СО2 в ткани идет через
Пластиды (хлоропласты, хромопласты), хлорофиллы, каротиноиды.
В растениях встречается три типа пластид, которые делятся в зависимости от типа пигментов, входящих в их состав:
хлоропласты,
хромопласты,
лейкопласты.
Для проце
Световая фаза фотосинтеза.
Световая фаза фотосинтеза проходит непосредственно в хлоропластах и состоит из поглощения пигментами хлоропластов фотонов, несущих световую энергию и превращения этой физической энергии солнца в хи
Фотосистема П.
В процессе эволюции у высших растений сформировалась дополнительная фотосистема - фотосистема П - которая стала наиболее существенной в процессе фотосинтеза высших растений. Основой действия фотоси
С-4 путь фотосинтеза.
Большинство растений усваивает неорганический углерод именно по пути цикла Кальвина. Однако довольно большая группа растений (около 500 видов) тропического происхождения выработала в процессе эволю
САМ-фотосинтез.
У суккулентных растений семейства Crassulaceae - Толстянковые - процесс фотосинтеза также имеет свои особенности, связанные с особенностями климатической зоны происхождения этих растений. Поскольку
Фотодыхание.
Фотодыхание представляет собой процесс разложения рибулезодифосфата - ключевого вещества цикла Кальвина - на фосфоглицериновую кислоту и фосфогликолевую кислоту (С5 = С3 + С
Интенсивности и продуктивности.
Фотосинтез характеризуется следующими количественными показателями:
интенсивностью фотосинтеза,
продуктивностью фотосинтеза.
Интенсивность (скорость) фотосинтеза - это ко
Усвоение растением фотосинтетически активной радиации.
Фотосинтетически активная радиация (ФАР) - это та часть солнечного излучения, которая способна поглощаться хлорофиллами в процессе фотосинтеза. ФАР имеет спектр волн от 380 до 710 нм и состоит из п
Пути повышения продуктивности фотосинтеза.
Основываясь на механизмах влияния внутренних и внешних факторов, действующих на показатели фотосинтетической активности растений, в практике сельского хозяйства используют ряд приемов, позволяющих
Суточный ход фотосинтеза у светолюбивых и теневыносливых растений.
В связи с тем, что основой жизнедеятельности растений является фотосинтез, все растения любят свет. Однако, есть растения, выносливые к недостатку света, которые называют теневыносливыми. Светолюби
Роль зеленых растений в природе.
Зеленые растения, являясь основными автотрофами на нашей планете, определяют несколько существеннейших параметров жизни:
накопление кислорода в атмосфере,
накопление биомассы,
Общая характеристика дыхания.
Дыхание занимает исключительное положение среди других физиологических процессов. Окислительное дыхание свойственно всем многоклеточным живым организмам, как растительным, так и животным. Ряд видов
Гликолиз.
Гликолиз является первым этапом разложения глюкозы, то есть сложного органического вещества (шестиуглеродного соединения) до пировиноградной кислоты, то есть более простого органического вещества (
Пентозофосфатный цикл.
Пентозофосфатный цикл является у растений дополнительным циклом к процессу гликолиза при преобразовании гексоз. Этот биохимический процесс характерен только для растений и чаще всего протекает у ви
Цикл Кребса.
Цикл Кребса, или цикл лимонной и изолимонной кислот, или цикл ди - и три-карбоновых кислот является основным этапом процесса дыхания. Этот процесс практически универсален, является главным путем ок
Глиоксилатный цикл.
У многих растений, синтезирующих в качестве запасных веществ жиры, происходит дополнительный к циклу Кребса глиоксилатный цикл.
В этом процессе жирные кислоты сначала активируются в наружн
Цепь дыхательных ферментов.
Продукты разложения уксусной кислоты, образующиеся в матриксе митохондрий, в дальнейшем преобразуются различными путями. Углекислый газ перемещается в виде бикарбонат-иона в цитоплазму, где либо вы
Строение и функции митохондрии и дыхательных ферментов. Энергетика процесса дыхания.
Митохондрия является одним из важнейших органоидов любой эукариотической клетки. Она, возможно, образовалась в результате деградирования прокариотной клетки при образовании либо симбиотических, либ
Влияние условий окружающей среды на дыхание растений.
Основными количественными показателями процесса дыхания являются интенсивность дыхания и дыхательный коэффициент.
Интенсивность дыхания -
Связь между дыханием растений и их урожайностью.
В конечном счете урожай растений определяет соотношение фотосинтеза и дыхания, при этом используется основная формула:
М+м= fРТ -аР1Т1,где М - сухая масса всего расте
Регулирование дыхания сельскохозяйственных продуктов при хранении.
В практике сельского хозяйства особенно важным является вопрос регуляции того или иного физиологического процесса. В открытом грунте регуляц3ия процесса дыхания практически невозможна. Однако в защ
Условия поглощения растениями минеральных элементов.
Поглощение воды и минеральных веществ растением непосредственно не связано друг с другом. Поглощение воды протопластом основывается на гидрофильности биоко
Характеристика физиологической роли основных минеральных элементов.
К основным минеральным элементам, входящим в любую живую клетку, в том числе и в растительную, и играющим существенную роль в метаболизме клетки, относятся N, P, S, K, Mg, Ca, Mn, Cl, Cu, Zn, Mo, F
Характеристика взаимоотношений элементов в растворах.
Минеральные вещества, поглощаемые растением, находятся в природных условиях в растворенном состоянии в почвенном растворе. Они представлены, как правило, в ионной форме и вступают между собой во вз
Особенности поглощения растениями элементов из почвенного раствора.
Элементы, соединения которых подвижны, активно поглощаются на ранних этапах развития растений, они поступают со скоростью, превышающей накопление в растении сухих веществ. Элементы, дающие малоподв
Корень как орган поглощения минеральных элементов.
Корень - один из основных вегетативных органов растения. К его функциям относятся:
прикрепление к субстрату,
поглощение воды,
поглощение минеральных веществ,
син
Наибольшей скоростью диффузии обладает К+, поэтому значение Р для К+ принято за 1,0.
Существуют белки, способные образовывать каналы в мембранах для определенных ионов, их называют ионофорами. Ионофоры способны увеличивать скорость диффузии иона в миллион раз. Ряд
Особенности поглощения отдельных элементов у различных сельскохозяйственных культур.
Для растений, образующих корнеплоды и клубни на первом году жизни характерно растянутое поступление фосфора и калия. Более сжаты сроки поступления азота и магния. В сахарную свеклу азот, фосфор и к
Роль растений в круговороте азота в природе.
Среди органогенов азот занимает одно из важнейших мест. Без азота не могут синтезироваться белки, нуклеиновые кислоты, а следовательно, и протопласт живой клетки. На азот приходится всего около 3%
Диагностика различных видов минерального голодания и меры борьбы с ними.
Наиважнейшим условием для благополучного развития растений является наличие комплекса минеральных веществ в почве. Недостаток какого-либо элемента приводит к голоданию растений, при этом признаки г
Магниевое голодание.
Поскольку магний входит в состав хлорофилла и является реутилизируемым элементом, то прежде всего признаки голодания в виде пожелтения или "межжилкового хлороза"появляютс
Роль минерального питания в формировании урожая и регулировании роста и развития растений.
Минеральное питание является процессом, объединяющимсовокупность ряда физиологических закономерностей в организме растения, обеспечивает прохождение других важнейших физиологически
Тема: Взаимопревращение органических веществ в растении.
Дополнительная литература:
В.Л. Кретович "Основы биохимии растений", М., 1971
Вопросы к теме:
Взаимопревращение в растении углеводов.
Синтез и распад б
Взаимопревращение в растении углеводов.
Биосинтез глюкозы и других углеводов из более простых предшественников является в количественном отношении наиболее важным биосинтетическим процессом в биосфере.
Растения образуют огромные
Синтез и распад белков в растении.
Характерной особенностью растений является способность к синтезу всех входящих в состав белков аминокислот непосредственно за счет неорганических азотистых соединений - аммиака и нитратов.
Орнитин Û пролин Û глютаминовая кислота
Биосинтез белка - один из сложнейших процессов в клетке. Он осуществляется в рибосомах, важным компонентом которых является магний, который составляет до 2,5% от с
Н+ + хинон Û полифенол + О Û Н2О + хинон
Дезаминирование аминокислот является основным способом превращения азотистых веществ в безазотистые соединения, которые могут быть затем использованы для дальнейшей переработки в уг
Синтез и распад жиров в растении.
Главные этапы синтеза жира в растении представлены следующими процессами:
из сахаров образуются глицерин и жирные кислоты, как насыщенные, так и ненасыщенные,
из
СН3СООН ® СН3СОСН2СООН ® СН3СН2СН2СООН
Уксусная кислота используется для синтеза жирных кислот только в присутствии АДФ. Исходным соединением для биосинтеза жирных кислот ячвляется не сама уксусная кислота, а аце
Связи между тремя основными группами органических веществ.
Поскольку все три основные группы органических веществ тесно связаны в метаболизме, можно выделить два основных ключевых момента в их взаимопревращении. Это прежде всего образование пировин
Передвижение органических веществ в растении.
В растении лист является основным органом биосинтеза. Продукты фотосинтеза запасаются в виде крахмала в хлоропластах и лейкопластах, перераспределение углеводов происходит при переходе крахмала в р
Развитие - это качественное изменение компонентов организма, при котором имеющиеся формы или функции превращаются в другие.
На оба процесса оказывают влияние различные факторы:
внешние абиотические факторы окружающей среды, например солнечный свет,
внутренние факторы самого организма (гормоны, генетиче
Рост растений (закономерности и типы).
Под термином рост у растений подразумевается несколько процессов:
рост клетки,
рост ткани,
рост растительного организма в целом.
Рост клетки характеризуется нали
Виды движения у растений.
Несмотря на то, что растения, как правило, стационарно закрепляются в окружающем пространстве, они способны к ряду видов движения.
Основные виды движения у растений:
таксисы.
Развитие растений (типы онтогенеза, этапы онтогенеза, особенности периода эвокации, особенности фазы покоя).
Развитие растений или онтогенез характеризуется тем, что на переход растения из одной фазы онтогенеза в другую действуют очень большое количество факторов, причем часто необходимо их совокупное дей
Теория старения и омоложения растений Кренке.
В процессе онтогенеза растение подвергается определенным изменениям, которые связаны с явлением возрастной изменчивости. Теорию, объясняющую закономерности этой изменчивости предложил в 40 годы про
Использование регуляторов роста в практике сельского хозяйства.
Регуляторы роста достаточно широко используются в практике сельского хозяйства в следующих направлениях:
На стадии посева, посадки,
На стадии управления цветением, завязыванием, ф
Тема: Устойчивость растений к факторам окружающей среды.
Дополнительная литература:
А.А. Жученко. Экологическая генетика культурных растений. Кишинев, "Штиинца", 1980,
С.А. Блинкин, Т.В. Рудницкая. Фитонциды в
Основные способы приспособления растений к факторам окружающей среды.
Факторы окружающей среды, действующие на растения, делятся на абиотические и биотические. По отношению к этим двум группам факторов у растений выработались в процессе эволюции своеобразные методы з
Приспособление растений к температурному фактору.
Существенное действие на растения оказывают как низкие температуры, так и высокие температуры.
По отношению к низким температурам различают:
холодостойкость, т.е.
Приспособление растений к уровню кислотности почвы.
Большое значение имеет уровень рН почвы, определяющий как устойчивость растений в целом, так и иммунитет к тем или иным возбудителям болезней и вредителям. Уровень кислотности почвы определяет подв
Приспособление растений к повышенному уровню засоления.
Засоление почв - это довольно широко распространенное явление в мире. Засоленные почвы составляют до 25% всей поверхности суши.
В течение года общее содержание солей в верхнем горизонте по
Приспособление растений к биотическим факторам - болезням, вредителям.
Одним из наиболее существенных внешних биотических факторов, влияющих на растение, является воздействие вредного организма - вредителя или возбудителя болезни. Важно понимать, что по отношению к бо
Новости и инфо для студентов