Этапы онтогенеза и факторы его регуляции. Морфогенез и рост растения

1.

Лекция 5
ЭТАПЫ ОНТОГЕНЕЗА И ФАКТОРЫ ЕГО
РЕГУЛЯЦИИ. МОРФОГЕНЕЗ И РОСТ
РАСТЕНИЯ
ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
1. Общие представления об онтогенезе.
2. Периодизация онтогенеза.
3. Фитогормоны.
4. Рост и развитие клетки.
5. Полярность.
6. Механизм и характер роста.
7. Ростовые корреляции.
8. Покой растений.
9. Покой и проростание семян
10. Условия перехода к репродуктивному развитию
1

2. ОНТОГЕНЕЗ – (индивидуальное развитие, жизненный цикл) совокупность последовательных необратимых структурно-функциональ-ных

изменений в организме на протяже-нии
жизни от зиготы (вегетативного зачатка) до
естественной смерти.
РОСТ –
необратимое увеличение размеров и массы
организма, связанное с новообразованием
его структуры (клеток, тканей, органов).
2

3. РАЗВИТИЕ – качественные структурные (в строении) и функциональные изменения в растении и его отдельных частях, которые

возникают в онтогенезе.
3

4. Дифференцировка – возникнове-ние качественных структурных различий между клетками, вследствие их приспособления в процессе

Дифференцировка – возникновение качественных структурных
различий между клетками,
вследствие их приспособления в
процессе развития для
выполнения определенных
функций.
4

5. Морфогенез – возникновение и развитие органов, систем и частей растительного организма.

5

6.

Индивидуальное развитие проходит в
соответствии с генетической программой.
Совокупность генов, несущих эту
информацию называются генотипом.
Генетическая программа реализуется
путем последовательной активизации
генов, которые ответственны за
определенный этап развития.
6

7.

Взаимосвязь клеток, тканей, органов в
процессе развития обеспечивается
фитогормонами.
Координацию развития организма в
пространстве обеспечивает полярность.
7

8.

Вопрос 2.
Периодизация онтогенеза
8

9.

В жизненном цикле растения можно
выделить отрезки времени, которые
характеризуются определенным
качественным состоянием растения.
Этапы онтогенеза:
1. Эмбриональный (проходит в семени
от зиготы до зародыша);
2. Ювенильный (от проростания семени
до цветения);
3. Репродуктивный (от цветения до
появления плодов или до способности к
плодоношению);
4. Старения и отмирания.
9

10.

По кратности плодоношения растения
делятся на:
а) монокарпические (плодоносят один раз в
течение жизни) – однолетние, однолетние
озимые, двухлетние (морковь, свекла),
многолетние (бамбук – 30-120, агава – 8-10 лет).
б) поликарпические (плодоносят в течение
жизни много раз) – многолетние травы, деревья,
кусты.
Продолжительность репродуктивного
периода: сосна обыкновенная от 5-10 до 80 лет,
ель от 20-25 до 100 лет, береза от 5-10 до 60 лет.
10

11.

Вопрос 3.
Фитогормоны
11

12.

Фитогормоны (от греч. «гармао» приводить в движение) – это
органические вещества, которые
образуются в специализированных
тканях растения и действуют в
небольших дозах как регуляторы и
координаторы онтогенеза.
12

13. ФИТОГОРМОНЫ:

1. СТИМУЛЯТОРЫ:
- ауксины;
- гиббереллины;
- цитокинины.
2. ИНГИБИТОРЫ:
Ингибировать от лат. inhibere — задерживать
- абсцизовая кислота;
- этилен.
.
13

14. Свойства фитогормонов:

• Высокая активносць.
• Малыя дозы действия (микродозы).
• Универсальность для всех растений.
• Транспортируемость из мест синтеза в
места действия.
• Полифункциональность: регулируют не
один, а ряд процессов.
Гормоны действуют совместно и эффект их действия
получается вследствие сочетания различных групп
гормонов и их концентраций.
14

15. Характеристика фитогормонов

Название
Ауксин ( ИУК индолил-3уксусная кислота),
Гиббереллины
(более 50 штук) –
гибберилиновая
кислота.
Цитокинины
(зеацин, кинетин).
Место образования
Апикальные
Растягивание клеток при их росте.
меристемы побегов Корнеобразование. Ростовые движения.
зародышей, листьев. Задержание старения. Апикальное
доминирование.
Ускоряет рост стебля. Фактор цветения и
Листья, семена.
роста плодов. Влияет на увеличение в тканях
ауксина.
Меристемы. У
взрослых растений в апикальных меристемах корней.
Абсцизовая кислота Листья, плоды.
(АБК)
Этилен.
Углеводород
Физиологическая роль
Во всех клетках (в
виде предшественника этилена).
Деление клетки. Образование почек, их
распускание. Замедляет старение. Вызывает
аттрагирующий эффект (привлекают
питательные вещества)
Торможение роста. Переход в состояние
покоя. Старение клеток. Процесс опадения
листьев и плодов. Ингибирует прорастание
семян. Движение устьица.
Ингибитор и стрессовый фитогормон.
Стимулирует процесс созревания и опадения
плодов.
15

16.

Биостимуляторы и ингибиторы – регуляторы роста могут
быть гормональной и негормональной природы.
Биостимуляторы
Стимуляторы ауксинового типа.
Гиббереллины
гормональной
Цитокинины
природы
Биостимуляторы негормональной природы: эпин,
оксидат торфа, гумин и др.
Ингибиторы
Этилен и этрел
Ретарданты – замедляет рост в высоту, предотвращает
полегание растений
Гербициды – для борьбы с сорной растительностью
Арборициды – для борьбы с нежелательными
кустарниками и деревьями
Дефолианты – вызывают преждевременное опадение
листьев (усорените созревание плодов, облегчает сбор
16
урожая)

17.

Вопрос 4.
Рост и развитие клетки
17

18. Этапы онтогенеза клетки (роста и развития)

1.
2.
3.
4.
18
ДЕЛЕНИЕ;
РОСТ РАСТЯЖЕНИЕМ;
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА;
СТАРЕНИЕ И ОТМИРАНИЕ

19. Этапы онтогенеза клетки:

19

20.

Деление клетки участвует цитикинин и ауксин
Растяжение клетки регулируется ауксином.
Дифференцировка – возникновение
качественных структурных различий между
клетками в процессе развития.
На этапе дифференцировки образуются
специализированные клетки, из которых
формируются ткани и органы.
Регулируется генетической программой.
Активизация генов осуществляется всеми
фитогармонами
20

21.

Вопрос 5.
Полярность
21

22.

ПОЛЯРНОСТЬ –
физиологическая неравноценность
противоположных полюсов клеток,
органов и целого растения,
обусловленная специфической
ориентацией в пространстве структур и
процессов.
22

23. Полярность черенков

23

24.

Вопрос 6.
Механизм и
характер роста
24

25. МЕРИСТЕМЫ РАСТЕНИЙ:

1. Апикальные
2. Латеральные
- камбий
- феллоген
3. Интеркалярные
25

26.

Древесные растения по способу
образования побегов делятся на две группы:
1. Образующие преформированные побеги
(лат. прэфармао – заранее определять). У этих
растений сформированные побеги в
зачаточном виде находятся в почках. Такие
растения растут ограниченное время: сосна
(коней апреля-середина июня), дуб (2-3 недели)
2. Образующие непреформированные
побеги. В почках находятся только зачатки
побегов, которые растут верхушкой на
протяжении всего вегетационного периода.
26

27.

Рост дерева в толщину (по диаметру)
обеспечивается камбием
Клетки древесины и флоэмы
откладываются в соотношении
приблизительно 10:1.
Феллоген, или пробковый камбий
откладывает в толще флоэмы слои пробковой
ткани.
27

28. ПОКАЗАТЕЛИ РОСТА

1. Динамика (ход роста): показывает как
изменяются размеры растения с
течением времени
H = f (t)
2. Абсолютная скорость роста (прирост)это изменение размеров растения за
единицу времени
V = ∆H/∆t
28

29. Динамика, или ход, роста

29

30.

Вопрос 7.
Ростовые корреляции
30

31.

КОРРЕЛЯЦИИ упорядоченное влияние одних
частей растения на другие в
процессе роста.
Типы корреляций:
1) гормональные – посредством фитогормонов;
2) трофические (трофэ – пища) – через
обеспечение питательными органическими и
минеральными веществами, водой;
3) гормонально-трофические – посредством
гормонального и трофического факторов.
31

32.

Апикальное доминирование
(осевой побег растет быстрее боковых)
32

33.

Вопрос 8.
Покой растений
33

34.

Покой – это такое физиологическое состояние
растения, для которого характерно отсутствие
видимого роста и низкая интенсивность обмена
веществ.
Покой растения индуцируется фотопериодомсоотношением длины дня и ночи
При переходе в состояние покоя блокируются
гены активной жизнедеятельности, происходят
глубокие физиологические изменения:
• Меняется баланс фитогормонов;
• В цитоплазме снижается количество
слабосвязанной воды;
• Изменяется состав и свойства плазмалеммы;
• Изменяется характер метаболизма.
34

35.

Виды (этапы) покоя
древесных растений умеренной зоны:
• Предварительный (летний) покой.
Характерен для почек.
• Глубокий (зимний), или физиологический,
покой. В состояние глубокого покоя
переходят все органы.
• Вынужденный покой. Наступает после
окончания глубокого покоя.
Выход из состояния глубокого покоя индуцируется низкой
температурой (0,5–0 С на протяжении нескольких недель).
35

36. ВОПРОС 9.

Покой и
прорастание семян
36

37.

Наблюдается большое разнообразие
растений, отличающихся глубиной, механизмами
и продолжительностью покоя семян.
.
37

38.

Методы искусственного преодоления
органического покоя семян:
• экзогенного покоя, связанного с накоплением
ингибиторов – промыванием семян в проточной
воде в течение нескольких суток для их
вымывания (лиственница, сосна, вяз, акация
желтая);
• экзогенного покоя, связанного с
непроницаемостью покровов для воды и
кислорода – скарификацией;
• эндогенного и комбинированного видов –
стратификацией.
38

39.

Скарификация (повреждение) – искусственное
повреждение покровов семени для преодоления
покоя, связанного с непроницаемостью кожуры для
воды и кислорода.
Стратификация (переслаивание, образование
слоев) – хранение семян при низкой
положительной температуре и повышенной
влажности в искусственных условиях с целью
преодоления глубокого покоя.
Интервал температур от 1 да 10 С, наиболее
благоприятная температура 4–6 С.
39

40. Вопрос 10. Условия перехода к генеративному развитию

40

41. ФАКТОРЫ, ИНИЦИИРУЩИЕ ЦВЕТЕНИЕ:

- ЭНДОГЕННЫЕ (ГЕНЕТИЧЕСКИЕ, возрастные
изменения);
- ЭКЗОГЕННЫЕ (НИЗКИЕ t0, ФОТОПЕРИОД)
Факторы приводят к изменению состава гормонов
в растении.
Гормоны цветения (гиббереллин) включают в
апикальных меристемах генетическую программу
закладки и развития цветочных почек.
41

42. Сезонное развитие растений связано с изменением длины дня и ночи, или с фотопериодом. Весна, день увеличивается: активизация

меристем,
переход к репродуктивному этапу – цветение.
Осень, день сокращается: старение листьев, переход
растения в состояние покоя
ФОТОПЕРИОДИЗМ – реакция растений на сезонные
изменения соотношения длины дня и ночи, которая
проявляется в их развитии.
Это генетическая адаптация растений для синхронизации
развития с сезонными изменениями условий среды, или
координации развития во времени.
42

43. Длину дня и ночи воспринимает лист.

В листьях
фотопериод
воспринимается
фитохромом.
Для
фотопериодизма
имеет значение
темный период
суток – ночь.
43

44.

Яровизация - процессы,
проходящие в озимых формах
1-2-летних растений под
воздействием низких температур
и способствующие их переходу к
репродуктивному развитию.
Яровизация была открыта в 1918 году
Гарнером (США).
В СССР исследования были продолжены
Т. Д. Лысенко.
44

45. Этапы прорастания семени

45
набухание;
проклевывание;
гетеротрофный рост проростка;
переход к автотрофному питанию.