Содержание
-
Координация и регуляция у растенийматериал для подготовки к ВсОШ по биологии
Белая Н.В., учитель биологии МАОУ «МЛ №1» г. Магнитогорска
-
Движения растений Почти для всех растений, кроме некоторых одноклеточных форм, характерно то, что они не способны к локомоции (т. е. к передвижению всего организма). Однако у растений возможны движения отдельных органов, и они определяются тем, насколько чувствительно данное растение к внешним стимулам. Движения, вызываемые внешними воздействиями, можно разделить на три категории: тропизмы, настии и таксисы. Тропизм - это перемещение части растения, вызываемое и направляемое внешним стимулом. Такое перемещение-это почти всегда ростовое движение. Тропизмы называют положительными или отрицательными в зависимости от того, куда направлено ответное движение - по направлению к фактору, стимулирующему рост, или от него.
-
Тропизмы
-
Тропизмы
-
Таксисы Таксис - это перемещение всей клетки или всего организма (т.е. локомоторная реакция), вызываемое и направляемое определенным внешним стимулом. Подобно тропизмам, таксисы тоже делятся на положительные и отрицательные; кроме того, их можно классифицировать в соответствии с природой раздражителя
-
Таксисы
-
Настии Настия - это ненаправленное движение части растения в ответ на внешний раздражитель. Направление перемещения определяется структурой соответствующего органа. Движение происходит в результате роста или же изменения тургора; при этом ничтожное смещение отдельных клеток обычно приводит к значительному движению органа благодаря специфическому положению этих клеток. "Сонные движения" (никтинастия) некоторых цветков и листьев, когда они раскрываются или закрываются в ответ на изменение освещенности (фотонастия) или температуры (термонастия) Некоторые цветки, например у крокуса или тюльпана, закрываются ночью потому, что лепестки снизу растут быстрее (гипонастия), а открываются в результате того, что начинает быстрее расти верхняя часть лепестков (эпинастия). У многих растений, особенно у бобовых (таких, как клевер или мимоза), в листьях и листочках имеются особые структуры, называемые листовыми подушечками. Листовая подушечка - это особое вздутие у основания черешка или листочка, в котором находятся крупные паренхимные клетки. Быстрое изменение тургорного давления в таких клетках приводит к тому, что листовая подушечка начинает работать как шарнир, с помощью которого и происходит движение.
-
Настии Гаптонастические движения, происходящие в ответ на прикосновение, принадлежат к числу самых удивительных движений, свойственных растениям, так как реакция в этом случае бывает очень быстрой и весьма специфичной. Всем известное "чувствительное" растение Mimosa pudica реагирует на прикосновение и на целый ряд других раздражителей. У этого вида есть и обычные сонные движения, но он очень резко реагирует на "шоковые" воздействия (сейсмонастия), например на резкий порыв ветра, повреждение, внезапное изменение температуры или освещенности. Если раздражать кончики листочков, они складываются через несколько секунд. При большой силе или длительности раздражения начинают складываться и соседние листочки; в конце концов действие стимула распространяется на весь лист, и черешок поникает Если воздействовать на стебель, реакция будет распространяться в обратном направлении. Как полагают, раздражение передает гормон, переносимый по ксилеме; передача сигнала связана и с электрическими изменениями, хотя нервных клеток у растений нет.
-
Ростовые вещества растений У растений физиологические процессы координируются веществами, которые вовсе не обязательно переносятся куда-то из того места, где синтезируются, и поэтому их не всегда можно назвать гормонами. Фитогормоны (дословно с греческого – растительные возбудители) являются низкомолекулярными регуляторными эндогенными веществами, которые способны транспортироваться по растительному организму и вызывать различные тканеспецифичные ответы, но не участвующие во всевозможных метаболических путях непосредственно. Важным свойством всех гормонов является способность действовать в очень небольших концентрациях (примерно 1*10-5 моль/л и меньше). Действие фитогормонов заключается в изменении программы развития, что выражается комплексным изменением активности клеток и тканей: рост, растяжение, синтез пептидов и всевозможных метаболитов.
-
Ауксины. «Гормоны побега» Ауксины были открыты в результате изучения фототропизма, которое было начато еще в опытах Чарлза Дарвина и его сына Френсиса. Взяв колеоптили овса, они показали на этом очень удобном объекте, что рост проростков в сторону света обусловлен тем, что от верхушки стебля передается какое-то "влияние" на лежащую позади зону роста. В 1928 г. датский физиолог растений Вент окончательно доказал, что существует специфический химический передатчик. Впоследствии это вещество было названо "ауксином" (от греч. auxein-увеличивать). В 1934 г. оно было идентифицировано как индолилуксусная кислота (ИУК). Вскоре выяснилось, что ИУК широко распространена у растении и что с нею тесно связано увеличение размеров клеток.
-
Ауксины Ауксины имеют широкий спектр действия на растения, проявляющийся во множестве физиологических эффектов. Некоторые из них: 1. Аттрагирующий эффект. Места синтеза и накопления ауксинов привлекают потоки питательных веществ, необходимых для деления и роста клеток. 2. Растяжение клеток. Клеточная стенка растений содержит сшивочные гликаны (устаревшее: гемицеллюлоза). Эти полисахаридные молекулы сшивают между собой фибриллы целлюлозы, создавая таким образом жесткий каркас по типу матраса. Внутри клеток тонопласт создает тургорное давление, которое сдерживается жесткой структурой клеточной стенки. Во внеклеточном пространстве содержатся ферменты (экспансины, ксилоглюканэндотрансликозилазы) которые при закислении внеклеточной среды расщепляют связи между сшивочными гликанами, и фибриллы целлюлозы под действием давления расходятся. Этот процесс вызывается ауксином. С растяжением тесно связаны всевозможные тропизмы растений. Если корень расположен более-менее горизонтально, то происходит переориентация потока ауксинов преимущественно на нижележащую сторону, где гормон угнетает растяжение, тем самым вызывая изгиб корня по вектору силы тяжести.
-
Ауксины 3. Ауксин влияет на дифференцировку клеток в растениях. Потоками ауксина размечаются места закладки прокамбия, т.е. проводящих пучков. Он также отвечает за закладку и развитие ксилемы. Под действием ауксинов происходит вторичное утолщение, пролиферация камбия. 4. Ауксины отвечают за эффект апикального доминирования, заключающийся в том, что с потоками гормона боковые почки получают сигнал о благополучии апикальной и не растут. Чем дальше от верхушки, тем слабее сигнал, поэтому почки начинают расти и наблюдается базитонное ветвление. 5. Будучи ответственны за закладку проводящих пучков в меристеме, ауксины также определяют листорасположение. 6. Увеличение листовой массы растения вызывает увеличение площади транспирации, что должно сопровождаться более интенсивным поглощением почвенных растворов. Соответственно, ауксины стимулируют ризогенез, заключающийся в закладке боковых и придаточных корней. На этом основано действие сельскохозяйственных препаратов типа Корневина. 7. Ауксины могут стимулировать развитие плодов без опыления (явление партенокарпии), что используется при получении бессемянных плодов.
-
Цитокинины. «Гормоны корня» В 40-е и 50-е годы предпринимались попытки усовершенствовать методы выращивания культур растительной ткани. Сохранять клетки живыми удавалось, но стимулировать их рост было очень трудно. В 1954-1956 гг. Скуг, работавший в США, обнаружил, что в молоке кокосового ореха есть какой-то ингредиент, который способствует делению зрелых сердцевинных клеток табака в культуре. "Кокосовое молоко" - это жидкий эндосперм (запас питательных веществ), и первые данные о том, что в нем содержатся ростовые вещества, были получены уже в начале 40-х годов, когда его исследовали как возможный источник веществ, стимулирующих рост зародыша. Испытывая другие активные вещества, Скуг и его группа обнаружили, что сходной активностью обладают старые препараты ДНК, тогда как в свежих пробах ДНК такой активности не было. Термин кинин был предложен Скугом для обозначения веществ, участвующих в регуляции клеточного деления. Позднее был принят термин цитокинин. Первый природный цитокинин, который был химически идентифицирован, выделили из молодых зерен кукурузы (Zea mays) в 1963 г.; поэтому его назвали зеатином (сходен с аденином)
-
Цитокинины. «Гормоны корня» Как и ауксины, цитокинины вызывают множество физиологических эффектов. Аттрагируюций эффект. Как и апекс побега, апекс корня нуждается в питательных веществах. Цитокинины можно назвать гормонами «молодости» растений (в противоположность этилену). Действительно, с помощью привлечения питательных веществ в определенный орган растения можно замедлить и остановить старение этого органа. Такой эффект можно наблюдать, обрабатывая цитокининами листья деревьев по осени: обработанная листва останется зеленой и не будет опадать. Этим же объясняется и монокарпия некоторых растений (цветут один раз в жизни). Помимо двулетних, существуют также растения, которые растут не один десяток лет, чтоб потом один раз зацвести и умереть (бамбук, агава). Возможно, при цветении генеративные структуры настолько сильно обедняют цитокининами растение, что оно умирает «от истощения».
-
Цитокинины. «Гормоны корня» 2. Дифференцировка клеток. Цитокинины в основном функционируют в зоне деления корня и, транспортируясь вверх с ксилемным током, накапливаются в апикальной меристеме. При этом происходит контакт цитокининов с камбием, что вызывает пролиферацию его клеток (разрастание ткани организма путём размножения клеток делением). 3. Развитие хлоропластов 4. Снятие апикального доминирования. Нормально функционирующая корневая система должна быть хорошо обеспечена продуктами ассимиляции, что также позволяет нарастить вегетативную массу. Сигналы от корня к побегу, вызывающие рост его частей (в том числе и почек), передаются с помощью цитокининов. 5. Открытие устьиц происходит в случае поступления из корня богатой цитокининами воды, а их закрытие - если полученные растворы бедны этим гормоном (и обогащены абсцизовой кислотой). 6. Подавление роста боковых корней. Действительно, если цитокинина много, то главный корень хорошо функционирует, поэтому в образовании боковых корней необходимости нет. 7. Стимуляция роста бессемянных плодов (партенокарпия). Она тоже связана с аттрагирующим эффектом цитокининов.
-
Гиббериллины. «Гормоны листа» В Японии довольно широко распространено заболевание риса, называемое баканоэ, что означает «бешеный рис». Больные растения имеют аномально длинные и тонкие побеги, склонные к полеганию из-за слабо развитых механических тканей. При этом зерна на растениях практически не бывает. Болезнь стали активно изучать, и в 1926 Эйичи Куросава выделил ее возбудителя, которым оказался гриб Fusarium monoliforme (ранее Gibberella fujikuroi). Из этого патогена было получено стимулирующее рост риса вещество, которое и назвали гиббереллином. Все гиббереллины относятся к терпенам, очень сложной группе растительных веществ, близкой к липидам; все они - слабые кислоты. Больше всего гиббереллинов в молодых, растущих органах, и синтезируются они главным образом в молодых апикальных листьях (возможно, в хлоропластах), почках, семенах и кончиках корней. Отсюда они мигрируют вверх и вниз по растению - передвижение из листьев носит неполярный характер. Перемещаются они по флоэме и ксилеме. Подобно ауксинам, гиббереллины вызывают главным образом удлинение стебля, в основном путем растяжения клеток. С их помощью можно восстановить нормальный рост у карликовых сортов гороха и кукурузы или превратить карликовую фасоль во вьющуюся лиану а также стимулировать рост побегов у обычных растений.
-
Гиббериллины. «Гормоны листа» 1. Гиббереллины действуют в основном на интеркалярные (вставочные) меристемы и поэтому в значительной мере способствуют удлинению междоузлий, расположенных рядом с молодыми листьями (так как это – место синтеза гормона). Гиббереллины могут выступать в роли стимуляторов цветения. Таким образом, можно вызвать цветение длиннодневных растений даже при недостаточной длине светового дня, обработав их гиббереллинами. 2. Стимуляция роста корня с блокадой ризогенеза (образования боковых корней). Тут наблюдается эффект, противоположный действию ауксинов в высоких концентрациях. 3. Прорастание семян. Основной эффект гиббереллинов заключается в том, что они запускают мобилизацию и переработку запасных веществ в семенах в ответ на внешние стимулы (свет, температура). 4. Пробуждение спящих почек, в том числе – клубней и луковиц. Ауксин в этой ситуации выступает в качестве ингибитора. 5. Партенокарпия при обработке незавязавшихся неопыленных плодов. Таким образом получают, например, бессемянные плоды банана, винограда, у которого без обработки ГК бессемянные сорта дают очень мелкие ягоды
-
Гиббериллины. «Гормоны листа» Проявление пола растений. Были поставлены опыта на двудомных растениях огурца, у которых обработка ГК стимулировала образование мужских цветков, а обработка цитокинином и ауксином – женских. Тот же эффект наблюдается у однодомных растений конопли.
-
Абсцизовая кислота У растений есть и гормоны, физиологический эффект которых сводится к угнетению жизненных процессов. Эти гормоны – абсцизовая кислота (АБК) и этилен. Абсцизовая кислота впервые была выделена в 1949 году из экстракта покоящихся почек. Абсцизовая кислота – уникальная молекула, встречающаяся в различных доменах жизни. Ее можно обнаружить у грибов, водорослей, всех растений и даже у цианобактерий. Подобно гиббереллинам, АБК относится к терпеноидам и имеет сложное строение
-
Абсцизовая кислота АБК образуется в листьях, стеблях, плодах и семенах. Ее могут синтезировать изолированные хлоропласты. АБК транспортируется по проводящей системе, в основном по флоэме. Кроме того, она может распространяться из корневого чехлика путем диффузии. Это важный ингибитор роста, и он действует как антагонист веществ всех остальных трех классов, способствующих росту. Влияние на покой семян, зимний покой почек (включая и доминирование верхушки) и опадение листьев. Кроме того, АБК участвует в увядании, цветении, старении листьев и, возможно, геотропизме. Она связана и со стрессовыми воздействиями, в особенности с потерей воды при засухе. Так, например, концентрация АБК в завядших листьях томата в 50 раз выше, чем в нормальных листьях, и полагают, что АБК участвует в закрывании устьиц. Высокие концентрации АБК полностью останавливают рост растения. Механизм действия АБК неизвестен. Практическое применение абсцизовой кислоты АБК используют для опрыскивания плодовых деревьев в конце сезона, чтобы вызвать одновременное опадение плодов. Это позволяет намного сократить время сбора урожая.
-
Этилен Еще в начале 30-х годов стало известно, что газ этилен ускоряет созревание плодов цитрусовых и оказывает различное влияние на рост растений. Позднее было установлено, что некоторые спелые плоды, например бананы, выделяют газ, обладающий сходным действием. В 1934 г. выяснилось, что желтеющие яблоки испускают этилен, а еще позже было показано, что этот газ выделяют самые разные спелые плоды и другие органы растений, особенно поврежденные. Следовые количества этилена выделяют практически все органы. Синтез и распространение этилена Хотя этилен- газ, он обычно плохо распространяется по системе внутренних воздушных пространств, так как значительная часть его прямо выходит наружу через поверхность растения. Однако было показано, что водорастворимый предшественник этилена переходит по ксилеме из затопленных корней в стебли. Действие этилена Из эффектов, вызываемых этиленом, известны главным образом его влияние на созревание плодов и связанное с ним ускорение дыхания, наблюдаемое у некоторых растений Подобно АБК, этилен действует как ингибитор роста, и в некоторых случаях он способствует опадению плодов и листьев
-
Этилен Практическое применение этилена Этилен вызывает зацветание ананасов и стимулирует созревание томатов и цитрусовых. Чтобы замедлить созревание плодов, их очень часто хранят в бескислородных условиях, а созревание контролируют, вводя этилен с кислородом. Промышленность выпускает препарат "этефон", который во время обработки им растений распадается с выделением этилена; это соединение применяют для стимуляции вытекания латекса у каучуконосов.
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.