Особенности роста различных органов растения

1. Понятие о росте и развитии растений.

В результате процессов водообмена, минерального питания, фотосинтеза, дыхания, обмена веществ и энергии, протекающих в растении, оно (растение) растет и развивается. Рости и развитие являются важнейшими проявлениями жизнедеятельности растения. Под ростом понимается необратимое увеличение размеров, массы растения, обусловленное новообразованием органов, тканей, клеток, отдельных клеточных органелл.

Развитие – ход генетически обусловленных качественных биохимических, физиологических, морфологических изменений, происходящих в растении в течение его жизни – онтогенеза. Развитие – это структурные и функциональные изменения организма. Процессы роста и развития тесно взаимосвязаны, взаимозависимы. Не может быть роаста без развития и – наоборот. Например, при недостатке освещения, нормальной водообеспеченности, обильном азотном питании, быстрый рост сопровождается медленным развитием. А при интенсивном освещении, высокой температуре и недостаточном водообеспечении, быстрое развитие растений сопровождается медленным ростом.

Особенностями роста и развития каждого растения определяется его способность использовать условия его жизни.

В целом же характер роста и развития зависит, в первую очередь от генетических фаторов.Они определяют такие признаки как одно- двух- и многолетность, тип скороспелости, общую продуктивность, устойчивость к стрессорам (неблагоприятным факторам) и др. Однако, реализация потенциальных возможностей растения, обусловленного его генетической природой, во многом зависит от внешних условий, в которых оно развивается.

2. Клеточные основы роста.

Рост и развитие организма начинается с серии делений оплодотворенной яйцеклетки – зиготы. В результате и появляются различные ткани, органы.

В основе роста растений, его тканей, органов лежит увеличение числа и размеров клеток, т.е. их рост. Каждая клетка растения в процессе роста проходит три фазы:

Эмбриональная фаза проходит в зонах нарастания, состоящих из клеток меристемы. Верхушка побега (до 30 см), прикрыта почкой. Верхушка корня прикрыта (защищена) чехликом. Каждая клетка возникает в результате деления из другой эмбриональной клетки. Толчок к делению – изменение ядерно-плазматического отношения. Рост – за счет увеличения массы протоплазмы. В таких клетках вакуолей нет. В морфологически нижней части зоны нарастания эмбриональные клетки переходят во вторую фазу – фазу растяжения. В этой фазе клетки перестают делиться. Появляются вакуоли за счет тургора – растяжения. Клетка увеличивается в 50-100 раз. Рост идет, главным образом, за счет увеличения объема. Клетки лишены индивидуальных особенностей. Эти особенности проявляются в третьей фазе – дифференцировки. Химические, физиологические, анатомические особенности, что приводит к формированию из разных клеток разных тканей. Рост идет, главным образом, за счет утолщения клеточной оболочки.

3. Типы роста органов растений.

Различным органам растения свойственны разные типы роста. Это зависит от расположения зоны нарастания. Этим рост растения отличается от роста животных. Существуют следующие типы роста:

1. Апикальный (верхушечный) апекс. 2 -30 см – до 50 – побег. Корень примерно 10 мм.
2. Базальный.
3. Интеркалярный (вставочный). Бамбук.
4. Латеральный (боковой).
5. Каллусный (раневой).

В результате изменений, происходящих на клеточном уровне, формируется внешний облик растения. Этот процесс называется формообразование или морфогенез. Он включает в себя процессы роста и развития клеток (цитогенез), тканей (гистогенез) и органов (органогенез), которые генетически запрограммированы и скоординированы между собой.

Морфогенез = цитогенез + гистогенез + органогенез

Апикальные меристемы надземных побегов и корня представляют собой не только образовательные ткани, из которых формируется весь растительный организм, но и главные координирующие (доминирующие) центры, влияющие морфогенетические процессы в целом растении. В результате апикального доминирования, т.е. торможения роста боковых побегов, ствол деревьев растет немного быстрее, чем боковые ветви. Вследствие этого, деревья имеют более или менее конусовидную форму кроны.

Апикальное доминирование усиливается при боковом затенении и ослабляется при хорошем освещении. Это можно наблюдать на деревьях, растущих в лесу и на открытом месте. Процессы роста можно оценить количественно. Если измерить прирост массы, объема или высоты за единицу времени (сутки, вегетационный период), то получим величину, называемую «интенсивностью роста».

Если же проследить за интенсивностью роста отдельной клетки, ткани, органа или целого растения, то можно обнаружить общий характер их роста, который можно изобразить S – образной кривой роста.

Источник

Типы роста органов растения

Характерной чертой ростовых процессов растительных организ­мов является их локализация в определенных тканях — меристемах. Клетки меристемы делятся, дочерние клетки достигают размеров ма­теринской и снова делятся. Однако размер и объем меристем остают­ся постоянными. Это связано с тем, что большинство меристематических клеток через несколько делений (4—5) переходят к росту растяжением. Однако есть клетки, которые делятся в течение всей жизни органа. Таким образом, меристемы корня и стебля состоят из двух типов клеток, резко отличающихся по функциям и по способ­ности к делению. Меристематические клетки, расположенные на са­мом верху стебля или корня, не прекращают деления в течение все­го периода роста. Эту зону меристематических клеток называют покоящимся центром (для корня) или меристемой ожидания (для стебля). Более длительная способность к делению является следстви­ем меньшей частоты делений и большей длительности интерфазы. Одновременно данные клетки характеризуются и большей длитель­ностью митотического цикла. Вместе с тем эти клетки более устойчи­вы к неблагоприятным воздействиям. Так, в них реже возникают хро­мосомные аберрации, что очень важно для сохранения жизнеспособ­ности организма. Клетки меристемы ожидания стебля менее дифференцированы, что облегчает их последующую дифферен­циацию и имеет значение при переходе к образованию генеративных органов.

Меристемы различны по расположению в отдельных органах. Апикальные, или верхушечные, меристемы расположены в окончаниях (верхушках) стебля, растущих побегов и корня и обеспечивают вер­хушечный тип роста. Вставочные, или интеркалярные, меристемы, расположенные между двумя закончившими рост тканями, характер­ны для стебля (рост междоузлий у злака) и для некоторых листьев. Этим меристемам соответствует интеркалярный тип роста. Базальные меристемы расположены у основания органа и характерны для листьев, которые растут основанием. Наконец, существуют меристе­мы, обеспечивающие рост стебля в толщину, расположенные в стеб­ле между ксилемой и флоэмой (камбий).

Уже на первой фазе роста — фазе деления — клетки, находя­щиеся в нижней части меристемы, начинают дифференцироваться. В них постепенно накапливаются физиологические, а затем и морфо­логические различия. Эти различия обусловлены местоположением клетки, взаимодействием ее с другими клетками, а также той генети­ческой программой, которая в нее вложена. Вопрос о причинах диф­ференциации клеток — один из наиболее сложных вопросов биоло­гии. Все клетки данного организма обладают одинаковым геномом, а следовательно, все клетки обладают и одинаковыми потенциальными возможностями (тотипотентны). Однако эти потенциальные возмож­ности проявляются по-разному. Тотипотентность растительных кле­ток хорошо доказана на культуре изолированных тканей.

Культура изолированных тканей

Сущность метода заключается в том, что вы­деленные кусочки ткани или отдельные клетки выращивают на ис­кусственной питательной среде в стерильных условиях. Если полно­стью дифференцированную клетку изолировать, то в стерильных ус­ловиях на соответствующей питательной среде она снова начинает делиться и затем из нее может развиться целый растительный орга­низм. Так из одной, полностью дифференцированной клетки флоэмы, выделенной из корнеплода моркови или из клетки сердцевинной па­ренхимы табака, можно получить целое, полностью развившееся рас­тение. При выращивании клеток флоэмы моркови на питательной среде в стериль­ных условиях сначала удалось заставить их делиться и получить недифференцированную массу клеток — каллюс. Затем в этой массе клеток возникли очаги дифференциации. Процесс вторичной диффе­ренциации можно разделить на две фазы. Первая фаза — это образо­вание в массе однородных клеток очагов регенерационной меристемы и возникновение зародышевых структур, которые напоминают нас­тоящие и имеют зачаточную почечку и зачаточный корешок. Для то­го чтобы зародышевые структуры появились, необходимо добавление фитогормонов цитокининов. На второй фазе происходит рост этих зародышевых структур, но для этого необходимо добавить в пита­тельную среду ауксины. При этом в зависимости от соотношения ауксинов и цитокининов происходит преимущественный рост тех или иных органов.

В настоящее время ведутся исследования с изолированными про­топластами, которые выделяют путем разрушения клеточных стенок специальными ферментами. Из протопласта, изолированного из диф­ференцированной клетки мезофилла листа, получают целый расти­тельный организм. Рост и дифференциация и в этом случае зависят от соотношения гормонов в питательной среде.

Из этих опытов можно сделать несколько выводов: 1. Все клетки действительно имеют одинаковые потенциальные возможности, 2, Клетка, находящаяся в окружении других клеток, и клетка, вы­деленная из ткани, проявляют эти возможности по-разному. 3. Про­явление возможности клетки определяется внутренними и внешними условиями. Большое значение имеют гормоны. 4. В основе регуляции, дифференциации клетки лежит дифференциальная активность генома. 5. Не все клетки могут полностью проявить свои возможности. В некоторых случаях гены клетки настолько репрессированы, что эти возможности не проявляются. В этой связи гены клетки делятся на активные, потенциально активные и неактивные.

Источник