Понятие об онтогенезе растений

4. Этапы онтогенеза высших растений

Онтогенезом называют индивидуальное развитие организма от зиготы или вегетативного зачатка до естественной смерти. В ходе онтогенеза реализуется наследственная информация организма – его генотип – в конкретных условиях окружающей среды, в результате чего формируется фенотип, то есть совокупность всех признаков и свойств данного индивидуального организма. Онтогенез включает в себя все жизненные процессы и продол­жается у разных растений от 10—14 дней до 3—5 тыс. лет. По про­должительности жизни растения делят на эфемеры, однолетние, двулетние и многолетние (секвойи — до 5 тыс. лет).

Независимо от продолжительности жизни все растения можно разделить на две группы: моно- и поликарпические. Монокарпическими (греч. mono — один, karpos — плод) называ­ются растения, цветущие и плодоносящие один раз в своей жизни (эфемеры, однолетние растения, дву­летние растения (мокровь, свекла) и некоторые многолетние, на­пример мексиканские агавы, бамбук) Наступление плодоношения у таких организмов приводит к их быстро­му старению и отмиранию. Поликарпические расте­ния — это растения, плодоносящие много раз в жизни.

Онтогенез дискретен, т. е. его можно разделить на отдельные этапы, проходящие последователь­но один за другим. В онтогенезе цветковых растений выделяют 5 этапов: эмбриональный, ювенильный (молодости), зрелости, раз­множения (генеративный) и старости (сенильный).

1.Эмбриональный этап — это период образования зародыша и семени, который начинается со слияния яйцеклетки и спермия и образования зиготы на материнском растении. Зародыш состоит из меристематических тканей и питается гетеротрофно, т. е. за счет питательных веществ, поступающих из материнского растения. У цветковых растений зигота делится поперек, образуя материнскую клетку суспензора (нижняя клетка) и будущий проэмбрио (верхняя клетка). В суспензорной части образуется подвесок, продвигающий зародыш вглубь эндосперма. На стадии глобулы зародыш имеет шаровидную форму. Далее у двудольных синхронно растут две семядоли, что приводит к стадии сердечка, а затем торпедо. У некоторых растений на эмбриональной стадии формируются уникальные органы (например, щиток, колеоптиль или гаустория). Эмбриональный этап заканчивается полным формированием семян и переходом их в состояние покоя.

2. Ювенильный этап (или молодость) — это период от прорастания семени до начала заложения первых цветков. Прорастание семени происходит при наступлении благоприятных условий после перио­да покоя. Оно является возобновлением роста в результате поступ­ления в семя воды и его набухания. Содержащиеся в семени фер­менты активизируются, а также синтезируются новые ферменты. В процессе своего формирования проросток постепенно пе­реходит с гетеротрофного на автотрофное питание.

Для ювенильных растений характерна максимальная актив­ность всех физиологических функций, поэтому растения в это вре­мя обладают минимальной устойчивостью. У молодых растений большая способность к корнеобразованию: черенки, срезанные в этот период онтогенеза, легко укореняются, что с давних пор ис­пользуется в садоводстве и лесоводстве. На этом этапе у растения образуются только вегетативные органы: листья, стебли, корни.

3. Зрелость — период формирования репродуктивных органов расте­ния от заложения первого цветка до первого оплодотворения. Зало­жение цветков тормозит рост вегетативных органов.

В определенный этап онтогенеза верхушечная меристема побега начинает вместо листьев, междоузлий формировать цветки или со­цветия. Однако она должна быть индуцирована для перехода к ге­неративному развитию. Внешними индукторами этого процесса являются температура, свет, продолжительность дня и ночи, вода, элементы минерального питания.

У некоторых растений способность к заложению цветков, т. е. переход к этапу зрелости, появляется лишь после действия на них пониженных температур в течение определенного времени. Уже в старину люди знали, что злаки делятся на двулетние и однолетние.

Однолетние злаки колосятся в первый год и называются яровыми, а двулетние — только после перезимовки и называются озимыми.

Свойство озимых однолетних и двулетних растений ускорять переход к заложению цветков после действия на них пониженных температур в течение определенного времени назвали яровизацией. Продолжительность периода охлаждения и эффективные тем­пературы зависят от вида и даже разновидности растений. У боль­шинства растений этот период составляет 1—3 мес, у других— от нескольких дней до двух недель. Для сельдерея, хризантемы, плеве­ла многолетнего, гравилата и левкоя достаточно 1 —2-дневного ох­лаждения.

В зависимости от реакции на длину дня, растения делятся на короткодневные, переходящие к цветению только тогда, когда день короче ночи (день составляет 8—12 ч в сут) — рис, кукуруза, просо, соя, сахарный тростник, хлопчатник, сорго; длиннодневные ( день не менее 16—18 ч/сут) — пщеница, ячмень, овес, горчица, свекла, лен, шпинат, клевер,укроп; растения, нуждающиеся в чередовании разных фотопериодов, а также нейтральные по отношению к длине дня (гречиха, горох, фасоль, томаты).

Продолжительность дня или ночи (фотопериод) воспринимает листовая пла­стинка. Основную роль в восприятии фотопериода играет фитохром, а изме­нения, в результате которых начинается заложение цветков, проис­ходят в меристеме — ближайшей к листу точке роста.

Длинно- или короткодневность растений зависит от географиче­ского происхождения вида или сорта. Длиннодневность выработалась у растений в связи с пере­зимовкой, короткодневность — в связи с периодическими засухами или тропическими ливнями. Длиннодневные растения распространены, в основном, в умеренных и приполярных широтах, короткодневные – в субтропиках.

Источник

42. Понятие об онтогенезе, росте и развитии

Онтогенез (жизненный цикл), или индивидуальное разви­тие, — комплекс последовательных и необратимых изменений жизнедеятельности и структуры растений от возникновения из оплодотворенной яйцеклетки, зачаточной или вегетативной почки до естественной смерти.

По продолжительности онтогенеза сельскохозяйственные рас­тения делят на однолетние, двулетние и многолетние.

Определение роста и развития.

Для характеристики онтоге­неза растений используют термины «рост» и «развитие». Рост и развитие интегрируют все физиологические функции и вза­имодействие растительного организма с внешней средой.

Рост — новообразование цитоплазмы и клеточных структур, приводящее к увеличению числа и размеров клеток, тканей, органов и всего растения в целом.

Развитие — качественные изменения живых структур, обусловленные прохождением орга­низмом жизненного цикла.

Процессы роста и развития тесно взаимосвязаны.

Показателем темпов развития служит переход растений к репродукции. Пока­затели темпов роста — скорость нарастания массы, объема, размеров растения.

Однолетние и двулетние сельскохозяйственные растения от­носятся к группе монокарпических, однократно плодоносящих растений и после плодоношения погибают.

У поликарпических расте­ний плодоношение повторяется ряд лет.

Вегетативный и репродуктивный периоды. В течение первого периода интенсивно накапливается вегетатив­ная масса, усиленно растет корневая система, происходят куще­ние и ветвление, закладываются органы цветка. Репродуктивный период включает цветение и плодоношение.

Этапы органогенеза растений.

Куперман (1955) выделила 12 этапов органогенеза, отражающих морфофизиологические процессы в онтогенезе растений.

Установлено, что на I-II этапах происходит дифференциация вегетативных органов, III — IV- дифференциация зачаточного соцветия, на V- VIII — формирование цветков, на IX — оплодотворение и обра­зование зиготы, наX-XII- рост и формирование семян.

Основные возрастные периоды. В онтогенезе растений выделяют пять этапов: эмбриональный — об­разование зиготы; ювенильный- прорастание зародыша и обра­зование вегетативных органов; зрелость- появление зачатков цветков, формирование репродуктивных органов; размножение (плодоношение) — однократное или многократное образование плодов; старение — преобладание процессов распада и малоактивности структур.

43. Фитогормоны как факторы регуляции роста и развития растений

Рост обусловлен наследственностью и управляет­ся с помощью специфических физиологически актив­ных веществ — фитогормонов и ингибиторов.

Первые вызывают ускорение роста и, как правило, развития, вторые, наоборот, ограничивают, тормозят рост. Боль­шую роль в регуляции роста растений с помощью фитогормонов играет их концентрация.

В больших кон­центрациях фитогормоны могут действовать как инги­биторы.

Фитогормоны — соединения, с помощью которых осущест­вляется взаимодействие клеток, тканей и органов и которые в малых количествах необходимы для запуска и регуляции физио­логических и морфогенетических программ растений. Выделяют пять основных групп фитогормонов: аук­сины, гиббереллины, цитокинины, абсцизины, этилен.

Фитогормоны имеют следующие общие черты:

• это сравни­тельно низкомолекулярные органические соединения;
• они вырабаты­ваются растением;
• действие проявляют в очень низких концент­рациях (10 -13 — 10 -5 моль/л);
• как правило, образуются в одной части растения, а действуют в другой, куда транспортируются;
• образуются в отдельных частях растения, но распространяются по всему организму, составляя своеобразное гормональное поле;
• регулируют крупные морфогенетические и физиологические про­граммы и подпрограммы;
• регулируют рост растений и эндоген­ные вещества негормональной природы.

Ауксины — соединения преимущественно индольной природы.

Ауксин ре­гулирует формирование проводящих пучков, обусловливает явле­ния фото- и геотропизма у растений, связанные с несимметрич­ностью его распределения.

Цитокинины — производные 6-аминопурина.

Влияние на рост клеток

Гиббереллиныявляются тетрациклическими карбоновыми кис­лотами — гибберелловая кислота (ГА) и другие гиббереллины.

Регуляция роста растений

Абсцизовая кислота (АБК) и ее производные — соединения терпеноидной природы.

Абсцизовая кислота является ингибитором широ­кого спектра действия, делает возможным реализацию активнос­ти других фитогормонов.

Этилен образуется в любом органе растения.

Этилен.Газ этилен (СН₂ = СН₂) в низких концентрациях

обладает сильным морфогенетическим действием на растения.

Источник