Регуляция жизненных процессов у растений

Регуляция жизненных процессов у растений

10 класс профиль

Вечёрко Татьяна Анатольевна- учитель биологии и химии

Условия среды, необходимые для процессов жизнедеятельности растительного организма

Для дыхания

Для питания

Для роста

• Свет
• Вода
• Углекислый газ
• Минеральные вещества
• Органические вещества

Кислород

Естественные гормоны роста

Формы движения растений.

Для высших растений характерны два основных способа движения: тропизмы и настии.

• Тропизмы (от греч. τροπος — поворот, направление) - это ответные реакции растений на различные односторонние воздействия раздражителей внешней среды (свет, земное притяжение, химические вещества и др.) заключаются в направленных ростовых и сократительных движениях (изгибах) органов растения, приводящих к изменению его ориентации в пространстве.
• Бывают:

положительный тропизм , а если оно изгибается в противоположную сторону от раздражителя, то это отрицательный тропизм .

В основе тропизма лежит одно из свойств цитоплазмы клетки — её раздражимость , как ответной реакции на различные факторы внешней среды .

Тропизмы - от вида раздражителя.

Хемотропизм вызывает движение растений под влиянием химических соединений. Наиболее яркий пример хемотропизма — рост корней в сторону больших концентраций питательных веществ в почве.

Аэротропизм — ориентировка в пространстве, связанная с неравномерным распределением кислорода. Аэротропизм свойствен в основном корневым системам.

Тигмотропизм — реакция растений на одностороннее механическое воздействие. Тигмотропизм свойствен лазающим и вьющимся растениям.

У некоторых растений наблюдают термотропизмы и гидротропизмы.

Фототропизм , или гелиотропизм вызывает направленный изгиб растения к источнику света. Этот изгиб имеет химическую природу. Под влиянием фитогормона ауксина на теневой стороне деление и рост клеток интенсивнее по сравнению со световой стороной, где ауксина меньше и рост клеток замедлен. В связи с этим растение изгибается в сторону клеток медленно растущих, то есть к свету. У стеблей наблюдается положительный фототропизм, корней — отрицательный, листьев — поперечный. Примером поперечного гелиотропизма, который свойствен, скажем, листьям растений, живущих в засушливых зонах, например, листьям эвкалиптовых деревьев. В солнечный день эти листья поворачиваются ребром и пропускают солнечные лучи мимо себя так, что найти тень в эвкалиптовой роще является нелегкой задачей. Такие деревья демонстрируют, так сказать, «обратный эффект жалюзи». Благодаря положительному фототропизму растения образуют листовую мозаику, то есть листья в пространстве располагаются так, чтобы максимально использовать свет.

Отрицательный фототропизм

Рис.1. Отрицательный фототропизм корней гречихи.

• У корней можно хорошо подметить при проращивании семянок гречихи между двумя стеклами на пропускной бумаге. Со всех остальных сторон стекла прикрываются черной фотографической бумагой. При резко одностороннем освещении корни проростков сильно отклоняются от света, а стебли – к свету (рис.1). Понятно значение для растений положительного и отрицательного фототропизма. Зеленым стеблям и листьям нужен свет для усвоения углерода. Многие цветки обладают положительным фототропизмом; так, соцветия подсолнечника и череды до распускания корзинок все время поворачиваются к солнцу. Благодаря отрицательному фототропизму боковые корни растений, отклоняясь от света, зарываются в землю. Выращивая растения в темноте, можно наблюдать появление боковых корней на поверхности земли

1) растение толстянка (её листья и стебель) обладает положительным фототропизмом;

2) фактором, вызывающим положительный фототропизм, является солнечный свет

Геотропизм

Геотропизм связан с воздействием на растения силы тяжести Земли. При положительном геотропизме рост главного корня направлен строго вниз по направлению к центру Земли, что связано не только с деятельностью гормонов, но и с особыми крахмальными зёрнами в корневом чехлике, выполняющим роль статолита. Отрицательный геотропизм характерен для главного стебля.

У корня растения толстянки наблюдается положительным геотропизмом; а у стебля растения толстянки наблюдается отрицательный геотропизмом

фактором, вызывающим данные геотропизмы, является земное притяжение.

Наблюдение геотропизма у проросшей луковицы репчатого лука

Луковица репчатого лука находилась на столе в горизонтальном положении (донцем вбок) в течение 10 дней.

Выводы: 1) у листьев проросшей луковицы лука наблюдается отрицательный геотропизмом и положительный гелиотропизм;

2) фактором, вызывающим геотропизм, является земное притяжение;

3) фактором, вызывающим положительный гелиотропизм, является солнечный свет.

Наблюдение геотропизма корней орхидеи Фаленопсис.

Вывод: у многих растений геотропизм нейтральный, в том числе и у орхидеи Фаленопсис .

Хемотропизм  

• Хемотропизм  — это изгибы, связанные с односторонним воздейст­вием химических веществ. Хемотропические изгибы характерны для пыльцевых трубок и для корней растений. Если пыльцу положить на предметное стекло в среду, содержащую сахарозу, и одновременно по­местить туда кусочек завязи, все пыльцевые трубки в процессе роста изогнутся по направлению к завязи.
• Корни растений изгибаются по направлению к питательным ве­ществам. Если питательные вещества не перемешаны со всей поч­вой, а распределяются отдельными очагами, корни растут по направ­лению к этим очагам. Такая способность корней определяет большую эффективность гранулированных удобрений. Корни растут по на­правлению к отдельным гранулам, содержащим питательные веще­ства. При таком способе внесения питательных веществ создается также повышенная концентрация их около корня, что обусловливает их лучшую усвояемость.

• Гидротропизм  — это изгибы, происходящие при неравномерном распределении воды. Для корневых систем характерен положитель­ный гидротропизм.

• Аэротропизм  — ориентировка в пространстве, связанная с нерав­номерным распределением кислорода. Аэротропизм свойствен в ос­новном корневым системам.

• Тигмотропизм  — реакция растений на одностороннее механическое воздействие. Тигмотропизм свойствен лазающим и вьющимся растениям.

Настии , или настические движения (от др.-греч. σπαθητός — уплотнённый) — движения дорсовентральных органов растений, которые обусловлены особенностями самого растения и проявляются при ненаправленном воздействии факторов окружающей среды (температура, свет и др.). В отличие от тропизмов, настии возникают в ответ на ненаправленные, рассеянные в окружающей среде раздражители (3,5).

Принято различать фотонастии , термонастии , хемонастии , никтинастии , сейсмонастии .

Фотонастии — движения, которые вызваны сменой освещенности.

Фотонастия Oxalis triangularis при снижении уровня освещённости складывает листья. В реальном времени процесс занимает около 90 минут.

Термонастии

• Движения, которые вызваны изменениями температуры. К примеру, цветки шафрана и тюльпана открываются и закрываются в ответ на изменение температуры окружающей среды. В тепле происходит ускорение роста внутренней стороны лепестков — и цветки раскрываются, а при холоде происходит ускорение роста их внешней стороны — происходит закрытие цветка.

Сейсмонастии

Движения, вызванные прикосновением, сотрясением и т.п Листья мимозы стыдливой и кислицы также могут складываться и при сотрясениях. Сейсмонастиями также являются движения тычиночных нитей и рылец в цветках растений, опыляемых насекомыми.

Настии принято разделять на положительные и отрицательные. По утрам, при ярком солнечном освещении открываются соцветия-корзинки одуванчиков, а при уменьшении освещённости происходит их закрытие (фотонастия). Цветки душистого табака раскрываются в вечернее время, при уменьшении освещённости. Это явление называется отрицательной фотонастией.

Никтинастии

Д вижения растений, связанные с комбинированным изменением, как освещенности, так и температуры. Такое комбинированное воздействие наступает при сменах дня и ночи. Примером служат движения листьев у ряда бобовых. Например, так называемый «сон листьев» клевера, кислицы, фасоли и некоторых других растений. Их листья являются закрытыми и направленными вертикально вверх в темноте и прохладном окружающем воздухе, а «открываются» в горизонтальное положение на свету и при тепле (фотонастии и термонастии).

Автонастии

• Самопроизвольные ритмические движения листьев, не связанные с изменениями внешних условий.

Тургорные движения

• Являются связанными с изменением тургора. К ним относятся никтинастические движения листьев. Так, для листьев многих растений также характерны ритмические движения, связанные с изменением тургора в клетках листовых подушечек.

Естественные гормоны роста

• Химическая координация у растений осуществляется так называемыми ростовыми веществами , которые можно считать аналогом гормонов животных.
• Они регулируют процессы роста, цветения, созревания плодов и семян, а также процесс старения растения.
• Растительные гормоны более эффективны в низких концентрациях, так как при этом они меньше разрушаются в растениях.
• Ростовые вещества часто действуют совместно, усиливая индивидуальный эффект ( синергизм ) или действуя в противоположных направлениях, так что ответная реакция определяется балансом между данными веществами ( антагонизм ).

Феномен роста Феномен роста

Основные классы ростовых веществ

Гормоны роста

Ауксины

Гиббереллины

Цитокинины

Абсцизовая

Этилен

кислота

Действие гормонов

Гормон

Ингибирует

Ауксин

Стимулирует

замедляет развитие боковых почек, при высокой концентрации замедляет рост корня, предотвращает преждевременное опадание плодов

Смесь ауксина и гиббереллина

в низкой концентрации - рост придаточных корней

подавляет верхушечный рост, ограничивает развитие боковых почек

Флориген

Цитокинин

рост стебля ; перераспределение ауксина является причиной фототропизма.

Абсцизовая кислота

цветение

задерживают старение листа

развитие боковых почек, рост плодов, вызывает партенокарпию (бескосточковые плоды)

поддерживает покой семян, закрывает устьица в условиях стресса

Гибберелловая кислота

опадание листьев

ингибирует цветение у растений короткого дня

Этилен

прорастание семян, стимулирует цветение у растений длинного дня

Созревание замедляется при хранении плодов в бескислородной среде

цветение (плодоношение) у растений нормального дня

Влияние ауксинов на растение

Ауксины вызывают фототропизм

Индолилуксусная кислота

Влияние гиббереллинов

• Гиббереллины (например, гиббереллиновая кислота) также вызывают рост растения путём растяжения клеток (особенно в присутствии ауксина).
• Кроме того, в прорастающих семенах они способствуют расщеплению крахмала, продукты которого используются для роста. Механизм действия гиббереллинов до сих пор не выяснен.

Слева – контрольное растение

Цитокинины

Цитокинины стимулируют деление клеток в растущих побегах, способствуют росту плодов, замедляют процессы старения листьев, выводят из состояния покоя семена и почки.

Механизм действия этих веществ ещё не изучен.

Цитокинины применяются для повышения срока хранения зелёных овощей (капуста, салат) и срезанных цветов.

Кинетин

Абсцизовая кислота- гормон стресса

Образуется в листьях, стеблях, плодах и семенах и транспортируется по флоэме. Она ингибирует рост растений, стимулирует закрывание устьиц и опадание листьев.

Высокая концентрация абсцизовой кислоты полностью останавливает рост. Механизм её действия неизвестен. Абсцизовой кислотой иногда опрыскивают деревья, чтобы вызвать одновременное опадение плодов.

Этилен – газообразный растительный гормон (С 2 Н 4 )

Влияние гормонов на части растения

гибберелловая кислота

абсцизовая кислота

ауксин и гиббереллин

цитокинин

ауксин

Использование феноменов роста человеком

• Регуляция цветения позволяет получать цветы в несезонное время
• Искусственные ауксины вызывают гибель широколистных растений (избирательные гербициды; это применяется, например, при обработке посевов зерновых или газонов), способствуют завязыванию плодов (нафтилуксусная кислота), вызывают другие эффекты.
• Искусственные гиббереллины получают из грибов и используют для выращивания бескосточкового винограда, применяют в пивоварении.
• Цитокинины применяются для повышения срока хранения зелёных овощей (капуста, салат) и срезанных цветов.
• Ауксины используют для замедления прорастания у заложенного на хранение картофеля.
• Гиббереллины защищают растения от грибковых заболеваний.