6. Методы учета скорости роста

1. Измеряют приросты отдельных зон органов растений в определенные промежутки времени с помощью линейки и специальных приборов, измеряющих длину, объемы, массу и т.д. Более точные наблюдения дает использование горизонтальных микроскопов, которые устанавливают на определенную точку растущей зоны стебля или корня и ведут наблюдения за ее изменением. Можно использовать метод меток, но он менее точен.

2. Рост корневых систем измеряют с помощью ризотронов, когда растения высаживают в большие контейнеры и наблюдают за появлением и ростом корневых окончаний через стеклянные стенки.

3. Возможно использование ризоскопов, или мини-ризотронов. В почву под углом вставляют прозрачную трубку из пластика или заполненный воздухом прозрачный мешок с источником освещения и датчиком видиокамеры. Данные анализируются с помощью компьютерной техники.

4. Метод монолитов, выкопка траншей или вертикальных колонок, но более рентабельным считается измерение корневых окончаний сканированием лазерным лучом помещенных на воду корней. Анализ изображения проводят с помощью компьютера.

5. На основании различий физических свойств почвы и корней используют метод ядерного магнитного резонанса и измерения электропроводности.

6. Методы фото-и видио- и киносъемки широко распространены для учета прироста органов растений, а также для оценки цветения и оплодотворения.

Вычисляют абсолютную скорость роста (К) или прирост за определенный промежуток времени (минуту, час, сутки) по формуле

К = w₂ – w₁/ t₂ – t₁,

где w₂ и w₁ – соответственно исходный и конечный параметры отдельных органов растения за период t₂ – t_1.

Относительный или процентуальный рост (R), т.е. прирост, вычисленный в процентах исходного роста или массы растения (органа), определяют по формуле

R = (w₂ – w₀ : w₀) · 100,

где w₀ – исходный параметр.

Лекция № 2

Тема: Фитогормоны

План

1. Свойства фитогормонов

2. Фитогормоны активаторы: а) ауксины, б) гиббереллины, в) цитокинины

3. Фитогормоны ингибиторы: а) АБК, б) этилен, в) фенольные соединения

4. Фитогормоны и стресс

5. Взаимодействие фитогормонов

6. Механизм действия фитогормонов

7. Использование фитогормонов

1. Свойства фитогормонов

Фитогормоны — это соединения низкомолекулярной природой, с помощью которых осуществляется взаимодействие клеток, тканей и органов.

Свойства фитогормонов

1. Это низкомолекулярные органические вещества, вырабатываемые растением.

2. Образуются в одной части растения, а действуют в другой, так как легко транспортируются и распространяются по всему организму.

3. Действуют в очень низких концентрациях (10^-3 – 10^-5 моль/л.).

4. Обладает ростовым и формообразовательным эффектом.

5. Регулируют крупные морфогенетические и физиологические программы в растении.

Фитогормоны могут быть как активаторы, так и ингибиторы. Причем, активаторы, взятые в ничтожно малых количествах, могут выступать как ингибиторы.

2. Фитогормоны активаторы

1. Ауксины

2. Гиббереллины

3. Цитокинины

А) Ауксины — это соединения индольной природы ИУК (индолил уксусная кислота) и ее производные.

Образуется по схеме:

ФЕП

Эритрозо-4 фосфат → шикимовая кислота → триптофан → ауксин (ИУК)

Образование ИУК усиливается под действием гиббереллина и уменьшается под влиянием этилена и хлорхолинхлорида, а также может распадаться под влиянием ультрафиолетовых лучей.

Ауксины образуются в верхушечных меристемах стебля (главного побега), корня, а также в молодых листьях, прорастающих или формирующихся семенах.

Содержание колеблется от 1 до 100 мг/кг сырой массы. Больше всего ИУК в растущих почках и листьях, в пыльце и формирующихся семенах.

Транспортируются ауксины вниз по стеблю (строго полярно) от кончика побега к кончику корня. Такой транспорт называют базипитальный. Ауксины транспортируются активно (с затратой АТФ). Транспорт идет по флоэме, а также по симпласту и апопласту со скоростью 5-15 мм/ч.

Физиологическая роль: Ауксины оказывают стимулирующее действие на все 3 фазы роста клеток, что приводит к образованию корней, камбиальной активности и образованию каллуса. Стимулируют образование корней на листовых и стеблевых черенках. Ускоряют синтез ДНК, РНК, белков и др. веществ.

Гормон влияет на энергетический обмен. Повышает интенсивность фотосинтеза и дыхания за счет активации аскорбатоксидазы, также повышается выход АТФ за счет усиления сопряжения окисления с фосфорилированием. В присутствии ауксина усиливается поступление воды в клетки, а также возрастает активность гидролитических ферментов, что приводит к превращению запасных веществ в более простые формы. Это стимулирует прорастание семян.

Транспорт ауксинов от кончика побега до кончика корня способствует его распространению по растению и обеспечивает полярный рост и морфогенез растений, а также обеспечивают коррелятивное взаимодействие между органами растения в период роста, транспорт и распределение веществ по растению, за счет их аттрагирующей способности.

Ауксины стимулируют рост верхушечной или апикальной почки, вызывая апикальное доминирование, что обеспечивает активный рост главного побега, а пазушные почки тормозятся в росте.

Регулируют двигательную реакцию листьев цветков и усиков растений. Вызывают тропические изгибы.

Регулируют опадение листьев, завязей и плодов.

Тормозят переход к цветению у короткодневных растений и стимулируют у длиннодневных. Сдвигают пол растения в женскую сторону, вызывают партенокарпию (образование бессемянных плодов).

Гиббереллины – это тетрациклические карбоновые кислоты — гибберелловая кислота (ГА) и др. гиббереллины.

Образуются по схеме:

Ацетил~КоА → мевалоновая кислота → гиббереллин.

Синтезируются в интенсивно растущих апикальных стеблевых почках растений, в хлоропластах листьев, в формирующихся семенах, в зародыше прорастающих семян. Более интенсивно гибберелины образуются при действии света. В условиях длинного дня их количество выше. Содержание колеблется от 0,01 до 1,4 мг/кг сырой массы. Транспортируются пассивно как вверх, так и вниз, т.е. по флоэме и ксилеме, но преимущественно транспорт идет акропетально, т.е. вверх из прорастающих семян к надземной части. Скорость транспорта 5 см/ч.

Физиологическая роль: стимулируют деление и растяжение клеток апикальных и интеркалярных меристем.

Ускоряют цветение длиннодневных растений, на зацветание короткодневных растений не действуют.

Смещают пол растения в мужскую сторону (тыквенные, конопля). Выводят семена, клубни и луковицы из состояния покоя, поэтому гиббереллины используют для стимуляции прорастания свежеубранных клубней картофеля при повторной культуре. Вызывают партенокарпию (развитие бессемянных плодов у томата, перца, винограда и т. д.). Обработка гиббереллином задерживает старение плодов цитрусовых, восстанавливает их зеленую окраску.

Повышают интенсивность фотосинтеза, усиливают дыхание и поглощение NPK.

Цитокинины — это производные пурина (в частности аденина).

Предшественником цитокинина служит пурин и мевалоновая кислота.

Образуются в апикальной меристеме корней, а также в молодых листьях и почках, в развивающихся плодах и семенах.

Передвигаются с пасокой по сосудам ксилемы из корней в надземные органы со скоростью 10-50 см/ч.

Физиологическая роль: участвуют в делении и растяжении клеток, но только в присутствии ауксина. Стимулируют образование и дифференциацию генеративных органов. Снимают апикальное доминирование и стимулируют рост боковых побегов и пазушных почек. Выводят семена, клубни, спящие почки из состояния покоя, стимулируют прорастание семян. Выполняют аттрагирующую функцию, т. е. притягивают питательные вещества. Задерживают процесс старения растительной ткани, особенно листьев. Активируют процессы новообразований (синтез хлорофилла, РНК, ДНК, белков), что ведет к активации обмена веществ.