Регуляция роста и онтогенеза

В растении функционирует система, регулирующая процессы роста и развития растения на трех уровнях его организации:

внутриклеточном, межклеточном и организменном. Внутрикле­точный уровень включает системы генетической, ферментной и мембранной регуляций. Межклеточный уровень включает трофи­ческую, гормональную и электрофизиологическую системы регу­ляций. Эти регуляции очевидны при культивировании клеток и органов растений. Так, для обеспечения их роста в питательную среду обязательно включают трофические и гормональные фак­торы, поступающие обычно из других органов целостного расте­ния. Организменный уровень регуляции, кроме названных, вклю­чает также систему фитохрома, участвующую в регуляции многих ростовых процессов в растениях и семенах.

У адаптированных к конкретному региону растений системы регуляции обеспечивают цветение растений в наиболее благо­приятное время года, образование достаточной массы вегетатив­ных органов (корней, листьев) для обеспечения процессов фор­мирования семян и плодов, а также окончание активной вегета­ции до наступления холодов. Растение обладает способностью измерять время, имеет биологические часы, позволяющие ему оптимизировать время наступления и успешный ход репродук­тивного периода.

Полагают, что измерение времени осуществляется в организ­ме по типу песочных часов благодаря процессам накопления растением определенной массы, числа метамеров, какого-то ве­щества, гормона или соотношения гормонов. Так, растения переходят к образованию цветочных зачатков только после обра­зования определенного для каждого вида (сорта) числа листьев. Возможно также измерение времени растением по принципу маятника осциллятора, по ритмическим колебаниям каких-то физиологических процессов, которые мало зависят от внешних условий.

По М. X. Чайлахяну (1988), в растениях имеются два типа регуляций, влияющих на переход растений от этапа молодости к зрелости, — автономный и индуцированный. Автономная регуля­ция (возрастной контроль) проявляется в переходе растений в цветочно-спелое состояние лишь в определенном возрасте. У большинства яровых зерновых цветочно-спелое состояние насту­пает при наличии у растений нескольких листьев.

У плодовых деревьев оно наступает через 4—5 лет и более.

Переход к цветению связывается с накоплением определенно­го количества и качества питательных веществ. По Г. Клебсу (1905), переход растений к цветению определяется отношением углерода к азоту. Зацветанию растений способствуют условия, вызывающие накопление Сахаров, а вегетативное состояние под­держивают условия, способствующие накоплению азотистых ве­ществ. У плодовых деревьев кольцевание ускоряет образование цветочных почек. В переходе к цветочно-спелому состоянию важную роль играет накопление гормональных веществ в побе­гах, что объясняет определенную последовательность в зацвета­нии побегов разных ярусов.

Индуцированная регуляция достижения цветочно-спелого со­стояния вызывается определенными внешними факторами (све­том, температурой и др.). Особое значение для многих видов растений имеет воздействие температуры (яровизация) и фотопе­риода (фотопериодизм). Следует вспомнить о значении света для регуляции процессов жизнедеятельности растения в онтогенезе. В семени и проростке имеются системы, воспринимающие дей­ствие света разной интенсивности и качества (фотоморфогенез).

При прорастании семени проросток движется к источнику света (фототропизм). Далее формируются органы автотрофного питания (фотосинтез). Закладка генеративных органов многих растений зависит от длины светового дня (фотопериодизм). В поле, теплицах и фитотронах необходимо создавать благоприят­ные условия для лучшей реализации потенциальной продуктив­ности растений, что невозможно без учета наличия сложной системы регуляции процессов их роста и развития.