8.2. Принципи регуляції росту і розвитку

Закономірність росту, встановлена Ю.Саксом (1983), у вигляді S-подібної кривої, підтверджена численними даними інших учених і є одним з найбільш обгрунтованим і важливим біологічним принципом.

Спроби пояснити загальний хід росту організму шляхом виявлення процесів, хід яких відповідає кривій росту, не привели до визначення певних молекул органічної речовини, яка була б здатна забезпечити процеси новоутворення живого. Серед хімічних сполук, які входять до складу цитоплазми (цукри, амінокислоти, аміди, органічні кислоти, жири) або виникають у процесах життєдіяльності, немає таких, що здатні забезпечити саморозмноження. Білки (протеїни і протеїди) виділяються серед інших сполук особливістю хімічного складу і різноманітністю фізіологічної ролі, вони не мають здатності до саморозмноження. Єдиною групою речовин, у яких є така здатність, можна вважати нуклеопротеїди. У процесі розвитку клітин постійна структура ДНК забезпечує послідовні зміни РНК і білків, що приводять до морфологічної диференціації.

Фізіолого-біохімічні реакції, які забезпечують проходження ростових процесів, визначаються як механізми росту. Розрізняють первинні й вторинні механізми росту. До первинних відносять фізіолого-біохімічні реакції, що забезпечують початкові етапи ростового процесу (лаг-фаза) і фази прискореного росту (лог-фаза). Сюди ж належать електро-фізіологічні, гормональні й генетичні реакції, які запускають і підтримують нормальний хід росту клітин, тканин і органів.

Вторинні механізми росту – це фізіолого-біохімічні реакції, які беруть участь у нормальному ході росту, у процесі онтогенезу рослин. До них належать кореляції між органами, донорсько-акцепторні зв’язки, метаболічні координації між ростом та іншими фізіологічними процесами (фотосинтезом, транспортом, відкладанням запасних речовин та інші).

Ріст і розвиток визначаються спадковими (генетичними) особливостями й усією сукупністю процесів взаємодії рослинного організму з факторами навколишнього середовища. Вони взаємопов’язані і взаємозумовлені.

Генетичні фактори – генотип, є комплексом генів хромосом ядра і цитоплазматичних структур (пластиди, мітохондрії). Генотип містить повну інформацію про спадковість і може включати нові гени, які виникають шляхом мутацій, зумовлених низкою специфічних факторів. Реалізація генотипу у певних умовах навколишнього середовища є сукупністю зовнішніх і внутрішніх ознак і властивостей організму і визначається поняттям фенотипу.

Кількість генетичного матеріалу клітини (кількість хромосом, звичайно 2n) може бути змінена при дії іонізуючого випромінення, хімічних речовин, високої і низької температури. Кратне збільшення кількості хромосом у клітині називається поліплоїдією. При поліплоїдії можуть виникати клітини, у яких кожна хромосома потроєна (3 n), збільшена у 4 рази (4 n) і т. ін. Організми зі збільшеним набором хромосом називають поліплоїдними. У них нерідко спостерігається збільшення розмірів клітин, окремих органів, усієї рослини або зміна фаз онтогенезу, хімічного складу.

Рослинні організми гібридного походження можуть відрізнятися прискореним ростом, збільшенням розмірів, підвищеною плодючістю, – це явище гетерозису. У наступних поколіннях названі ознаки не зберігаються. Ч. Дарвін вважав, що гетерозис зумовлений підсиленням обміну речовин внаслідок об’єднання у заплідненій яйцеклітині генетичного матеріалу батьківських форм. Існує декілька гіпотез пояснення гетерозису. Суть їх зводиться до того, що гетерозис забезпечується гетерозиготністю гібрида, його генетичним і біохімічним збагаченням, які і визначають підсилення обміну речовин і енергії.

Використання гетерозису у рослинництві дозволяє підвищити урожайність багатьох культур (зернових, овочевих і технічних). Гетерозисні гібриди кукурудзи і цукрового буряку формують урожаї на 10–30 % вищі, ніж звичайні сорти.