Тема 6. Рост и развитие растений

Развитие организма представляет собой процесс реализации генетической информации, имеющейся в зиготе, и включает становление многоклеточности, дифференциацию клеточных комплексов в многоклеточной системе и их последовательные морфогенетические изменения.

Рост растения — представляет собой одну из составляющих процесса развития и означает необратимое увеличение размеров, объема и массы, связанное с новообразованием элементов структуры организма. Он складывается из роста клеток, тканей и органов. Развитие растения — качественные изменения структуры и функций растения и его отдельных частей — органов, тканей и клеток, возникающие в процессе онтогенеза.

Общая закономерность роста — его неравномерность, или перио­дичность, обусловленная внутренними причинами. Вначале рост органа или всего растения происходит медленно, затем быстрее и потом снова замедляется. Нарастание общей массы органа или растения графически выражают в виде плавной S-образной кривой роста Ю.Сакса, а скорость роста, или прирост массы, в виде плавной более или менее симметричной кривой с одним максимумом. Аналогично изменяются и линейные размеры.

К числу важных внутренних факторов регуляции роста и развития растений относятся образующиеся в растении химические соединения с высокой физиологической активностью, называемые ростовыми веществами, или фитогормонами. Это ауксины, гиббереллины, цитокинины и ингибиторы роста (абсцизовая кислота и этилен). Для указанных веществ характерно образование в одних тканях и органах растения, в то время как их физиологическое действие, как правило, проявляется в других тканях-мишенях или органах (этилен является исключением). Физиологическое действие фитогормонов проявляется при чрезвычайно малых концентрациях. Фитогормоны — относительно низкомолекулярные органические соединения природного происхождения, запускающие слож­ную последовательность биохимических реакций, конечным про­явлением которых является изменение морфологии и (или) фи­зиологии ткани или органа. Они выступают посредниками между наследственно закрепленными функциональными программами и влиянием факторов внешней среды и должны как можно более гармонично приспосабливать состояние растений к внешним условиям, координируя разнообразные жизненные функции (рост, развитие, усвоение СО₂, Н₂О, устойчивость и др.) к неблагоприятным жизненным факторам.

В зависимости от физиологического состояния растения, концентрации и соотноше­ния (баланса) фитогормонов, могут оказывать стимулиру­ющее или тормозящее действие на тот или иной физиологический процесс и общий уровень функциональной активности растения.

Фитогормоны влияют на клетки, которые обладают компетентностью к ним. Компетентность, т. е. способность специфически отвечать на воздействие гормона, определяется прежде всего наличием в клетках рецепторов фитогормонов. Предполагают, что первый этап взаимодействия гормона с клеткой включает образование гормон-рецепторного комплекса. Выделение и исследование рецепторов фитогормонов и определение функциональной роли гормон-рецепторного комплекса составляют в на­стоящее время одно из наиболее актуальных направлений в изу­чении механизма действия гормонов.

Синтезировано много искусственных регуляторов роста растений, которые широко применяют: при укоренении черенков и для нарушения или вызывания состояния покоя растений, для увеличения их размеров; получения партенокарпических (бессемянных) плодов, для подавления развития сорняков (гербициды); опадения листьев; ускорения опадения излишних завязей и предупреждения предуборочного опадения плодов (дефолианты) и предуборочного подсушивания растений на корню, ускоряющего их созревание и облегчающего машинную уборку урожая (десиканты).

На рост и развитие растений влияют внешние факторы: интенсивность и спектральный состав света, продолжительность дня и ночи, температура и влажность воздуха и почвы, органические и минеральные удобрения.

Взаимодействие внешних и внутренних факторов обеспечивает путь развития организма, который подчиняется схеме адаптивной реакции:

стимул→восприятие →передача→реакция→адаптация.

Специфическое сочетание гормональных, трофических факторов и физико-химических условий индуцирует запуск (развертывание) определенных генетических программ во времени (определенной последовательности), формообразование и адаптацию растительного организма к конкретным условиям существования, что в итоге обеспечивает устойчивое развитие и размножение организма.

Развитие — авторегулируемый процесс реализации генетической информации. Однако морфогенез у растений очень пластичен, что создает основу для их адаптации к изменениям условий окружающей среды в широком диапазоне.

Таким образом, рост и развитие – это процессы, которые протекают по генетически заданной программе, координируются фитогормонами и модифицируются факторами внешней среды.