7. Явление покоя растительной клетки.

Покой – такое состояние целого растения или отдельных органов, когда отсутствует видимый рост. В покое могут находиться семена, почки, луковицы, клубни и корневища. Не надо представлять себе состояние покоя как полную остановку всех жизненных процессов. В период покоя, несмотря на отсутствие видимого роста, в почках часто функционируют меристемы, закладываются листья, а у некоторых растений – цветки. Покоящиеся органы дышат, в них идёт превращение запасных веществ, но скорость этих процессов мала. Так, в начале зимы в почках и ветках деревьев постепенно исчезает крахмал, накапливаются сахара или липиды, изменяется химический состав Клеток, что увеличивает устойчивость к низким температурам.

Покой может наступить в любое время года. Выделяют два типа покоя: вынужденный и глубокий.

Вынужденный покой - состояние, когда видимого роста нет из-за отсутствия в окружающей среде необходимых условий (пониженные температуры, отсутствие воды, недостаток кислорода, света). Достаточно создать нормальные условия, как вынужденный покой уйдёт.

Вынужденный покой, вызванный неблагоприятными условиями в период прорастания семян, называется вторичным. Вторичный покой - это приспособление к весенним переменным температурам.

Сигналом для перехода в состояние вынужденного покоя является продолжительность дня: в умеренной зоне - с наступлением коротких дней, у степных и тропических растений - длинных дней. Изменение продолжительности дня воспринимают листья. Выход из состояния покоя возникает, как правило, не под влияние света, а при улучшении тех самых условий, которые вызвали это приспособление (повышение температуры, влажности). Часто возобновление роста активируют колебания температуры.

Растения готовятся к переходу в состояние вынужденного покоя. Подготовка начинается до наступления неблагоприятных условий. Это позволяет растению повысить свою устойчивость перед наступлением зимы или засухи. Листопад - нормальный физиологический процесс, обусловливающийся образованием отделительного слоя в основании листьев.

В период подготовки к вынужденному покою в клетках изменяется химический состав мембран:

• ненасыщенные липиды заменяются на насыщенные, - что уменьшает проницаемость мембран в 20 раз;

• подавляется обмен веществ;

• увеличивается вязкость цитоплазмы;

• плазмолизам отходит от клеточной стенки, а плазмодесмы втягиваются внутрь протопласта;

• следовательно, нарушается связь между клетками и транспорт веществ.

Перед наступлением покоя часто увеличивается выделение веществ из клетки. В клетках накапливаются гормоны, ингибирующие рост. Благодаря пониженному содержанию воды и повышенному количеству запасных веществ покоящиеся органы и ткани растений обладают значительно большей устойчивостью против неблагоприятных условий, чем интенсивно растущие.

Значение вынужденного покоя - приспособительное ( во время покоя растение устойчивее к неблагоприятным факторам). Однако, если растение не прошло периода покоя, впоследствии темпы роста снижаются, ухудшается плодоношение.

Глубокий, или органический, покой - это отсутствие видимого роста, несмотря на благоприятные условия внешней среды, вызванное внутренними факторами. Например, клубни картофеля, георгин, луковицы и корневища находятся в покое и не прорастают в течение определенного времени даже в хороших условиях. Почки после короткого периода роста впадают в покоящееся состояние. Состояние покоя характерно и для тропических растений. Разные особи одного вида иногда переходят в состояние покоя неодновременно: оно дерево сбросило листья, а другое - зеленое. В тропиках также наблюдаются случаи, когда у одного и того же дерева один побег потерях все листья и перешёл в состояние покоя, на другом - листья распускаются, третий побег цветёт, а четвёртый - плодоносит.

Глубокий покой вызывается в основном внутренними, эндогенными причинами. У некоторых растений, например у орхидей, ясеня, в созревшем плоде зародыш недоразвит. В период покоя происходит формирование зародыша. Длительная задержка прорастания может быть вызвана особенностями семенной кожуры: твёрдые семена, непроницаемая кожура для воды или газов (отсутствие кислорода или накопление углекислого газа в семенах тормозит рост зародыша). Очень прочная кожура не разрывается при набухании семян, что мешает росту зародыша (нужны механические разрывы кожуры).

Накопление ингибиторов роста вселенном зародыше, в эндосперме, особенно часто в семенной кожуре или в мякоти плодов, тоже является причиной глубокого покоя. Продолжительность покоя зависит от скорости их разрушения. Семена могут прорости после вымывания ингибиторов роста.

Значение для растениеводства.

Знание причин глубокого покоя позволяет управлять его продолжительностью. Методы его прерывания многочисленны.

Когда семена не прорастают из-за наличия твердой оболочки, то хорошие результаты дает механическое перетирание (с песком) или обработка сильными химическими реагентами (серная кислота, ацетон, спирт). Нарушение твердой оболочки семян с помощью различных воздействий называют скарификацией.

Для того чтобы проросли семена, находящиеся в состоянии глубокого покоя, необходимо их подвергнуть определенным воздействиям, в частности выдержать при пониженной температуре (стратификация). При этом семена в большинстве случаев должны быть во влажном состоянии.

Для семян некоторых растений необходимо подсушивание. Так, всхожесть семян кукурузы возрастает по мере того, как в них падает содержание воды. Подсушивание необходимо для прорастания семян томатов.

Как уже упоминалось, семена некоторых растений требуют облучения светом. Особенное значение имеет красный свет (под его действием разрушаются ингибиторы и повышается содержание стимуляторов роста, образуются гидролитические ферменты). Показано, что понижение температуры и освещение красным светом повышают содержание гиббереллинов и цитокининов.

Также существуют методы продления покоя. Если клубни картофели обработать эфиром а-нафтилуксусной кислоты, то они могут лежать, не прорастая и не меняя своих вкусовых качеств, в течение трёх лет.