Тема 8. Рост и развитие растений (8 ч).
Лекция 18.Онтогенез как развертывание генетической программы организма (2 ч).
Цель: изучить стадии онтогенеза растительного организма.
Вопросы для рассмотрения.
1. Эмбриональный этап и его характеристика.
2. Ювенильный этап и его характеристика.
3. Фитохромная система.
4. Этап зрелости и его характеристика.
5. Характеристика этапа старения.
6. Теория циклического старения и омоложения растений (по Н.П. Кренке).
Лекция 19.Особенности роста растительного организма (2 ч).
Цель: изучить закономерности роста растительного организма на различных уровнях организации.
Вопросы для рассмотрения.
1. Универсальная кривая роста Ю. Сакса.
2. Фазы роста клеток и их регуляция.
3. Ростовые корреляции.
4. Ростовые движения растений.
Движение растений — изменения расположения органов в пространстве под влиянием внешних факторов
Лекция 20.Фитогормоны. Фотопериодизм и покой у растений (2 ч).
Цель: изучить особенности гормональной регуляции у растений.
Вопросы для рассмотрения.
1. Классификация групп фитогормонов.
2. Характеристика отдельных групп фитогормонов.
3. Гормональная теория цветения.
4. Гормональная регуляция покоя и прорастания семян.
5. Фотопериодизм и его значение для растений.
Фитогормоны:
q Гомоны растений — сравнительно низкомолекулярные органические вещества (Мr 28 — 346).
q Они образуются в очень малых количествах в одной части растения, транспортируются в другую ее часть, вызывая там специфическую ростовую или формообразовательную реакцию,
q Действуют в очень низких концентрациях порядка 10—13—10—5 моль/л.
q Гормоны полифункциональны и включают (индуцируют) не одну какую-нибудь реакцию, а целую физиологическую программу.
q Для включения и выключения морфогенетических и физиологических программ используются одни и те же фитогормоны в разных соотношениях.
q Действие одних гормонов часто антагонистично действию других.
q Для каждой формы роста один из гормонов можно рассматривать как доминирующий, а другие — как дополнительные.
q Характер и тип роста зависят от соотношения в тканях гормонов, стимулирующих и ингибирующих данный ростовой процесс
Лекция 21.Регенерация растений. Движение растений (2 ч).
Цель: изучить особенности регенерационных и двигательных процессов у растений.
Вопросы для рассмотрения.
1. Классификация типов регенерации у растений.
2. Тотипотентность клеток как физиологическая основа регенерации.
3. Физиологическая регенерация.
4. Типы травматической регенерации.
5. Классификация двигательных реакций растений.
6. Ростовые движения растений.
7. Тургорные движения растений.
Репарация (на клеточном уровне) — особая функция клеток, заключаю-щаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физическими или химическими агентами.
Репарация (на уровне организма) – восстановление утраченных частей организма. Репарация может быть в форме регенерации и реституции.
Реституция – восстановление целого организма из его отдельной части (клетки, участка ткани, кусочков корневищ или листьев).
Ростовые движения – физиологически активные движения отдельных ор-ганов и частей растения, основанные на росте клеток растяжением.
Термонастии – движения, вызванные сменой температуры. При повышении температуры цветки раскрываются (эпинастические движения), при снижении температуры закрываются (гипонастические движения).
Тигмотропизмы (гаптотропизмы) – реакция растений на одностороннее механическое воздействие.
Тотипотентность – свойство клеток обладать исходным одинаковым гене-тическим потенциалом.
Тропизмы – изменения положения органов, вызываемые односторонне действующим раздражителем.
Сейсмонастии – движение органов растений, происходящие в ответ на со-трясения, толчки и обусловленные изменением тургесцентности клеток.
Настии – обратимое движение органов с дорсивентральным строением в ответ на изменение диффузно действующих факторов внешней среды.
Эпинастии – настические движения органов, при которых верхняя сторона растет днем быстрее, чем нижняя.
Тема 9. Физиологические основы устойчивости растений (8 ч)
Лекция 22.Стресс у растений. Специфические и неспецифические реакции растений (2 ч).
Цель: изучить особенности стрессовых реакций у растений.
Вопросы для рассмотрения.
1. Отличие стрессовых реакций у растений от стресса у животных.
2. Группы стрессоров растений.
3. Неспецифические реакции растений на стрессовые воздействия.
4. Специфические реакции растений на стрессовые воздействия.
Крайне неблагоприятные для растений условия характерны для значительной территории земного шара. Даже в районах с благоприятным сочетанием жизненных факторов периодически бывают засухи или ливни, морозы и жара, продолжительные или короткие заморозки. Наиболее распространенные экстремальные для растения факторами являются засуха, высокие и низкие температуры, избыток воды и солей в почве, недостаток кислорода, присутствие в атмосфере вредных веществ, ультрафиолетовая радиация, ионы тяжелых металлов.
Сильно действующий фактор внешней среды, способный вызвать в организме повреждение или даже привести к смерти, называют стрессорным фактором, или стрессором.
Способность растения переносить действие неблагоприятных факторов и давать в таких условиях потомство называется биологической устойчивостью или стресс-толерантностью.
Стресс (неспецифический адаптационный синдром) – неспецифические реакции растения, возникающие в ответ на неблагоприятные воздействия.
Стрессовые белки – белки, образующиеся в ответ на повреждающие дей-ствие стресса.
Стрессор – фактор внешней среды, способный вызвать в организме стрес-совую реакцию.
Лекция 23.Устойчивость растений к температурному фактору среды (2 ч).
Цель: изучить действие пониженной и повышенной температуры на растения и адаптации к ним.
Вопросы для рассмотрения.
1. Холодостойкость и морозоустойчивость растений.
2. Этапы закаливания растений (работы И.И. Туманова).
3. Засухоустойчивость и жаростойкость растений.
4. Особенности водного обмена различных экологических групп растений.
5. Механизмы устойчивости растений к низким и высоким температурам.
Пойкилогидрические растения – организмы, приспособившиеся перено-сить значительный недостаток воды без потерь жизнеспособности.
Пойкилоксерофиты (лишайники и др.) – не способны регулировать свой водный режим и при значительном обезвоживании впадают в состояние покоя (криптобиоз). Способны перено¬сить высыхание.
Полуксерофиты – (гемиксерофиты — шалфей, резак и др.) растения, об-ладающие интенсивной транспирацией, которая поддерживается деятельностью глубокой корневой системы, часто достигающей грунтовых вод, плохо переносят обезвоживание и атмосферную засуху.
Гомойогидрические растения – растения, способные регулировать свой водный обмен (покрытосеменные).
Ксероморфные признаки – признаки, определяющие засухоустойчивость растений (мелкие листья и клетки, опушенность, заглубленные мелкие устьица и т.п.).
Стипаксерофиты – растения, приспособленные к перенесению перегрева, быстро использующие влагу летних дождей, но переносящие лишь кратковременный недостаток воды в почве (степные злаки – ковыль и др.)
Закон ограничивающих факторов – лимитирующий фактор, находящийся в минимуме, ограничивает действие других факторов.
Теория И.И. Туманова – теория закаливания к низким температурам. Согласно этой теории для приобретения свойства морозостойкости растения должны пройти три этапа подготовки: переход в состояние покоя, далее первую и вторую фазы закаливания.
Устойчивость растений к экстремальным воздействиям (засуха, высокие и низкие температуры, засоленность и др.) основана на изменении биохимических и физиологических процессов, позволяющих растениям адаптироваться к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Адаптационная способность организмов неодинакова и зависит, с одной стороны, от их генетических особенностей, стадии онтогенеза, физиологического состояния, а с другой – от условий выращивания растений, длительности и характера действия стрессового фактора.
Зимостойкость и холодостойкость. Зимостойкость – это устойчивость растений к пониженным температурам и к целому комплексу неблагоприятных условий, связанных с перезимовкой.Морозоустойчивость – способность растений переносить температуры ниже 00С.
Холодостойкость – устойчивость теплолюбивых растений к низким положительным температурам.
На территории нашей страны для растений наиболее губительны низкие температуры воздуха и почвы. Низкие отрицательные температуры повреждают зимующие растения, низкие положительные температуры оказывают неблагоприятное воздействие на ход физиологических процессов и формирование урожая теплолюбивых растений.
В естественных условиях устойчивость зимующих растений складывается из морозоустойчивости, устойчивости к выпреванию, вымоканию, выпиранию и зимней засухи. Используют несколько способов диагностики состояния зимующих растений.
Белки теплового шока – особая группа низкомолекулярных белков, которые синтезируются только при действии стресс-фактора (например, при повышении температуры).
Вымокание – это явление гибели растений от недостатка кислорода (ги-поксии), происходящее преимущественно весной под толщей талых вод.
Вынужденный покой – фаза покоя, которая регулируется факторами внешней среды.
Выпирание – это явление разрыва корней растений при проникновении снеговой воды в почву во время оттепели, а затем образование ледяной корки на границе с неоттаявшими слоями почвы, которые приподнимают верхний ее слой, а в результате увеличения объема застывшей воды происходит травматизация корневой системы.
Выпревание – явление, при котором под слоем мокрого снега и температуре 00С происходит активизация процессов дыхания у растений и расходование запаса сахаров, накопленных во время закаливания, в результате чего растения гибнут после таяния снегов при весенних заморозках.
Засухоустойчивость.Засухоустойчивыми считают растения, которые в процессе онтогенеза способны приспосабливаться к действию засухи и осуществлять в этих условиях рост, развитие и размножение.
Физиологическая засухоустойчивость растений – способность растений переносить обезвоживание и действие высоких температур.
Установлено, что дефицит воды приводит к изменению физиолого-биохимических реакций в растении: скорости и направленности азотного обмена, синтеза белков и липидов, состава и свойств мембран, интенсивности фотосинтеза и дыхания, энергетики этих процессов и др.
Солеустойчивость.Засоление является одним из факторов окружающей среды, который в значительной степени ограничивает рост и развитие растений, приводя в конечном итоге к снижению их продуктивности, либо даже к гибели организмов.
Криопротекторы – вещества, снижающие температуру замерзания внутри- и межклеточного содержимого.
Криптогалофиты – растения, поглощающие значительные количества солей, которые выделяют наружу.
Лекция 24.Фитоиммунитет и солеустойчивость растений (4 ч).
Цель: изучить особенности устойчивости растений к патогенам и фактору засоления.
Вопросы для рассмотрения.
1. Классификация патогенов растений.
2. Конституционные механизмы устойчивости к патогенам.
3. Индуцированные механизмы устойчивости к патогенам.
4. Классификация типов засоления и их действие на растение.
5. Механизмы адаптации растений к фактору засоления.
Индуцированные механизмы устойчивости – возникают в ответ на действие повреждающего фактора (например, фитоалексины и др.).
Конституционные механизмы устойчивости – механизмы защиты, присутствующие в тканях растения-хозяина до инфицирования.
Реакция сверхчувствительности (СВЧ) – совокупность процессов, происходящих в месте контакта биотрофного паразита с растением, сопровождающихся быстрым отмиранием клеток устойчивого сорта растений с образованием очага некроза в ответ на его внедрение.
Фитоалексины – это низкомолекулярные антибиотические вещества высших растений, возникающие в растении в ответ на контакт с фитопатогенами.
Фитоиммунитет (видовая устойчивость) – способность растения защищать себя от огромного количества сапрофитных микроорганизмов.
Фитонциды – антибиотические низкомолекулярные вещества, разнообразного строения, способные задерживать развитие или убивать микроорганизмы и определяющие конституционные механизмы устойчивости.
Элиситеры – биологически активные вещества, образующиеся при травме клеток.
