Гормоны растений

Лекция 10. Рост и развитие растений

План лекции (2часа):

1. Фитогормоны

2. Регуляция роста и развития

3. Периодичность роста

4. Индивидуальное развитие растений

Рост и развитие растений регулируется сложными взаимодействиями внешних и внутренних факторов. К внешним факторам относят: свет, температуру, длина светового дня, мин. питание и т.д. Внутренние факторы делятся на 2 группы: внутриклеточные (это генетический и метаболический механизмы) и межклеточные (это поступление метаболитов и гормонов в необходимых количествах и соотношениях).

Растительные гормоны играют основную роль в регуляции роста. Термином «гормон» обозначают органические вещества, которые образуются в одной ткани и транспортируются в другую, где вызывают определенный физиологический эффект. Гормоны активны в очень небольших количествах.

Выделяют пять основных классов ростовых веществ: ауксин, гиббереллины, цитокинины, абсцизовую кислоту и этилен (этен).

Ауксин.Одни из первых экспериментов по регуляции роста у растений выполнены Ч. Дарвином его сыном Френсисом на проростках овса и канареечника. Они наблюдали движение растений по направлению к свету. Они практиковали, если верхнюю часть колеоптиля закрыть футляром, то изгибания растения по направлению к свету не произойдёт. Следующее развитие эти исследования получили в работах голландского физиолога (1926г) Фрица В. Вента, который проделал опыты с агаровыми кубиками. Этими опытами Вент показал, что верхушкой выделяется какое-то химическое вещество, которое он и назвал ауксином («увеличивать»). Применение этой методики, позволило исследователям выделить природный ауксин – ИУК.

Ауксин вырабатывается растущими апикальными зонами стеблей и молодых листьев. От апекса ауксин мигрирует в зону растяжения и далее к основанию растения. Передвижение скорее происходит по ткани в целом, чем по проводящим элементам

Ауксин оказывает разнообразное влияние на растение в зависимости от времени воздействия, вида растения и типа ткани. В высоких концентрациях он токсичен:

1. Ауксин оказывает влияние на дифференцировку проводящей ткани. Если вырезать сектор из стебля, то из клеток сердцевины образуются новые проводящие ткани. Если выращивать каллус на среде, содержащей ауксин и сахар, то из каллусных клеток образуется сосудистая ткань.

2. У древесных растений ауксин способствует росту , образованию вторичной ксилемы и флоэмы.

3. Первое практическое применение ИУК было основано на его способности стимулировать образование придаточных корней у черенков. Благодаря этому ауксин используется для укоренения черенков древесных растений.

4. Ауксин ускоряет рост плодов. Обрабатывая женские части цветка некоторых растений ауксином можно получить партенокарпические плоды, например бессемянных томатов, огурцов, баклажанов.

5. Ауксин содержится в образующихся семенах. У садовой земляники семена находятся в плодиках – семянках, погруженных в разросшееся цветоложе. Если семянки удалить из цветоложа во время его развития, то оно перестанет расти.

6. Ауксин вызывает апикальное доминирование за счёт подавления развития пазушных почек стебля.

Гиббереллины. В том же году, когда Вент выполнил свои эксперименты с агаровыми блоками, Куросава в Японии изучал болезнь риса, при которой растения быстро росли, становились веретенообразными, слабыми и полегали. Он установил что болезнь вызывается химическим веществом, выделяемым грибом, паразитирующим на рисе. По родовому названию этого гриба, данное вещество было названо гиббереллином. Затем гиббереллин был выделен не только из гриба, но и из растения. После этого очищены многие виды гиббереллинов из разных растений и вероятно они содержатся у всех растений.

Гиббереллины содержаться во всех частях растения в различных концентрациях, но самая высокая концентрация найдена в незрелых семенах. К настоящему времени выделено и идентифицировано более 65 Гиббереллинов. Они мало различаются по структуре и биологической активности.

По химической природе гиббереллины являются тетрациклическими карбоновыми кислотами. Все гиббереллины относятся к терпенам, сложной группе растительных веществ, близкой к липидам, основу их составляет гиббановый скелет.

У интактных растений гиббереллины оказывают значительное влияние на удлинение стебля в основном путем растяжения клеток. Гиббереллины стимулируют как деление клеток так и растяжение и действуют как на листья, так и на стебель.

Под действием гиббереллинов ускоряется цветение длиннодневных растений на коротком дне. Гиббереллины способны выводить из состояния покоя почки, клубни картофеля, луковицы и семена. Гиббереллин может заменить действие света для нарушения покоя светочувствительных семян, или заменить действие холода. Гиббереллины могут вызывать образование партенокарнических плодов у яблони, смородины, огурцов и баклажанов. Однако гиббереллины применяются главным образом при выращивании столового винограда. Обработка приводит к образованию крупных ягод и рыхлых кистей.

Больше всего гиббереллинов в молодых, растущих органах, и синтезируются они главным образом в молодых апикальных листьях, почках, семенах и кончиках корней.