Учебно-методический комплекс дисциплины «Физиология растений» (стр. 7 )

3. Фотопериодизм.

  Познание причин и закономерностей дифференциации клеток и тканей, этапов развития растительного организма, причин его старения позволит найти рациональные способы управления его жизненным циклом и создать теорию индивидуального развития. Признаки и свойства растительных организмов зависят от исторических условий формирования вида, филогенеза, его наследственности и изменчивости и от конкретных условий, в которых развивается индивидуум.

  Под процессами  развития растений (онтогенез)  понимают изменения в новооброзованиии элементов структуры организма6 обусловленные прохождением им жизненного цикла. Жизненный цикл растительного организма состоит из этапов. основным критерием перехода от одного этапа к другому является возникновение зачаточных структур.

  Всем разнообразным представителям живой природы –от простейших до высших растений. Животных и человека – свойственная обшая закономерность: существовать и развиваться в определенных условиях среды. Ч. Дарвин показал, что условия среды – температура, свет, питание и др. – яв-я факторами эволюции организмов а ее движущими силами яв-я наследстенность, изменчивость и естественный отбор. Этапы индивидуального развития растений: 1, эмриональный –образовангие зиготы

2- ювенильный – прорастание зародыша и образование вегетативных органов

3- зрелость – появление зачатков цветков, формирование репродуктивных органов 4- размножение – однократное или многократное образование плодов 5- старение –преобладание процессов распада и малоактивных структуру.  На каждом этапе новообразованию структуры организма предшествуют соответствующие физиологические и биохимические процессы и преобразования. Онтогенез представаляет  собой последовательную смену указанных выше этапов на протяжении жизни растения. По характеру своего развития растения делятся на однолетние и двулетние. Растения, цветущие и плодоносящие один раз в жизни, назыв. Монокарпическими. К ним относятся однолетние растения, а также некоторые многолетники ( бамбук). Бамбуки растут втечение 20-30 лет, потом зацветают и после плодоношения засыхают. К монокарпическим расьениям относится мексиканское растение агава с листьями длиной до 1 м. На родине она зацветает в возрасте 8-10. а в Европе – в возрасте 50 лет. Агава выбоасывает огромное соцветие высотой до 20 мс, которое имеет около 1,5 млн цветков. После цветения надземная часть ее засыхает и появляется корневая поросль. В пустынях Средней Азии растет многолетнее растение ферула, которое зацветает 1 раз в  жизни и после этого гибнет. Много монокарпических растений есть среди двулетников (морковь, свекла, капуста), которое зацветает после перезимовки, и у озимых форм растений.

  Растения, которые цветут и плодоносят много раз, называют поликарпическими. К ним относятся много летние плодовые, разнообразные комнатные растения – герань, примула, бегония

Особенностью их яв-я, что после плодоношения они не погибают. Однако если изменять условия культивирования, то многие монокарпические растения становятся поликарипческими. Пшеница и рожь - однолетние растения, но среди них есть формы и многолетние. У белины, крапивы  встречаются как многолетние так и однолетние фоормы. Кол-во однолетников в пределах Европы умсеньшается при продвижении на Север. Очень мало однолетников  во флоре Арктики. Если хранить в тепле корнеплоды сахарной и столовой свеклы после уборки семян, то от них можно получить урожай в течение 2-3 лет, т. е. секла становится многолетним.

Эволюционные превращения покрытосемянных растений привели к образованию травянистых видов с коротким жизненным циклом. В современной флоре  есть многочисленные растительные организмы, которые находятся на разных этапах эволюционного развития. Этот путь начинается от дереьвев через кустарники, многолетние травы и заканчивается появлением однолетников, которые приспасабливаются к засушливым местам произрастания и составляет конечное звено эволюционной цепи среди покрытосемянных. Травянистые растения является производными редуцированными формами, возникшими в результате изменения климатических условий - похолодания, а следовательно, и сокращения вегетационного периода. Об этом свидетельствуют многочисленные факты в области палеонтологии и эволюционной морфологии. Жизненный цикл растений формировался в течение длительного эволюционного развития в различных условиях среды.. Однолетний способ жизни травянистых растений нужно рассмматривать как приспособление растений в процессе длительной эволюции к таким условиям, в которых вегетационный период прерывается более или менее длительным дефицитом влаги.

Фотопериодизм. Длительность дня оказывает определенное время на развитие растений. И это явление получило название фотопериодизм. Открытие зависимости между длительностью дня и цветением растений принадлежит амер. Учен. В. Гарнеру и Г. Алларду. в 1920 г и предложили термин «фотопериодизм». В северных  широтах растения требуют более короткого периода времени для достижения известных стадий развития, чем в более южных. Это обьясняют большой продолжительностью дня. По реакции на продолжительность дня растения делят на 2 группы : растения длинного дня и растения короткого дня. К растениям длинного дня относятся те, которые цветут и плодоносят при продолжительности дня не менее 12 часов – озимые и яровые злаки ( пшеница, рожь, ячмень, овес, крестоцветные, капуста, редька, все макоцветные, колокольчиковые. Бобовые: горох, фасоль, картофель, сах. Свекла и др.). В группу растений короткого дня входят те, которые ускоряют цветение при сокращении дневного освещения ( менее 12 часов). К этой гр. относятся злаки второй группы ( суданская трава, кукуруза, могар, просо и др.), все тыквенные, хлопчатник, хмель,, много сортов табака, из овощных - перец красный, бабаб, из цветочных – астры, железняк). Обнаружено. Что фотопериодическую реакцию растений  нарушает инфракрасная радиация и температура воздуха. Окружающего растения. Определяющим фотопреиодическую реакцию является не свет. А темнота. на опытах показал. Что если чередовать свети темноту по 13 час., а потом дать 12 час. Темноты без чередования со светом, то растения короткого дня будут цвести. А растения длиного дня останутся вегетативными. И наоборот, если дать непрерывно 12 ч света. А потом вместо неперывной темноты влиять чередованием света и темноты, то растения короткого дня не будут цвести, а растения длинного дня перейдут к цветению. Среди растений. Произрастающих и в умеренных широтах, преобладают растения длинного дня. К растениям короткого дня относятся выходцы с юга. Таким образом. Существует прямая связь между географическими происхождением растений и продолжительностью дня в течение вегетационного периода. На развитие растений оказывает и спектралдьный состав света. Красный цвет действует как естественное дневное освещение, а синий воспринимается растением как темнота.. если освещать растения короткого дня ночью красным светом. То они не зацветают, растения длинного дня зацветают раньше, чем в обычных условиях. Освещение растений в ночное время синим светом не нарушает влияния темноты, а коротковолновый – как темнота. Растения короткого дня, происходящих из тропических и субтропических стран требуют большей интенсивности солнечного света, а следовательно большое кол-во коротковолновых лучей. Растения длинного дня развиваются при длинноволновом лучах растут лучше. При посеве растений длянного дня рядками с севера на юг, а короткого дня с востока на запад. Они лучше развиваются и дают большой урожай. ю. Это обьясняется тем, что если растения выскеяны рядками с севера на юг. То они лучше освещаются и лучи падают перпендекулярно к рядкам в утренне-вечерние часы, когда больше длинноволновых лучей.

Тема 12. Гормональная теория развития растений.

Вопросы:

1.Фитохромная система растений

2.Теория циклического старения и омоложения растений.

3. Термопериодизм

  Фитохромная система растений: Фотобиологические реакции растений, ка всожесть семян. Образование антоцианов в проростках, фотопериодизм, рост растений, регулируюся одной и той же фотохроматической пигментной системой, получивших название фитохромной. Особенность фитохромной системы заключается в том, что эффект вызванной действием красных и синих лучей на семена и растения,  снимается при последующем их облучении светом дальней красной области. Этот светочувствительный пигмент был открыт в 1952 г. В дальнейшем из растений был выделен пигмент, обладающий фотообратимостью и названный  фитохромом Р или Ф. Методом хроматографии на фосфате кальция и электрофореза из этиолированных проростков овса и др. растений был выделен и очищен пигмент белковой природы фитохром. В нем обнаружено высокое содержание аминоксилот: аспаргиновой, глютаминовой, серина, аланина и лейцина.  В молекуле фитохрома предполагается  содержание 10-11 сульфигидрильных групп, и в хромофоре фитохрома имеется система коньюгированных двойных связей, которые изменяются под влиянем освещения.

Фитохром обладает свойством обратимо переходить из одной формы в др. под действием света соотвествующей длины волны. У растений, выращенных в темноте. Он находится в более стабильной форме – это форма имеет максимум поглощения при 660 нм. Механизм действия изучен недостатчно. Согласно одной из гипотез. Он связан с изменением проницаемости биологических мембран. Фитохром влияет на конформационные изменения плазмолеммы, при которых обнаруживаются места взаимодействия с фитогормонами. Участие фитохрома в физиолог-х процессах обусловлено наличием хромофорных групп – билинов, по спектральным и хроматографическим свойствам блихких хромофорам фикоцианинам.

Термопериодизм. Изучение периода перехода растений к цветению показало, что у растений с явной фотопериодической реакцией четко проявляются изменения реакции на колебание температуры Высокая из низкая температура действует на процесс образования репродуктивных  органов противоположно. Реакция на изменения темпереатурного  режима у растений длинного дня совпадает с фазой максимальной чувствительности к красному свету, а у растений короткого дня – с максимальной чувствительностью к темноте. Следовательно, чередование высоких и низких температур яв-я регуляторм внутренних часов, как и темнота. Различают градиент во времени, градиенты – среда – растение и вертикальные градиенты. Например. При выращивании рассады капусты в фитотроне и в парниках при пониженной температуры почвы растения отличались лучшими биохимическими показателями, что положительно оказ-ся на росте  и развитии растений после пересадки, урожайность кочанов превысила от 28 до 44 % урожайность растений выросших при положительном температурном градиенте. Отрицательные температурные градиенты положительно сказываются и на продуктивности плодовых деревьев.. Причину однозначной реакции растения на фото и термопериодизм. По-видимому следует искать в изменении температурного фактора, влияющего на активность ферментативной системы. Метаболизм м регуляторную систему растений.