Фитогормоны

Теория Лысенко

Любой растительный организм, для того, чтобы дать потомство, вынужден пройти свои специфические фазы развития, которые жестко зависят от условий внешней среды.

Яровизация - период воздействия низких положительных температур, для того, чтобы дать урожай.

Фотопериодизм - приспособление к опрделенной длине дня и ночи. В зависимости от этого растения делятся на короткодневные (менее 11 ч) - кукуруза,сорго, тыквенные, перец, хлопок, и длинодневные (озимые зерновые, картофель, лен, бобовые, более 12ч).

ТЕМА: "ФИТОГОРМОНЫ"

Являясь посредниками в физиологических процессах, они преобразуют специфические сигналы окружающей среды в биохимическую информацию. Гормоны растений переводятся с греч. фито - растение, гормон - двигаю. Это низкомолекулярные органические соединения, которые вырабатываются в микроколичествах самим растением для управления собственными растениями, Взаимодействие клеток, тканей и органов для запуска и регуляции физиологических и морфологических программ в течение онтогенеза. Фитогормоны - это соединения с помощью которых осуществляется взаимодействие в растительном организме между всеми биохимическими реакциями, протекающими в организме растения и факторами окружающей среды.

Все фитогормоны делятся на две группы:

Стимулирующие - цитокинины (ЦК), ауксины (ИУК), гиббереллины (ГК₁, ГК₃ и т.д.), брассиностероиды (брассинолиды)

Ингибирующие - абцизовая кислота (АБК) и этилен.

Все классы фитогормонов называются по представителю.

Общие черты фитогормонов - низкомолекулярные в-ва, их действие проявляется в очень малых дозах (1 моль/г сузого в-ва), синтезируются в отдельных частях растений. Они способны распространяться вдругие части организма, образуя гормональное поле, регулируют крупные морфологические и физиологически епроцессы; экзогенные фитогормоны могут воздействовать на растение, если ткани и органы компетентны к ним. Это происходит только в том случае, когда содержание эндогенного фитогормона будет в данный момент низким.

В практике с/х-ва аналоги природных соединений очень широко применяются. В списке разрешенных препаратов они собраны в отдельный раздел - Регуляторы роста.

Они применяются для:

1. Повышения всхожести семян

2. Улучшение корнеобразования

3. Повышение устойчивости

4. Предотвращение опадения плодов

5. Ускорение созревания плодов

6. Для снятия фитотоксического стресса от применнения средств защиты растений

7. От полегания посевов

8. Подавление процессов роста

9. ускорение процессов цветения

10. повышение устойчивости растений к неблагоприятным условиям

Некоторые препараты обладают фунгицидными св-вами, но их основное биологическое действие на растение заключается в поднятии иммунного статуса организма.

Эффективно действуют регуляторы роста растений (РРР) против сапрофитов, которые предпочитают ослабленные растения и ткани, против насекомых путем утолщения листовой пластинки (янтарная кислота на бахчевых) - Личинки 1 возраста не способны испльзовать этот пищевой субстрат - увеличивая или уменьшая содержание сахаров в листьях, тем самым они становятся неблагоприятным пищевым субстратом. Смещают фазы развития растения хозяина.

Ауксины - в-ва индольной природы, которые продуцируются растущими верхушками (апиксами) стеблей и корней. Раньше других гормонов был открыт ауксин. Химическая формула была расшифрована в 1934 Кеглем (индолил - три уксус. к-та). Принципы физиологической активности группы ауксинов были развиты втрудах Холодного и Вента, которые считаются основоположниками учения о гормонах рстений.

Источником для образования ауксинов служит незаменимая аминокислота - триптофан. Она в свою очередь синтезируется из щекимомовой кислоты, возникающей в процессе дыхания.

Физиологические проявления действия ауксинов:

1) Активирует рост отрезка колеоптилей 2) Стимулирует образование корней и черенков 3) Вызывает партенокарпию у плодов 4) Вызывает тропизм 5) Задерживает опадение листьев и завязей 6) Обладает способностью притягивать воду и питательные в-ва 7) снимает апикальное доминирование 8) Максимальное содержание их в листьях, почвах, пыльце и т.д.

Ауксины индуцируют работу водородной помпы, активируют работу тРНК. Ауксины увеличивают интенсивность дыхания, тем самым увеличивается скорость роста. Передвигается строго полярно от верхушек к корням. Образование ауксинов зависит от обеспечения азотом. В некоторых случаях синтетические аналоги ауксинов действовали на растения даже активнее, чем сама ИУК. ни нашли практическое применение в области регуляторов роста и гербицидов. Ауксины преимуществено образуются в меристемах стебля, наиболее активно они синтезируются в верхушке главного побега и корня, а так же в молодых листьях.

Гиббереллины - были открыты значительно позже ауксинов, при изучении болезней риса. Они являются тетрациклическими карбоновыми кислотами. Идентифизировано более 70 видов гиббереллинов. Наиболее распространенным и изученным является ГА₃ (гибберелловая кислота).В основном эта кислота образуется в листьях (в пластидах). Они образуются из мевалоновой кислоты, синтезированной из ацетил коазин А. Установлено их участие в регуляции многих физиологических процессов в растениях: в ускорении деления клеток, усиление растяжения, повышение метотической активности, изменение размеров и формы листьев, а иногда и их числа. У злаков гиббереллины вызывают переход растений к цветению, действуют на формирование плодов, на содержание хлорофилла в листьях, на интенсивность транспирации растений, на их нуклеиновый обмен и др. физиологические процессы.

Развивающиеся семена являются источником эндогенных гиббереллинов, необходимых для роста и формирования плодов.

Гиббереллины синтезируются особенно интенсивно в растущих апикальных стеблевых почках растений, хлоропластах листьев и формирующихся семенах.

Цитокинины - были открыты в 1955 году Миллером и Скугом, поскольку их наличие в питательной среде вызывало переход клеток изолированной сердцевины табака к делению в-ва получило название кинетин (от слова кинез - деление). Активное в-во выделили в кристаллическом виде и установили что это фурфуроламинопурин. Были синтезированыы другие экзогенные препараты, которые обладали более высокой биологической активностью, чем сам кинетин. Все в-ва были объединены в группу под общим названием - цитокинины.

Хотя цитокинины были открыты как в-ва стимулирующие деление клеток, этим из физиологическое действие не ограничивается. В настоящее время установлено, что цитокинины участвуют в регуляции деления, роста, и ддефференциации клеток, а так же в образовании и регуляции процессов обмена в-в. Для цитокининов так же обнаружены св-ва задерживать старение листьев, повышать устойчивость растений, влиять на передвижение в-в по растению, стимулировать прорастание семян и т.д. Основное место синтеза цитокининов - апикальная меристема корней. Образуются они так же в молодых листьях и почках, развивающизся плодах и семенах.

АБК - по химическому строению это терпеноид. Существует два пути синтеза АБК в растительном организме - в результате деградации каратиноидов, или через цикл Кребса, а именно через ацетил коазин А и мевалоновую кислоту. Один из наиболее активных эндогенных ингибиторов, поэтоу ей отводят важную роль в обеспечении состояния покоя, в регуляции процессов старения и опадания органов, в реакциях на повржедающее воздействие, наступлении состояния покоя почек, клубней, семян, сопровождается заметным снижением содержания АБК. АБК ответственна за закрытие устьиц, что позволяет беречь воду при неблагоприятных условиях. Обработка листьев пшеницы, ячменя и т.д. синтетическим АБК приводит к закрытию устьиц. АБК ответственная так же за подавление роста корней и за их геотропическую реакцию; ингибитор обнаружен в корневом чехлике, который проявляет повышенную чувстсвительность и к свету и к действию гравитации. АБК может синтезироваться во всех органах растений, особенно в старых.

Этилен. Впервые был открыт русским ученым Д.Н. Нелюбовым в 1901 году. Этилен является ненасыщенным углеводородом. Ф-ции этилена многообразны. Отмечена причастность этилена к старению клеток, способность тормозить рост стебля. Участие этилена в процессе созревания плодов, применяется в этиловых камерах. Этилен образуется в любом органе растений. Наибольшая скорость биосинтеза этого фитогормона в стареющих плодах.

Брассинолиды - были выделены в 1949 году из пыльцы рапса.Обладают резким рост регулирующим эффектом. У брассинолидов отмечена способность регулировать деление и растяжение клеток. Обработка брассинолидами увеличивает устойчивость растений к неблагоприятным условиям.

Практическое применение РРР (регуляторы роста растений):

1. Применяют РРР при нехватке эндогенных фитогормонов, особенно в переходные моменты онтогенеза.

2. Пименяют РРР когда ткани растений восприимчивы, они восприимчивы только при наличии белков-рецепторов, которые способны распознавать фитогормоны.

3. Эффект от действия РРР способен при обеспечнии растений элементами минерального питания дать ощутимый результат.

4. Действие всех гормонов очень жестко зависит от концентрации.

Фитогормоны не получили экономически значимого практического распространения. Однако идея их использования в качестве эндогеных решуляторов роста и развития растений рпивела в конечном итоге к созданию синтетических препаратов, аналогичного действия. В настоящее время обнаружено более 5 тысяч соединений, обладающих рост-регулятрным действием.

Синтетические регуляторы роста нашли широкое применение в растениеводстве. С их помощью можно управлять процессами жизнедеятельности, добиваться реализации возможностей, заложенных в растительном организме, но не проявившихся в конкретных условиях. Действие этих веществ строго ограничено пределами возможностей генотипа растений. Экзогенные регуляторы роста лишь помогают растению лучше раскрыть унаследованный им жизненный потенциал, который в данных условиях по ряду причин остается нереализованным. Получают их химическими и микробиологическими методами.

ТЕМА: "УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ К АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ"

Для биологических систем характарна способность сочетать устойчивость к изменяющимся условиям внешней среды (относительная стабильность) - гомеостаз - и подвихность (способность к адаптации). Неблагоприятные условия внешней среды вызывают у растений стресс.

Стресс - состояние организма при отклонении от нормы.

Типы стресса:

1. физический (механические повреждения, засуха, избыток влаги, недостаток влаги); 2. Химический; 3. Биотический;

Все это вызвает неспицифические воздействия:

Первичные неспецифические процессы стресса:

1. Повышается проницаемость мембран;

2. Увеличивается поступление ионов кальция в цитоплазму;

3. Сдвиг pH среды в кислую сторону;

4. Возрастание вязкости цитоплазмы;

5. Усиленное поглощение кислорода;

6. Усиленная затрата АТФ;

7. Синтез белков стресса;

8. Увеличение синтеза фитогормонов;

Зимостойкость -зимой растения погибают, рвется корневая система, образуется ледяная корка.

Вымокание -недостаток кислорода

Низкая температура -...

Холодостойкость -симптомы: завядание листьев, некротические пятна, повреждаюстя мембраны, увеличивается проницаемость, резко меняются св-ва хлоропластов и митохондрий, нарушается синтез АТФ, нарушается Цикл Кребса, нарушается солеустойчивость

Солеустойчивость - механизмы, запускающие реакции обмена в-в способны нейтрализовать действие солей. Один из таких механизмов - синтез аминокислоты - пролина, который способен нормализовать осмотическое давление в клетке. Данная аминокислота стабилизирует структуру нуклеиновых кислот.

Идет регулирование транспорта ионов из среды в клетку, за счет увеличения защитных функций мембран.

Для того, чтобы перевести воду в межклетники: 1) растение повышает концентрацию клеточного сока; 2) уменьшает объем клетки; 3) сдвигает рН среды в ту или иную сторону;

Закаливание -физиологическое приспособление организма к неблагоприятно низким температурам, производимых под влиянием внешней среды. Не все растения способны к закаливанию - это зависит от вида и происхождения.

Если древесные растения к зиме не произвели отток ассимилятов в орневую систему и не завершили рост гибрнут при низких температурах зимой, а весной не могут вегетировать.

Закаливание проходит в две стадии:

1) на свету при пониженных положительных температурах: днем ооло +10, ночью +2⁰С. Рост приостанавливается, идет накоелине сахарозы и поли сахаридов, температура снижает расщепление этих в-в при дыхании, сахароза накапливается в цитоплазме, клеточном соке, хлоропластах, увеличивается концентрация клеточного сока, снижается точка замерзания.

2) Без света при температуре около 0⁰С. Для травянистых растений эта фаза может проходить и под снегом. В этот период образуются специфические белки, фосфолипиды, ненасыщенные жирные кислоты, накапливается АТФ. В результате закаливания липиды образуются не в клетках, а в межклетниках.

Жаростойкость -большинство растений начинают страдать при температуре +35⁰С +45⁰С. Начинают страдать кактусы при +60⁰С. Грибы, водоросли, бактерии при +70⁰С.

Высокая температура вызывает повреждение мембран, белков, тормозится работа ферментов, накапливается N₂, яды, следовательно наступает гибель растительного организма.

Особенно чувствиетлен процесс фотосинтеза. Процесс замедляется при +35⁰С, ингибируется работа фитогормонов, тормозится рост.

Морозостойкость -признак морозостойкости генетически закреплен, но проявляется при определенных условиях внешней среды. Губительное действие мороза зависит от оводненности ткани. В отличие от высокой температуры гибель осусловливается не свертыванием белков, а образованием льда.

Засухоустойчивость -засуха - это длительный период без дождя, который сопровождается падением относительной влажности воздуха и высокой температурой.

Различают засуху атмосферную (низкая относительная влажность - менее 30%) и почвенную (отсутствие доступной воды в почве). При недостатке воды - временное завядание и глубокое завядание. Временная - легко переносится растением, чаще всего причиной является атмосерная засуха. Длительное - все физхиологические процесы нарушаются. При длительном завядании повышается концентрация клет. сока, возрастает проницаемость мембран, повышается вязкость цитоплазмы, замедляется работа ферментов, белков, останавливается синтез ДНК, падает интенсивность процессов дыхания и фотосинтеза, накапливается АБК. По отношению к воде растения делятся на четыре группы: гидрофитные, гигрофитные, мезофитные и ксерофитные. По отношению к засухе ксерофитные растения делятся на группы эфимеры (избегают засухи), ложные ксерофиты запасают влагу (суккуленты, толстянковые) ограниченно транспирируют воду, неглубокая но широко распространенная корневая система. Гемоксерофиты - растения приспособлены для добывания воды. Высокая концентрация клеточного сока и глубоко залешающая корневая система. Пойкилоксерофиты - в период засухи впадают в анабиоз.

Основным определенным признаком для отдельных видов и сортов является способность переносить недостаток воды без резкого снижения ростовых процессов и урожайности. Это определяется устойчивостью цитоплазмы и особенно мембран, митохондрий и хлоропластов; устойчивость ферментативных систем;

Растительный организм имеет 3 слабых места: ЭТЦ дыхания, фотосинтез, азотный обмен.

В 1904 году русский физиолог Зеленский установил: чем выше лист, тем активнее транспирация и фотосинтез, и что анатомическое строение листа зависит от ярусности.Чем меньше клетки, тем меньше величина устьиц. Все это получило закономерность Зеленского.

Дата добавления: 2015-05-06