Влияние внешних (экологических) факторов на рост и развитие растений.

Молекулярные механизмы развития. Дифференциальная экспрессия генов. Дифференцировка и специализация клеток. Свойства компетентности, детерминации, тотипотентности. Концепция позиционной информации. Эндогенные и экзогенные факторы развития.

Дифференциальная экспрессия генов. За исключением нескольких особых случаев, все клетки данного организма, независимо от того какими они становятся в дифференцированном состоянии, содержат в геноме одну и ту же ДНК. Тем не менее, экспрессия генов в клетках одного типа явно отличается от их экспрессии в клетках другого типа. Дифференцированные клетки каждого типа обладают свойственной им одним морфологией и поддерживают свой собственный набор синтезируемых белков. Содержащиеся в клетках разного типа матричные РНК (мРНК) также неидентичны. На основе всех этих данных ученые пришли к единодушному мнению, что дифференцировка обусловливается изменениями дифференциальной экспрессии генов в различныхклеточных линиях развивающегося зародыша.

Регуляция происходит на уровнях транскрипции, процессинга, в результате которого в ядре из большого и сложного первичного РНК-транскрипта образуется соответствующая мРНК, а также на уровне транспорта мРНК из ядра в цитоплазму. Трансляция мРНК после того, как она попадет в цитоплазму, также регулируется разнообразными механизмами. Мы пользуемся достаточно неопределенным термином «генная экспрессия», имея в виду множественность регулирующих механизмов, которые могут здесь действовать.

Начальная детерминированность бластомеров к дифференцировке в определенных направлениях обеспечивается взаимодействием ядерного генома с информацией, находящейся в цитоплазме.

Гены, которые детерминируют процессы роста и дифференцировки, часто называют генами-регуляторами (переключателями) развития. Они кодируют белки — транскрипционные факторы, контролирующие программы формирования органов и тканей растения. Иногда эти гены также называют гомеозисными. Мутации в гомеозисных генах могут вызвать трансформацию одной части тела в другую.У растительных организмов также известны процессы, которые контролируются гомеозисными генами: филлотаксис, развитие цветков и соцветий.

[Транскрипционные факторы. Непосредственный контроль за развитием органов и тканей растения осуществляется транскрипционными факторами (ТФ) — белками, которые после перемещения в ядро клетки регулируют транскрипцию, специфически взаимодействуя с ДНК либо с другими белками, которые могут образовывать комплекс "белок—ДНК". Именно ТФ отвечают за селективность и специфичность генной регуляции в различных клетках и тканях растительного организма. В процессе клеточной дифференцировки именно появление нового ТФ является сигналом для активации (или подавления) транскрипции генов на определенной стадии морфогенеза и появления необходимых генных продуктов.]

Дифференцировка - возникновение структурных и функциональных изменений между клетками, тканями и органами. В результате дифференцировки растянувшиеся клетки превращаются в специализированные с функцией соответствующей ткани.

Типы д.:

· Структурная (морфологическая) – возникновение различий по морфол. признакам (различная толщина и структура кл.стенки, форма кл., разная степень вакуолизации)

· Биохимическая – возникновение различий в составе белков-ферментов, в способности к синтезу запасный в-в или IIметаболитов и в др. изменениях, влияющих на обмен в-в.

· Физиологическая (функциональная) - формирование м-у кл. различий, приводящих к выполнению ими различных ф-ций (различия м-у сомат.кл. и гаметами, м-у кл. разных тканей)

Клетки любого многоклеточного организма объединены в различные органы и ткани и специализированы на выполнении разных функций. В зависимости от выполняемых функций клетки организованы по-разному. Они могут отличаться размерами и формой, набором и относительным количеством органоидов, наличием специфических гранул и т. п. Короче говоря, специализация клеток растения — это функции, которые выполняют те или иные клетки организма. Их роль в процессе жизнедеятельности растения.

Компетентность клеток - способность правильной "расшифровки" индукционных сигналов.Эта способность зависит от восприятия сигнала индуктора и от наличия генетической программы, которая должна активироваться под влиянием данного сигнала.

Детерминация –процесс определения дальнейшего пути развития клеток, возникновение качественного своеобразия частей развивающегося организма на стадиях, предшествующих появлению морфологически различимых закладок тканей и органов, и в известной мере определяющее (детерминирующее) путь дальнейшего развития. Молекулярно-генетическая основа Д. — активность специфических для каждой ткани генов. В каждой клетке, в том числе и дифференцированной, сохраняется весь генетический аппарат (все гены). Однако активна в каждой ткани лишь часть генов, ответственных за данную Д. Роль факторов Д. сводится, т. о., к строго избирательной активации (включению) этих генов.

Тотипотентность - способность отдельных клеток в процессе реализации генетической информации не только к дифференцировке, но к развитию в целый организм. Тотипотентны оплодотворенные яйцеклетки растений и животных.

Концепция позиционной информации, по которой клетка как бы оценивает свое местоположение в координатной системе зачатка органа, а затем дифференцируется в соответствии с этим положением. Положение клетки определяется концентрацией некоторых веществ, расположенных вдоль оси зародыша по определенному градиенту. Ответ клетки на свое местоположение зависит от генома и всей предыдущей истории ее развития. По мнению других исследователей, позиционная информация есть функция полярных координат клетки. Существует также мнение о том, что градиенты представляют собой стойкие следы периодических процессов, распространяющихся вдоль развивающегося зачатка. Концепция позиционной информации позволяет формально интерпретировать некоторые закономерности онтогенетического развития, но она очень далека от общей теории целостности.

Абиотические факторы среды: свет, температура, влажность почвы, газовый состав, условия минерального питания, ксенобиотики. Биотические факторы: внутри- и межвидовые взаимоотношения в фитоценозах (конкуренция аллелопатия, симбиоз, паразитизм).

1. Свет (380-780 нм) Свет влияет на фотосинтез - источник органических веществ, используемых рост. В зависимости от условий освещенности растение приобретают оптимальную форму для поглощения света в данных конкретных условиях.

Дата добавления: 2017-02-01