Инициация цветения

Половое размножение

Размножение растений

План

1. Типы размножения растений

2. Половое размножение

2.1. Инициация цветения

2.2. Детерминация пола

2.3. Развитие цветка

2.4. Опыление и оплодотворение

2.5. Развитие семян и плодов

3. Вегетативное размножение

4. Культура тканей и клеток

1. Размножение растений. Типы.

Размножение растений – это физиологический процесс воспроизведения себе подобных организмов, обеспечивающий непрерывность существования вида и расселение его представителей в окружающей среде.

У растений выделяют три типа размножения: половое, вегетативное и бесполое. При половом размножении организм появляется в результате слияния двух половых структур (клеток – гамет или половых органов). Половой процесс характерен для всех высших и низших растений. При бесполом размножении организм появляется из гаплоидных спор. Для споровых растений и водорослей характерно четко выраженное чередование двух поколений – полового и бесполого. На бесполом поколении (спорофите) образуются гаплоидные споры, из которых впоследствии вырастает половое поколение (гаметофит). Вегетативное размножение – воспроизведение растений из вегетативных частей (кусочков таллома, отдельных клеток, кусочков органов, вегетативных зачатков).

Инициация цветения начинается тогда, когда процесс химических и метаболических превращений в верхушечной части стебля имеет необратимый характер и образовались одна или несколько морфологических структур цветка. Процесс инициации цветения имеет большое значение для технологии хранения, поскольку, как правило, на хранение закладывают цветы в период бутонизации или во время так называемого полуроспуска. Этот процесс можно подразделить на две основные фазы (Бернье, 1985): индукцию (- инициация цветочных зачатков) и эвокацию (- развитие этих зачатков во взрослые цветки). Указанные фазы не всегда четко отделяются друг от друга.

Индукция осуществляется под действием экологических факторов - температуры (яровизация), чередования дня и ночи, долготы дня (фотопериодизм) или эндогенных факторов, обусловленных возрастом растения. Яровизация – процессы, протекающие в растении под действием положительных низких температур определенной длительности, способствующие последующему ускорению развития. Температура воспринимается апексом побега и прорастающими семенами. Растения, нуждающиеся в яровизации, называются озимыми, не нуждающиеся – яровыми. Яровизация продолжается 1-3 месяца. Наиболее эффективны температуры 0-7°С.

Фотопериодизм – реакция растения на суточный ритм освещения, например, фотопериодическая индукция зацветания. В ходе фотопериодической индукции в листьях образуется стимулятор цветения, который транспортируется в почки и включается инициация цветения (закладка и развитие цветков).

В зависимости от реакции на длину дня, ускоряющей зацветание, растения делятся на: длиннодневные (ДДР), короткодневные (КДР), Длинно-короткодневные (ДКДР), коротко-длиннодневные (КДДР) и нейтральные (НДР). ДДР распространены в умеренных и приполярных областях, КДН – в субтропиках. К ДДР относятся многие хлебные злаки, крестоцветные и др., к КДР – рис, соя, конопля и др, НДР – гречиха, горох и др. На фотопериодическую реакцию растения влияет не только продолжительность светового периода, но также интенсивность света, температура. Для КДР определяющим фактором является долгота темнового периода, ДДР не нуждаются в периодах темноты и зацветают при непрерывном свете.

Фотопериодические воздействия воспринимаются главным образом листьями, у большинства растений, только что прекратившими рост. Основную роль в восприятии фотопериода играет рецепторный белок – фитохром. Он был открыт в 50-х годах 20 в американскими физиолагами растений Х.Бортвик и С.Хендрикс.

Белковая часть фитохрома состоит из 2 субъединиц и хромофора, который представляет собой незамкнутый тетрапиррол, относящийся к группе фикобилинов. Фитохром (Ф), поглощающий красный свет (КС), Обозначают как Ф660, а поглощающий дальний красный (ДКС) – Ф730. Фитохром синтезируется в тканях в форме Ф660, которая под действием красного света переходит в активную форму Ф730:

КС

Синтез → Ф660 ↔ Ф730 → биологическое действие

ДКС

Темнота

Для этого перехода достаточно кратковременное освещение красным светом низкой интенсивности. Под действием ДКС Ф730 быстро превращается в неактивную форму Ф660. В темноте этот процесс длится самопроизвольно 4-24 ч., причем значительная часть фитохрома может разрушаться. Существуют три гипотезы действия фитохрома: 1) через активацию хромосомного аппарата; 2) активацию ферментов; 3) модификацию мембран.

Необходимость большой поверхности листьев и достаточной интенсивности света для перехода к цветению у многих растений объясняется потребностью растущих меристем в питательных веществах. У НДР переход к зацветанию обеспечивается возрастными изменениями.

Эвокация – завершающая фаза инициации цветения, во время которой в апексе происходят процессы, необходимые для развития цветковых зачатков. При поступлении флорального стимула в апекальных меристемах происходят следующие процессы: повышается содержание сахаров и активность инвертазы; увеличивается число митохондрий, а, следовательно, повышается интенсивность дыхания; активируется деление клеток; наблюдается кратковременная синхронизация делений; усиливается синтез белка, РНК.

Как происходит инициация цветения? Существует несколько теорий. В 1913 г. Немецкий ботаник Г.Клебс предположил, что половое размножение зависит от условий питания. При неблагоприятном питании растения переходят к половому размножению. Но явление фотопериодизма, роли фитохрома, фитогормонов не подтверждают эту теорию.

М.Х.Чайлахян (1937 г) сформулировал гормональную теорию развития растений. Согласно этой теории при благоприятном фотопериодизме в листьях образуется гормон цветения – флориген, который транспортируется в апекс побега и инициирует цветение. Химически флориген не является видоспецифичным.

В 1956 г А.Ланг (США) установил, что гиббереллин ускоряет цветение. Но в дальнейшем оказалось, что гиббереллин ускоряет развитие только цветоноса. В 1958 г. М.Х.Чайлахян предположил, что флориген состоит из гиббереллина и антезина. Гиббереллин активирует рост цветоноса, а антезин способствует закладке цветков. Присутствие обоих компонентов вызывает зацветание растений.

В 1985 г. Ж.Бернье, Ж.-М.Кине и Р.Сакс выдвинули свою теорию индукции и эвокации цветения. По их мнению эвокация контролируется сложной системой из нескольких факторов, каждый из которых запускает свою цепь процессов.

Дата добавления: 2014-01-04