Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
ЗАВИСИМОСТЬ РОСТА ОТ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Такими факторами могут быть полиплоидия и гетерозис.
Полиплоидия — это кратное (многократное) увеличение числа хромосом в клетках. Полиплоидия широко распространена в мире растений. Плоидность — число, показывающее, сколько раз повторен в ядре клетки хромосомный набор, характерный для половых клеток данного вида.
Соматические клетки растений, как правило, содержат двойное (диплоидное) число хромосом (2п): одна из каждой пары гомологичных хромосом принадлежит материнской особи,, другая — отцовской, т. е. в этом случае два набора хромосом —¦ но одной от каждой из гаплоидных (одинарных) половых клеток (гамет). Большинство организмов, размножающихся половым путем, — диплоиды.
При полиплоидии могут возникать клетки, в которых каждая хромосома представлена трижды (Зл)—триплоидные, четырежды (4п)—тетраплоидные, пять раз (5л)—пентаплоид-ные и т. д. Организмы с увеличенным набором хромосом называются полиплоидами.
У полиплоидных форм растений нередко наблюдаются гигантизм—увеличение размеров клеток, органов (листьев, цветков, плодов), всего растения, повышенное содержание ряда химических веществ, изменение сроков цветения и плодоношения.
Факторами, вызывающими полиплоидию, могут быть высокая и низкая температура, ионизирующее излучение, химические вещества, а также изменение физиологического состояния клетки.
Гетерозис, или «гибридная сила», — ускорение роста и увеличение размеров, повышение плодовитости гибридов первого поколения при различных скрещиваниях. Во втором и последующих поколениях гетерозис затухает.
По Ч. Дарвину, гетерозис обусловлен объединением в оплодотворенной яйцеклетке разнородных наследственных задатков. Взаимодействие генов двух родительских форм обусловило усиление обмена веществ. Существует несколько гипотез, объясняющих явление гетерозиса. Так, гипотеза гетерознгот-ности прёдполагает два состояния одного и того же гена, которые при их совмещении в гетерозиготе дополняют друг друга и вызывают изменения роста и развития организма, а гипотеза доминантности считает, что совмещение у гибридов доминантных генов двух родительских форм приводит к гетерозису. Несмотря на разные точки зрения на данный феномен, общепризнано, что гетерозис связан с повышенной гетерозиготностью гибрида и его генетическим и биохимическим обогащением, обусловливающими усиление обмена веществ и энергии.
Гетерозис широко используется в растениеводстве. Урожайность гетерозисных гибридов на 10—30% выше по сравнению с обычными сортами (например, гибридов кукурузы и сахарной свеклы). Разработаны экономически рентабельные способы! получения гибридных семян кукурузы, томата, арбуза, тыквы, сахарной свеклы, люцерны, ржи н других сельскохозяйственных растений.
ПРОРАСТАНИЕ СЕМЕНИ
В семени различают три основные части: 1) покровные ткани, функция которых заключается в защите внутренних частей от механических повреждений, в предотвращении неблагоприятных внешних влияний на зародыш, в регуляции газообмена и водообмена; 2) эмбриональные ткани (зачаточные стебелек, корешки, листочки); 3) вместилище запасных веществ.
У большинства двудольных растений вместилищем запасных веществ служат семядоли, а у однодольных — эндосперм, который образуется из вторичного ядра зародышевого мешка после слияния его со спермием пыльцевой трубки.
Прорастание семян начинается с поглощения воды, набухания, разрастания эмбриональной части и разрыва наружной семенной оболочки. При прорастании под влиянием ферментов происходит разложение сложных органических запасных веществ семени: белков — до аминокислот, полисахаридов — до моносахиридов, жиров — до жирных кислот, оксикислот, альдегидов, которые потребляются зародышем. Эндосперм опустошается, он обычно сморщивается и затем отсыхает, а семядоли, выполняющие функцию первых листьев, выносятся па поверх-
ность, зеленеют и разрастаются. Позже, когда зародыш становится проростком, взрослым растением, функция семядолей как первых листьев отпадает.
Рост зародыша семени заключается в новообразовании, увеличении размеров зачаточных органов — корешков, листочков — в результате деления клеток и разрастания тканей меристемы.
ФАЗЫ РОСТА И ИХ ОСОБЕННОСТИ
Каждая клетка высшего растения в процессе развития закономерно проходит отдельные фазы, которые отличаются определенным обменом веществ. Сначала наблюдается фаза эмбрионального роста, потом фаза растяжения, и наконец, наступает фаза внутренней дифференциации (рис. 69).
В эмбриоиалы-юй фазе все клетки заполнены цитоплазмой, вакуолей нет; в следующей фазе — растяжения клеток—появляются вакуоли, начинается разрастание клеточной оболочки, клетки вытягиваются. В растущей верхушке стебля или корпя самые молодые клетки находятся в эмбриональной фазе роста и образуют зону, называемую конусом нарастания. В стебле конус, нарастания обычно защищен -снаружи молодыми листочками, которые вместе с точкой роста представляют собой почку. В корце эмбриональные клетки защищены корневым чехлнком. Клетки эмбриональной зоны постепенно переходят в клетки, находящиеся в фазе растяжения. Далее начинается зона, в которой клетки проходят внутреннюю дифференциацию. За этими зонами расположены элементы постоянных тканей, уже закончивших рост.
