Funkcjonowanie roślin.docx

Filogeneza – rozwój ewolucyjny, przegląd form kopalnianych, rozwój rodowy. Ontogeneza – rozwój osobniczy, od zapłodnienia do śmierci osobnika.

Czynniki wzrostu i rozwoju roślin:

·         endogenne, wewnętrzne

v     hormony roślinne, czyli fitohormony, które regulują wzrost

·         egzogenne, zewnętrzne

Do hormonów roślinnych zaliczamy:

1.     stymulatory (pobudzają rozwój)

©      auksyny

©      gibereliny

©      cytokininy

2.     inhibitory (mają działanie hamujące, są regulatorami wzrostu i rozwoju roślin)

©      etylen

©      ABA, kwas abscysynowy (bardzo silny, powoduje, że nasiona są w stanie głębokiego spoczynku, a także całe rośliny)

Do czynników egzogennych zaliczamy:

·         temperaturę (wpływa ona na termoperiodyzm rośliny; dzięki czemu organizmy są eurytermiczne, o szerokim zakresie tolerancji; stenotermiczne, o wąskim zakresie tolerancji względem temperatury; wśród organizmów stenotermicznych są kriofity (niskie temp., poniżej 20 stopni); mezofity (średnie wartości od 20 do 40 stopni); heliofity (rośliny termofilne, które są ciepłolubne, odpowiada im temperatura powyżej 40 stopni));

·         dostępność wody

·         sole mineralne (np. magnezu do budowy chlorofilu, manganu do fotolizy, azotu do budowy białek)

·         napowietrzenie podłoża – dostępność tlenu

Etapy ontogenezy roślin okrytonasiennych:

1.     stadium wegetatywne

2.     wzrost i rozwój zarodkowy

3.     kiełkowanie nasion

4.     wzrost generatywny

5.     kwitnienie

6.     owocowanie

7.     starzenie się i obumieranie rośliny

Faza embrionalna, czyli zarodkowa rozpoczyna się od zapłodnienia, trwa aż do rozwoju nasion.

Wzrost i rozwój zarodkowy obejmuje powstanie zarodka złożonego z liścieni, zawiązka korzenia i zawiązka pędu. Oprócz tego powstaje bielmo i łupina nasienna oraz przechodzi się w stan spoczynku.

Nasiona to formy przetrwalnikowe, które znajdują się momentami w anabiozie.

Spoczynek bezwzględny (głęboki) – nasiona są dojrzałe morfologicznie i anatomicznie, jednak nie wykazują dojrzałości fizjologicznej, mają wysokie stężenie kwasu abscysynowego.

Spoczynek względny – nasiona są całkowicie dojrzałe, ale czynniki zewnętrzne nie pozwalają im na kiełkowanie.

Warunku kiełkowania nasion:

·         dostępność wody (pęcznienie nasion nazywamy imbibicją; woda odpowiada za uwodnienie chloroplastu, warunkuje aktywność enzymów, odpowiada za rozkład materiału zapasowego zgromadzonego w bielmie lub liścieniach)

·         dostępność tlenu (nieliczne tylko rośliny przeprowadzają oddychanie beztlenowe)

·         temperatura (warunkuje aktywność enzymów; optymalna temp. zależy od klimatu; zwykle temperatura jest trochę niższa niż temp. optymalna, a niektóre rośliny potrzebują nawet wychłodzenia nasion (wernalizacji) do pobudzenia kiełkowania)

·         światło (są rośliny, które uwielbiają światło, np. nasiona tytoniu, sałaty, traw, krwawnik pospolity; wyróżniamy też takie, na które światło nie ma wpływu, albo lekko hamuje kiełkowanie, np. czarnuszka; rośliny mogą również reagować na światło, kiedy ich nasiona są spęczniałe).

Fazy kiełkowania nasion:

ü      faza fizyczna, czyli imbibicja (rozpoczyna się pochłanianiem dużej ilości wody, więc w konsekwencji rośnie objętość i ciśnienie oraz przepuszczalność dla gazów, np. skrobia w bielmie)

ü      faza kataboliczna, biochemiczna (najpierw cytokininy przełamują hamujące działanie ABA, syntezują się gibereliny, które rozkładają substancje zapasowe z bielma, obielma lub liścieni; np. proteazy, amylazy, lipazy są enzymami powołanymi przez gibereliny

hydroliza skrobii à glukoza (substrat oddechowy, który pozwala na procesy anaboliczne); à wykorzystywanie do produkcji innych związków w syntezach komórkowych

ü      faza anaboliczna (fizjologiczna; dotyczy tylko wzrostu zarodka w siewkę i syntezy nowych składników komórkowych)

Kiełkowanie i jego rodzaje:

• nadziemne (epigeiczne, w którym liście zarodkowe wyniesione są nad powierzchnię, a hipokotyl rośnie szybciej, liścienie gromadzą substancje odżywcze i przeprowadzają fotosyntezę, np. fasola)
• podziemne (hypogeiczne, w którym roślina zostaje pod ziemią, ponieważ szybciej rośnie epikotyl; np. groch i kukurydza)

Energia kiełkowania to procent skiełkowanych nasion w krótkim okresie czasu (4-5 dni); jest wyrazem zdolności nasion.

Siła kiełkowania to procent nasion skiełkowanych w stosunku do wysianych w przeciągu czterech tygodni. Dotyczy okresu pierwszych 28 dni, określa więc żywotność nasion.

Po wzroście i rozwoju zarodkowym oraz kiełkowaniu nasion następuje wzrost wegetatywny, czyli faza wegetatywna. W jej czasie następuje wzrost siewki (okres juwenilny) oraz wytworzenie organów wegetatywnych. Podczas wzrostu wegetatywnego zwiększają się rozmiary i pojawia się możliwość rozmnażania wegetatywnego. W okresie rozwoju istotną rolę ma polarność – ustalenie bieguna pędu korzeniowego i łodygowego.

Po fazie wegetatywnej następuje stadium generatywne, rozpoczyna się ono od kwitnienia i owocowania, czyli nazwać je można stadium reprodukcji.

Kwitnienie – od otwierania pąków kwiatowych do wytworzenia owoców pod wpływem odpowiedniej temperatury i długości dnia. Owocowanie – wytwarzanie owoców w wyniku zapylenia i zapłodnienia.

Czynniki wpływające na zakwitanie:

Ø      endogenne

o       fitohormony – substancje chemiczne produkowane w roślinie, pobudzają lub hamują wzrost; stymulatory i inhibitory

o       fitochromy – barwniki niebieskie, błękitne, zlokalizowane w młodych liściach, warunkują proces zakwitania

Ø      egzogenne

o       temperatura (miejscem percepcji bodźca termicznego jest stożek wzrostu)

o       wernalizacja (poddanie skiełkowanych siewek pod wpływ niskich temperatur = jaryzacja; zboża dzięki temu dzielimy na ozime <jesień>, u których występuje proces kłoszenia oraz zboża jare <wiosna>)

o       światło (określa fotoperiodyzm i czas ekspozycji; wyróżniamy dzięki temu trzy grupy roślin: RDD (rośliny długiego dnia, np. koniczyna i hortensja); RKD (rośliny krótkiego dnia, które potrzebują długiej, nieprzerwanej ciemności; np. astry, chryzantemy, tytoń i proso); RN (rośliny niezależne, neutralne, np. słonecznik, pomidor, róże)

W fitochromie występują cząsteczki atomów azotu, ale nie tworzą one pierścienia, w przeciwieństwie do chlorofilu, który w środku posiadał magnez.

Przebłysk światła zakłóca przekształcenie się P730 w P660. P660 absorbuje światło o maksymalnej długości 660 nanometrów, a P730 o 730 nanometrach.

W naszym klimacie jest więcej roślin dnia długiego, nawet w okolicy podbiegunowej, ponieważ jest to przystosowanie do okresu żerowania owadów oraz rytmu biologicznego.

Owocowanie polega na przekształceniu się zalążni lub jej części i dna kwiatowego w owoc, a zalążka w nasienie.

Częstotliwość kwitnienia:

v     rośliny monokarpiczne (rośliny kwitną raz w życiu, są to rośliny jednoroczne lub dwuletnie; np. agawa kwitnie raz po 50 latach, dziewanna, marchew)

v     rośliny polikarpiczne (rośliny kwitną kilka razy w ciągu życia, kwitną, np. drzewa po osiągnięciu zdolności do rozwoju, czyli dojrzałości; rośliny zielne są wieloletnie, np. żonkile, tulipany)

v     partenokarpia (owoce nie posiadają nasion, są partenokarpiczne, np. banany, niektóre truskawki, pomidory, ananasy, arbuzy; często syntetyzowane sztucznie)

Ostatnim etapem ontogenezy roślin okrytonasiennych jest starzenie i obumieranie roślin, w którym rośliny jednoroczne przechodzą wszystkie fazy ontogenezy w ciągu jednego roku, natomiast rośliny wieloletnie, byliny, drzewa i krzewy przechodzą proces obumierania tylko w części nadziemnej. Organy spichrzowe pełnią wtedy funkcję przetrwalnikową, a drzewa i krzewy zrzucają liście.

Regulatorami wzrostu i rozwoju są hormony roślinne, fitohormony, które mogą uczestniczyć w reakcjach rośliny na stres; są swoiste i występują w małych stężeniach.

Stymulatorami wśród fitohormonów są auksyny, gibereliny, cytokininy i kwas jasmonowy. Inhibitorami jest etylen i kwas abscysynowy (ABA).

Miejsce występowania, produkcji danego fitohormonu:

©      auksyny (merystemy wierzchołkowe, młode liście, elementy generatywne kwiatu, owoce, nasiona, stożki wzrostu pędu i korzenia)

©      gibereliny (kiełkujące nasiona, młode liście, powodują aktywację enzymów i stymulują kwitnienie)

©      cytokininy (wszystkie komórki merystematyczne, owoce)

©      inhibitory (liście, owoce, nasiona w stanie spoczynku; etylen znajduje się głównie w dojrzałych owocach, w węzłach łodyg)

Auksyny działają w strefie elongacyjnej, wydłużeniowej. Są gromadzone na przeciwległej stronie organu w stosunku do działania bodźca (pęd wydłuża się w kierunku bodźca). Takie reakcje nazywa się tropizmem. Auksyny powodują zjawisko dominacji wierzchołkowej. Kiedy usunie się pąk główny można go zastąpić bloczkiem agarowym z auksyną. Auksyny powodują ukorzenianie się pędu, a także wzrost, jednocześnie opóźniają opadanie liści. Etylen pomaga podczas dojrzewania owoców, a auksyny powodują rozrost owoców partenokarpicznych. Auksyny mogą się przemieszczać ze względu na strefę elongacyjną. Auksyny współdziałają z cytokininami. Duże stężenie cytokinin przy małym stężeniu auksyn powoduje ...