Рост растений

Рост растений заключается в увеличении объема и массы растительного организма, совершающегося в результате увеличения числа и величины клеток, образующихся в результате постоянно протекающего в растении деления меристематических клеток. Деление клеток первичных меристем в конусах нарастания обеспечивает рост осевых органов стебля и корня в длину, а деление камбиальных клеток (латеральная, боковая меристема) обеспечивает увеличение органов в диаметре. Д.А. Сабинин (1941) давая определение роста, подчеркивает, что это явление сопровождается процессом морфогенеза клетки, проходящего в пять фаз:

I - ая фаза- эмбриональный рост;

II - ая фаза-растяжение;

III-ья фаза дифференциации;

IV- ая фаза зрелости (нормальная физиологическая активность);

V - ая фаза старения.

В I-ой фазе действительно за счет митоза происходит увеличение количества клеток. Линейные размеры клеток изменяются мало (примерно в 2 раза). В клетках начинают формироваться органоиды с их внутренней ультра структурой. Вакуоли в цитоплазме мелкие. Ядро и ядрышки крупные. Наблюдается высокая насыщенность цитоплазмы свободными рибосомами. Эндоплазматический ретикулум развит еще слабо - представлен редкими короткими гранулярными цистернами. Много, но мелких, со слабо развитыми кристами, митохондрий. Пластиды (лейкопласты и хлоропласты) со слабо выраженными тилакоидами. Аппарат Гольджи слабо активен, диктиосом мало.

Основными факторами, влияющими на митоз, являются раздражения, приходящие извне и воспринимающиеся поверхностью протопласта. Эти факторы могут носить радиационный или гормональный характер. Этот факт Гурвич доказал экспериментально. Он обратил внимание на то (рис. 187), что митозы интенсивнее проходили в корешке лука (Б), обращенном к горизонтально расположенному корню (А). Если разместить между растущими корешками стекло, то усиление митоза не наблюдалось. Фактор, вызывающий усиление митоза он назвал митотическими лучами. По своей природе они оказались ультра­фиолетовыми лучами с длиной волны в 2 200 А (ангстрем) Митоз можно усилить и действием ростовых веществ - ауксинов, гиберелинов и др.

II фаза морфогенеза клетки характеризуется усиленным ростом клеточной оболочки. Линейные размеры увеличиваются в 5-10 раз. В объеме клетка увеличивается в 125-1000 раз. Если в животной клетке увеличение объема клетки происходит за счет увеличения массы цитоплазмы и протопласта в целом, то в растительной клетке - за счет растяжения клеточной оболочки и, сильного оводнения клетки, за счет увеличения тургорного давления. В цитоплазме образуются крупные вакуоли. Количество органоидов не увеличивается, но они приобретают стабильную, характерную для них ультраструктуру. В клетках повышена интенсивность дыхания, следовательно, идет расход пластического материала, а энергия АТФ используется на рост клеточной оболочки, ибо это активный процесс (синтез строительного матезтома для клеточной оболочки).

В III фазу происходит дифференциация клеток и их специализация. На этом этапе происходит преобразование первичной оболочки во вторичную, характерную для всех живых клеток постоянных тканей. В этом процессе активное участие принимает РНК. Указанная нуклеиновая кислота в первой фазе диффузно распространена в цитоплазме, а во второй и третьей фазах концентрируется в структурных элементах клетки - возле оболочек, у которых протекает процесс вторичного утолщения. Значение РНК, таким образом, проявляется при формировании клеток механических и проводящих тканей. С деятельностью РНК связано формирование небелковых структур в клетке.

Четко выражена специализация в формировании специфических органов. Если в клетках более других развиты хлоропласты - клетки дифференцируются в фотосинтезирующие ткани. Если сильно развит аппарат Гольджи - то в клетках сильно утолщаются клеточные оболочки и формируются механические ткани. Если исчезают ядро и тонопласт - идет формирование ситовидных трубок.

VI фаза - состояние активно функционирующей клетки. Цитоплазма и органоиды, а также клеточная оболочка имеют специфическую структуру, характерную для определенного типа тканей.

V фаза характеризуется ослаблением жизненных функций. Затухают синтетические процессы, дыхание. В клетке уменьшается количество белков, нуклеиновых кислот. Проявляется процесс автолиза.

Рост клеток обеспечивает рост всего организма в целом. На рост растения влияют внешние факторы (свет, вода, температура), а также внутренние - различного типа гормоны. В первый период растительный организм растет медленно. Этот период длится 10-15 лет. Интенсивность роста особенно велика во второй возрастной период. Линейную зависимость темпа роста можно изобразить на графике (кривая Сакса) (рис. l88).

Третий этап роста индивидуального организма становится медленным, плавным, но стабильным, если будут отсутствовать отрицательные факторы внешней среды.

Рост растения мы рассматриваем как количественные изменения в организме, сопровождающиеся четко выраженным морфогенезом клетки. Следует заметить, что живым клеткам организма свойственна тотипотентность, т.е. способность клетки развиваться в целый организм. Таким образом, не только эмбриональные, но и многие специализированные зрелые (но живые) клетки генетически тотипотентны и их дифференциация не является необратимой.