Дальний транспорт ионов по растению. Восходящий и нисходящий ток минеральных элементов и веществ в растении.

Говоря о перемещении веществ из внешней среды (почвенного раствора) в корень и дальше в отдельные органы, используют термины ближний и дальний транспорт. Ближний – это радиальный транспорт веществ по тканям корня до сосудов ксилемы; дальний – это по сосудам ксилемы до соответствующих надземных тканей.

Транспирационный, или восходящий, ток, при котором от корня по стеблю к листьям и другим органам растения идут растворы с минеральными веществами, и нисходящий, или ток ассимилятов, когда из листьев по побегу к корню, а также к цветкам и плодам передвигаются полученные в результате фотосинтеза органические вещества. Восходящий ток осуществляется по ксилеме, нисходящий - по флоэме.

Ксилемный транспорт. Ксилемный сок представляет собой довольно простой раствор, который состоит, в основном, из неорганических соединений, но могут присутствовать и органические вещества. Органические компоненты изменяются в зависимости от вида растения и от природы ионов, которые присутствуют в почвенном растворе. При своем движении по сосудам ксилемы минеральные вещества взаимодействуют с клеточными оболочками. В клеточных оболочках имеются многочисленные участки с фиксированными отрицательными зарядами, способными связывать катионы, в частности Са²⁺. Когда в листе ионы кальция переходят из ксилемы в мезофилл, в клеточных стенках ксилемы некоторые участки освобождаются. Освободившиеся участки через некоторое время занимаются кальцием из участков, размещенных ниже, или Са²⁺ из ксилемного сока. Поэтому считают, что перемещение Са²⁺ по ксилеме напоминает восходящее движение по ионообменным участкам. Нужно отметить, что часть ионов, которая попала в ксилему, не достигает стебля и листьев. Эти ионы выходят из ксилемного сока по пути их движения в побег и листья. Выход ионов наблюдается и в тканях корня, и в тканях стебля и др. После того, как ксилемный сок достигнет мельчайших разветвлений проводящей системы листа, вода и растворенные в ней вещества поступают как в оболочки клеток (апопласт), так и в цитоплазму клеток мезофилла. Большая часть воды испаряется. В результате испарения воды из клеток мезофилла листа возрастает концентрация солей в растворе, заполняющем поры клеточных оболочек. В конечном итоге может возникнуть небольшой градиент концентрации, достаточный для того, чтобы обусловить обратную диффузию в ксилему навстречу массовому потоку. Показано, что основные минеральные элементы (фосфор, калий, натрий, сера, хлор, азот, и др.) перемещаются по флоэме. Микроэлементы (железо, марганец, цинк, молибден) в небольшой степени перемещаются по флоэме из спелых тканей в неспелые. Поскольку железо при внутриклеточном рН нерастворимо, то оно, вероятно, перемещается в неионной форме или в виде хелатного комплекса. Многие другие элементы также образуют комплексы. Известно, что транспорт ионов регулируется гормонами.

Флоэмный транспорт. Если по ксилеме перемещение происходит исключительно от корней к листьям, то по флоэме отток наблюдается от донора (источника синтезируемых продуктов) вверх или вниз к любой точке, которая называется акцептором, т. е. местом, где продукты фотосинтеза потребляются или запасаются. Транспорт по флоэме может проходить одновременно в двух направлениях. Эта видимая двунаправленность является результатом одностороннего тока в отдельных, но смежных ситовидных трубках, которые связаны с разными донорами и акцепторами.

Основные понятия о росте и развитии растений. Кривая роста. Типы роста.

Рост – это количественные изменения в ходе развития, которые заключаются в необратимом увеличении размеров клетки, органа или целого организма. Пример – рост корней, листьев.

Общие черты роста:

· Описываются S-образной кривой

· Ритмичность

· Полярность – неравноценность противоположных полюсов клетки

· Дифференциация клеток и тканей

· Коррелятивный характер роста – зависимость расположения и функционирования одних органов от других.

Кривая, характерная для роста всех органов, растений, популяций и т. д. (от сообщества до молекулярного уровня) имеет S-образный вид, и называется кривой роста. Эту кривую можно разделить на ряд участков:

- Lag фаза (1). Отражает деление и эмбриональный рост клеток и свидетельствует о незначительной интенсивности данного процесса. По скорости прохождения её можно судить о степени готовности клетки к видимому росту.

- Log фаза (2). Характеризует процесс растяжения клеток и говорит о наличии потенциальных возможностях роста организма. К примеру, растянутость её во времени свидетельствует о слабой способности клеток к росту из-за ограничений со стороны внутренних или внешних факторов.

- Фаза замедленного роста (3). Отражает постепенное прекращение роста и начало дифференцировки. Её быстрый переход к стационарной фазе свидетельствует о том, что высокой скоростью, которая обычно вызывается недостатком влаги, высокой температурой или другими факторами.

- Фаза старения и умирания (стационарная фаза)(4). Характеризует полное прекращение роста и свидетельствует о качественных изменениях, не отражающихся на нем.

Протяженность каждой из слагающих S-кривую фаз и ее характер зависит от ряда внутренних и внешних факторов. На длительность лаг-фазы прорастания семян влияет отсутствие или излишек гормонов, присутствие ингибиторов роста, физиологическая неспелость зародыша, недостаток воды и кислорода, отсутствие оптимальной температуры, световой индукции и др. Протяженность логарифмической фазы связано с рядом специфических факторов и зависит от особенностей генетической программы развития, закодированной в ядре, градиента фитогормонов, интенсивности транспорта питательных элементов и т. д. Торможение роста может быть результатом изменения факторов окружающей среды, а также определяться сдвигами, связанными с накоплением ингибиторов и своеобразных белков старения. Полное торможение роста обычно связывают со старением организма, т. е. с тем периодом, когда скорость синтетических процессов идет на убыль. Во время завершения роста происходит процесс накопления ингибирующих веществ, растительные органы начинают активно стареть. На последней стадии все растения или отдельные его части прекращают рост и могут впадать в состояние покоя. Эта конечная стадия растения и срок прихода стационарной фазы часто бывает задан наследственностью, но эти характеристики могут в какой-то степени изменяться под воздействием окружающей среды.

Типы роста:

· Верхушечный (апикальный) – в длину

· Базальный – рост черешка/боковых побегов

· Интеркалярный – рост междоузлий злаков

· Тангентальный – рост в толщину за счёт камбия.

Развитие – это качественные изменения компонентов организма, при которых имеющиеся функции преобразуются в другие. Развитие – это изменения, которые происходят в растительном организме в процессе его жизненного цикла. Примерами развития являются образование проростков из семян при прорастании, образование цветка и т. д. Процесс развития включает в себя целый ряд сложных и очень строго скоординированных химических превращений.