Контрольная работа по "Биология"

 После фазы растяжения  клетка вступает в фазу дифференциации  и приобретает индивидуальные  черты. Одни клетки превращаются  в сосуды, другие — в ситовидные  трубки, у третьих — сильно  увеличивается и видоизменяется  оболочка и т. д. Благодаря специфичной  изменчивости клеток возникают  различные ткани.

Апикальная меристема побега растет неравномерно. Один из периодических процессов, который можно наблюдать, — это закладка листовых примордиев. Промежуток времени от закладки одного примордия до закладки следующего называют пластохроном. Каждый пластохрон обозначен определенными событиями. Например, синтез ауксинов в апексе побега осциллирует во времени, что вызывает волны транспорта ауксинов. При анализе содержания ауксинов вдоль побегов сосны участки с повышенным и пониженным содержанием ауксина чередуются. Место закладки примордия листа определяется вектором транспорта ауксина, причем у зон будущих примордиев наблюдается явление доминирования: на соседних участках закладка примордиев не происходит, листья максимально удалены друг от друга.

 Нарушение транспорта  ауксинов химическими агентами (НФК, ТИБК) или генетическими методами) приводит к нарушениям как в расположении листьев, так и в закладке проводящей системы. В одном узле может закладываться несколько слившихся листьев, обеспеченных несколькими главными жилками, или образуется единый кольцевой примордий. В этом случае осцилляции в биосинтезе ауксинов происходят, а положение примордиев определяется простой диффузией.

 После поступления  ауксинов в зоне будущего примордия изменяется экспрессия генов. Главную роль в «разбиении» пространства на примордий и меж­доузлия играют гены, содержащие гомеобокс (транскрипционные регуляторы, часто используемые при эмбриогенезе животных). Первым геном из этой серии был ген KNOTTED I (KN 1) кукурузы, наиболее активный в меристеме, в будущих примордиях он «выключается». Полосы экспрессии гена KN 1 обнаруживаются до того, как начались первые периклинальные деления, обозначающие примордий. Аналогичные гены были выделены из арабидопсис (STM— shootmeristemless) и других растений. Гены с гомеобоксом позволяют контролировать различия между развивающимся листом и боковой осью. У томатов нарушения в работе гомеобокссодержащих генов приводят к тому, что листья теряют дорсовентральное строение и приобретают черты боковой оси. Активность промотора гена KN1 зарегистрирована только во внутренних слоях (клетках L2), а белковый продукт и мРНК обнаруживаются в слое L1. Клетки обмениваются по плазмодесмам крупными информационными молекулами (белками, мРНК). Транспорт этих молекул — еще одна возможность регуляции роста и развития. Некоторые гены, наоборот, экспрессируются в будущих примордиях листьев, но не в меристеме. Так, ген NFL появляется в примордиях листьев до начала морфологической дифференцировки.

 Более позднее событие, приводящее к морфологическим  эффектам, — биосинтез белков  экспансинов (от англ. expansion — расширение). Экспансины вы­деляются в апопласт и размягчают клеточную стенку, нарушая водородные связи в гликанах (при созревании плодов, листопаде, прорастании пыльцы и т.д.). Размягчение клеточной стенки изменяет механические свойства апекса, давление слоя L1 ослабевает, и в слое L2 начинаются периклинальные деления, т.е. изменяется направление веретена деления, образуется новый «вектор роста». Агаровый блок с экспансином можно поместить рядом с заложенным при-мордием, что вызовет аномально близкое расположение нового листа.

 При изменении положения  веретена деления меняется и  общая поляризация клеток, элементы  цитоскелета располагаются вдоль новых осей. Это приводит к таким изменениям направления целлюлозных фибрилл, что растяжение и рост примордия оказываются возможными только в одном направлении. Направление фибрилл целлюлозы определяет форму будущего листа.

 Далее лист становится  дорсовентральным. Этот процесс контролируют гены FANTASTICA (львиный зев (Antirrhinum maps)) и FILAMENTOUS FLOWER (арабидопсис). На начальных стадиях эти гены экспрессируются во всем объеме примордия. Вероятно, апикальная меристема посылает «дорсовентральный» сигнал (природа его еще не выяснена), и в верхней части примордия экспрессия генов FANTASTICA и FILAMENTOUS FLOWER ослабевает. Зона их экспрессии определяет будущую нижнюю (абаксиальную) поверхность листа. При мутациях fantastica и filamentous flower лист становится цилиндрическим и вся поверхность приобретает свойства адаксиальной.

136. Основные этапы  органогенеза растений.

При всей специфичности формы, строения и морфогенеза,видовых и родовых признаков для всех высших растений характерна определенная последовательность органообразовательных процессов. В жизненном цикле однолетних растений, так же, как и в цикле двухлетних, многолетних травянистых и древесных растений, установлены следующие 12 этапов органогенеза (необходимо законспектировать и зарисовать этапы органогенеза):

I этап. На I этапе формирование  побега начинается с образования  инициальных клеток меристемы. Из  инициальных клеток т формируется  конус нарастания с первичными  зачатками органов будущего побега.Период от инициальных клеток до образования зародышевой почки обычно совпадает с процессом формирования семян. В цитологическом и физиологическом отношениях конус нарастания представляет собой первичную образовательную ткань меристему. Клетки конуса нарастания на первом этапе морфологически слабо дифференцированы. Форма конуса нарастания на I этапе у большинства растений – куполообразная. Образовательная зона конуса нарастания на первом этапе почти всегда бесцветна.

II этап. Органогенез характеризуется  дифференциацией основания конуса  нарастания на зачаточные узлы  и междоузлия стебля и зачаточные  листья. В пазухах зачаточных  листьев закладываются бугорки  – за чатки осей второго порядка. Зачастую уже в зачаточном состоянии на осях второго порядка закладываются точки роста осей третьего и последующих порядков. Таким образом, на II этапе идет процесс дифференциации основных вегетативных органов растения и в значительной мере предопределяется строение вегетативной сферы. На III этапе идут процессы дифференциации главной оси зачаточного соцветия и зачаточных кроющих листьев, брактерий.

IV этап характеризуется  появлением на зачаточной оси  соцветия конусов нарастания второго порядка зачаточных лопастей или веточек соцветия в пазухах брактей. У растений, образующих простые соцветия из боковых конусов нарастания, в пазухах брактей на оси соцветия формируется по одному зачаточному цветку. У видов, имеющих сложные соцветия, боковые конуса оси соцветия начинают ветвиться, т.е. давать начало веточкам второго, третьего и последующих порядков. Характер и степень ветвления зачаточного соцветия и его размеры зависят от видовой специфики, наследственной природы растения, условий внешней среды.

На V этапе органогенеза начинаются процессы образовании  и дифференциации цветков. В конце этого этапа возникают ново- образования – спорогенные ткани – археспориальные клетки. На этом этапе идет закладка тычинок, пестика и покровных органов цветка. На V этапе наблюдается начало дифференциации тычиночного бугорка на тычиночную нить и пыльник.

VI этап характеризуется процессами формирования цветка (микро- и макроспорогэнез). На этом этапе отмечается усиленный рост чашелистиков и увеличение размеров плодолистиков. В зависимости от рода растений на этом этапе обычно образуются обособленные одноядерные зерна пыльцы.

На VII этапе развиваются мужской и женский гаметофиты. Одновременно идет усиленный рост соцветия и покровных органов цветка, венчик вытягивается и выступает за пределы чашечки, быстро растут тычиночные нити и столбик пестика. На VI этапе у большинства видов покрытосеменных в зародышевом мешке формируется яйцевой аппарат, гаметофитогенез.

VIII этап характеризуется  гаметогенезом генеративных органов. На этом этапе идет завершение процессов формирования всех органов соцветия и цветка, начинается цветение.

IX этап – оплодотворение  и образование зиготы. В результате двойного оплодотворения у высших покрытосеменных на IX этапе органогенеза возникают новые, качественно отличные тморфологические структуры – эмбрионально-эндоспермальные ткани, после оплодотворения которых, как правило, рыльце засыхает и околоцветник, отмирая, опадает, либо около образовавшегося плода остаются чашелистики, которые некоторое время функционируют как органы фотосинтеза, а чаще как органы, защищающие плод от неблагоприятных воздействий среды и повреждений грибными, заболеваниями и энтовредителями.

X этап характеризуется  процессом роста и формировании плода и семян. В зародыше семени в этот период идет процесс дифференции органов.

XI этап – накопление  питательных веществ в семени. Это этап может быть назван  этапом «налива семени».

XII этап характеризуется  процессами превращения питательных  веществ в запасные вещества  семени.

160. Возможность  приспособления растений к неблагоприятным  условиям (закаливание растений)

Холодостойкость растений

Устойчивость растений к низким температурам подразделяют на холодостойкость и морозоустойчивость. Под холодостойкостью понимают способность растений переносить положительные температуры несколько выше Оє С. Холодостойкость свойственна растениям умеренной полосы (ячмень, овес, лен, вика и др.). Тропические и субтропические растения повреждаются и отмирают при температурах от 0є до 10є С (кофе, хлопчатник, огурец и др.). Для большинства же сельскохозяйственных растений низкие положительные температуры негубительны. Связано это с тем, что при охлаждении ферментативный аппарат растений не расстраивается, не снижается устойчивость к грибным заболеваниям и вообще не происходит заметных повреждений растений.

Степень холодостойкости разных растений неодинакова. Многие растения южных широт повреждаются холодом. При температуре 3 °С повреждаются огурец, хлопчатник, фасоль, кукуруза, баклажан. Устойчивость к холоду у сортов различна. Для характеристики холодостойкости растений используют понятие температурный минимум, при котором рост растений прекращается. Для большой группы сельскохозяйственных растений его величина составляет 4 °С. Однако многие растения имеют более высокое значение температурного минимума и соответственно они менее устойчивы к воздействию холода.

 Приспособление растений  к низким положительным температурам.

Устойчивость к низким температурам — генетически детерминированный признак. Холодостойкость растений определяется способностью растений сохранять нормальную структуру цитоплазмы, изменять обмен веществ в период охлаждения и последующего повышения температуры на достаточно высоком уровне.

Морозоустойчивость растений

Морозоустойчивость — способность растений переносить температуру ниже О °С, низкие отрицательные температуры. Морозоустойчивые растения способны предотвращать или уменьшать действие низких отрицательных температур. Морозы в зимний период с температурой ниже -20 °С обычны для значительной части территории России. Воздействию морозов подвергаются однолетние, двулетние и многолетние растения. Растения пере­носят условия зимы в различные периоды онтогенеза. У однолетних культур зимуют семена (яровые растения), раскустившиеся растения (озимые), у двулетних и многолетних — клубни, корнеплоды, луковицы, корневища, взрослые растения. Способность озимых, многолетних травянистых и древесных плодовых культур перезимовывать обусловливается их достаточно высокой морозоустойчивостью. Ткани этих растений могут замерзать, однако растения не погибают.

 Замерзание растительных  клеток и тканей и происходящие  при этом процессы.

Способность растений переносить отрицательные температуры определяется наследственной основой данного вида растений, однако морозоустойчивость одного и того же растения зависит от условий, предшествующих наступлению морозов, влияющих на характер льдообразования. Лед может образовываться как в протопласте клетки, так и в межклеточном пространстве. Не всякое образование льда приводит клетки растения к гибели.

Постепенное снижение температуры со скоростью 0,5—1 °С/ч приводит к образованию кристаллов льда прежде всего в межклеточниках и первоначально не вызывают гибели клеток. Однако последствия этого процесса могут быть губительными для клетки. Образование льда в протопласте клетки, как правило, происходит при быстром понижении температуры. Происходит коагуляция белков протоплазмы, кристаллами образовавшегося в цитозоле льда повреждаются клеточные структуры, клетки погибают. Убитые морозом растения после оттаивания теряют тургор, из их мясистых тканей вытекает вода.

Морозоустойчивые растения обладают приспособлениями, уменьшающими обезвоживание клеток. При понижении температуры у таких растений отмечаются повышение содержания Сахаров и других веществ, защищающих ткани (криопротекторы), это прежде всего гидрофильные белки, моно- и олигосахариды; снижение оводненности клеток; увеличение количества полярных липидов и снижение насыщенности их жирнокислотных остатков; увеличение количества защитных белков.

На степень морозоустойчивости растений большое влияние оказывают сахара, регуляторы роста и другие вещества, образующиеся в клетках. В зимующих растениях в цитоплазме накапливаются сахара, а содержание крахмала снижается. Влияние сахаров на повышение морозоустойчивости растений многосторонне. Накопление Сахаров предохраняет от замерзания большой объем внутриклеточной воды, заметно уменьшает количество образующегося льда.

Свойство морозоустойчивости формируется в процессе онтогенеза растения под влиянием определенных условий среды в соответствии с генотипом растения, связано с резким снижением темпов роста, переходом растения в состояние покоя.

Жизненный цикл развития озимых, двулетних и многолетних растений контролируется сезонным ритмом светового и температурного периодов. В отличие от яровых однолетних растений они начинают готовиться к перенесению неблагоприятных зимних условий с момента остановки роста и затем в течение осени во время наступления пониженных температур.

Зимостойкость растений