Шпаргалка по "Биологии"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46. Использование фитогормонов  и физиологически активных веществ  в с/х практике

Для успешного практического  применения всех фитогормонов или их синтетических заменителей необходимо соблюдение определенных условий:1. Фитогормоны оказывают влияние лишь тогда, когда в растении их недостает. Это чаще всего наблюдается во время прорастания семян, цветения, образования плодов, а также когда нарушена целостность растительного организма, например, черенки, изолированные ткани. В некоторых случаях условия внешней среды препятствуют образованию гормонов, тогда этот недостаток может быть восполнен их экзогенным внесением.2. Как уже упоминалось, клетки, ткани, органы должны быть компетентны (восприимчивы) к фитогормонам. Компетенция связана с наличием рецепторов, а также с общим состоянием внутриклеточных процессов. Клетка может быть на одной фазе роста компетентна к внесению данного фитогормона, а на другой — нет.3. Необходимо достаточное снабжение растения водой и питательными веществами.4. Действие всех гормонов зависит от концентрации. Избыточная концентрация вызывает не стимуляцию, а резкое торможение роста и даже гибель растений.5.Эндогенные (естественные) фитогормоны определенным образом локализованы в отдельных компартментах (отсеках) клетки. При внесении извне распределение гормонов будет иным. В этой связи экзогенное внесение не может полностью заменить гормоны, образовавшиеся при естественном метаболизме.В настоящее время фитогормоны применяются в следующих направлениях.Ауксины и их синтетические заменители1.  Для усиления корнеобразования у черенков (Р.Х. Турецкая). Обработка нижних концов черенков ИУК в концентрации 50 мг/л или ее синтетическими аналогами (индолилмасляной, а-нафтилуксусной кислотой) вызывает приток к ним питательных веществ, при этом процесс корнеобразования усиливается. Этот прием широко применяется при вегетативном размножении растений.2.  Для усиления корнеобразования и восстановления корневой системы при пересадке растений. Для этого саженцы окунают в пасту из глины с добавлением ИУК или ИМК.3.  Для образования партенокарпических плодов, повышения урожая томатов и некоторых других культур. Опрыскивание цветков томатов раствором синтетических регуляторов роста типа ауксина (например, трихлорфеноксиуксусной кислотой в концентрации 50 мг/л) приводит к образованию партенокарпических бессемянных плодов. Плоды растут быстрее и характеризуются более высоким содержанием Сахаров. Одновременно с усилением роста плодов в результате перераспределения питательных веществ рост вегетативных органов (пасынков) замедляется. К недостаткам этого приема следует отнести большую подверженность образующихся плодов различного рода заболеваниям.4.  Для предохранения плодов от предуборочного опадения. При большом количестве завязавшихся плодов часть их опадает до созревания. Регуляторы типа ауксина, вызывая дополнительный приток питательных веществ к плодам, препятствуют образованию отделительного слоя. Обработка деревьев проводится а-нафтилуксусной кислотой в концентрации 10 мг/л за две недели до уборки.5.  Для ускорения прорастания семян некоторых растений. Этот прием дает благоприятные результаты лишь на мелкосемянных растениях, поскольку крупные семена содержат достаточное количество собственных гормонов. Хорошие результаты получены при обработке семян сахарной свеклы ИУК в концентрации 10 мг/л.6.  В высоких концентрациях регуляторы роста типа ауксина, например 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д), могут применяться как селективные гербициды. Поскольку для разных видов растений оптимальные концентрации фитогормонов различны, то это позволяет использовать 2,4-Д в качестве селективного гербицида для борьбы с сорняками в посевах злаковых культур. Исследованиями (Ю.В. Ракитин, В.А. Земская) показано, что различная устойчивость растений к 2,4-Д связана с различиями в скорости ее детоксикации (обезвреживания) в растительном организме.Гиббереллины.1.  Под влиянием гиббереллина заметно усиливается рост стебля конопли, сахарного тростника. Увеличивается выход волокна конопли с гектара.2.  Опрыскивание в концентрации 25 мг/л повышает урожай зеленой массы кормовых бобов. Увеличивается продуктивность растений, возделываемых для получения зеленой массы. Однако урожай семян при этом снижается.Широкое применение получили этиленпродуценты — соединения, которые после опрыскивания растении распадаются с образованием этилена. Наиболее распространенным этиленпродуцентом является 2-хлорэтилфосфоновая кислота СlСН₂СН₂РО(ОН)₂, которая при значении рН > 4 распадается с выделением этилена. Известно много препаратов, содержащих 2-ХЭФК: этрел, гидрел, кампозан, этефон.Этилен-продуценты применяют:1.  Для ускорения созревания плодов.2. Для ускорения созревания и облегчения уборки томатов, яблок, облепихи, винограда, цитрусовых, поскольку ускоряется образование отделительного слоя в плодоножке.3. Для усиления отделения латекса у каучуконосных деревьев гевеи, ускорять выделение живицы у сосны.4. Для ускорения опадения листьев — дефолиации. Дефолиация облегчает условия машинной уборки ряда культур, например хлопчатника.5.  Для индукции цветения манго, авокадо, ананасов и других культур.6. Обработка этрелом растений огурца вызывает преимущественное образование женских цветков.7.  Для борьбы с полеганием зерновых культур в посевах, например, ржи и ячменя, поскольку этиленпродуценты способствуют формированию укороченного толстого стебля.

47.Влияние внешних  факторов на рост и развитие  растений.

Внешние условия оказывают на рост как прямое, так и косвенное  влияние. Последнее связано с  тем, что скорость роста зависит  от интенсивности всех остальных  физиологических процессов, воздушного и корневого питания, снабжения  водой, напряженности процессов  обмена веществ и энергии. В этой связи влияние внешних условий  может сказаться на интенсивности  роста через изменение любого из указанных процессов. При этом далеко не всегда причины того или  иного влияния можно с достаточной  точностью установить, поскольку  в естественной обстановке влияние  отдельных факторов тесно взаимосвязано.Температура.Рост растений возможен в сравнительно широких температурных границах. Растения ранневесенней флоры растут при температуре даже несколько ниже 0°С. Есть растения, для которых верхняя температурная граница роста несколько превышает 50°С. Для каждого вида растения в зависимости от его особенностей и, главным образом, от географического происхождения характерны определенные температурные границы, в которых возможно протекание ростовых процессов. Различают три кардинальные температурные точки: минимальная температура, при которой рост только начинается, оптимальная — наиболее благоприятная для ростовых процессов, и максимальная, при которой рост прекращается. Данные таблицы 7 показывают, что растения сильнее всего различаются по минимальной температуре, при которой рост начинается. Оптимальные и особенно максимальные температуры для роста различных культур очень близки. С повышением температуры от минимальной до оптимальной скорость роста резко возрастает. В области более низких температур наблюдается более быстрый подъем темпов роста при повышении температуры. Сказанное хорошо видно из данных по изменению температурного коэффициента в разных интервалах температуры. Так, скорость роста проростков гороха при повышении температуры от 0 до 10°С возрастает в 9 раз, от 10 до 20°С — в 2,5 раза, а от 20 до 30°С — всего в 1,9 раза. Оптимальные температуры могут быть неодинаковыми для роста разных органов одного и того же растения. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем ниже по сравнению с надземными органами. Для роста боковых побегов оптимальная температура ниже по сравнению с ростом главного стебля.Установлено, что растения интенсивнее растут в ночной период суток. Для роста многих растений благоприятной является сменная температура в течение суток — днем повышенная, а ночью пониженная. Это явление Ф. Вент назвал термопериодизмом. Явление термопериодизма хорошо проявляется на культуре томатов. Показано (Н.И. Якушкина), что пониженные ночные температуры ускоряют рост корневой системы и боковых побегов у растений. Такое влияние может быть объяснено тем, что при понижении температуры более активно работают ферменты, катализирующие распад крахмала на сахара. В листьях образуются растворимые транспортные формы углеводов, легко передвигающиеся к точкам роста корня и боковых побегов, благодаря чему их рост усиливается. Содержание воды. В процессе роста растения особенно чувствительны к недостатку воды. Уменьшение содержания воды в почве приводит, естественно, и к уменьшению содержания ее в растении, а это, в свою очередь, резко тормозит процессы роста. Снижается деление клеток и особенно их рост растяжением. Для различных физиологических процессов нужна разная насыщенность водой. Наибольшая насыщенность водой требуется для процессов роста. Насыщенность клетки или ткани растений водой называют гидратурой, она выражается в процентах. За 100%-ную гидратуру принимается такая насыщенность, при которой данное тело находится в равновесии с атмосферой, имеющей 100%-ную относительную влажность. Рост клеток идет лишь в том случае, если гидратура не падает ниже 95%. Для того чтобы поддержать такую гидратуру, точки роста надземных органов растения защищены смыкающимися листочками с хорошо развитой кутикулой. Точки роста корня не имеют подобной защиты и поэтому требуют повышенной влажности почвы для своего роста.Свет.Растения используют свет двумя путями: во-первых, как энергетический ресурс (свет служит источником энергии для синтеза органических веществ — фотосинтез); во-вторых, как сигнал или источник информации. Во втором случае энергия света может быть на несколько порядков ниже, чем в первом. Свет оказывает большое и разностороннее влияние на темпы и характер роста, как отдельных органов, так и растительного организма в целом. При этом на разные стороны ростовых процессов влияние света проявляется неоднозначно. Так, свет необходим для протекания процесса фотосинтеза, и поэтому накопление массы растения без света не идет. Вместе с тем рост клеток растяжением может идти в темноте, более того, на свету этот процесс тормозится. Свет оказывает большое влияние и на формообразовательные процессы. Этиолированные проростки, выросшие в темноте, характеризуются рядом анатомических и морфологических особенностей. В отсутствие света происходит упрощение анатомической структуры стебля. Слабо развиваются ткани центрального цилиндра, механические ткани. Вместе с тем растяжение клеток в темноте идет очень интенсивно. В результате образуются длинные, вытянутые стебли. Листья редуцированы, у двудольных растений вместо листовой пластинки образуются лишь небольшие чешуйки. Этиолированные проростки имеют слегка желтоватый оттенок. По-видимому, более быстрое вытягивание стебля и корня, этиолированных проростков выработалось в процессе эволюции, так как в большинстве случаев прорастание семян происходит в почве в отсутствие света, и эти особенности, а также отсутствие листьев облегчают проростку проникновение через слой почвы. Возможно, что вытягивание стебля в отсутствие света является следствием отсутствия ингибиторов роста. В темноте образуется много ауксинов. Нарушение соотношения ауксинов и ингибиторов вызывает несбалансированный рост. При выходе проростков на поверхность почвы происходят их внутренние и внешние изменения. В темноте у проростков двудольных растений гипокотиль изогнут, что защищает точку роста в почве от повреждений. Под влиянием света этот изгиб («крючок») выпрямляется. На свету рост стебля тормозится, рост листьев усиливается, и они принимают обычную форму. Под влиянием света происходят анатомические изменения стебля, дифференцируется эпидермис, появляются волоски, изменяется окраска — синтезируется хлорофилл. Эти изменения получили название фотоморфогенеза. Интересно заметить, что ткани проростков могут рассматриваться как «световоды», т. е. они способны проводить свет. Вследствие этого под влиянием освещения надземных органов меняются направление и темпы роста корневых систем. Именно это способствует их углублению.Изучение влияния отдельных участков спектра на перечисленные изменения (фотоморфогенез) показало, что чаще всего они вызываются при воздействии красного света с длиной волны около 660 нм. Для того чтобы свет оказал какое-либо физиологическое влияние, он должен быть поглощен каким-либо веществом. Таким веществом оказался пигмент фитохром. Было показано, что многие физиологические реакции, вызываемые облучением красным светом, можно снять при облучении дальним красным светом (длина волны около 730 нм). Эти исследования привели к заключению, что фитохром существует в двух формах, которые под влиянием облучения светом определенной длины волны могут переходить одна в другую. Фитохром, поглощающий красный свет, называют фитохром красный (Ф_к), а поглощающий дальний красный — фитохром дальний красный (Ф_дк). При поглощении красного света (660 нм) Ф_к переходит в Ф_дк, а при поглощении дальнего красного света (730 нм) Ф_дк переходит в Ф_к: благоприятное действие на прорастание красного света снимается облучением дальним красным. К реакциям, регулируемым фитохромной системой, относятся ингибирование роста стебля, открытие крючка гипокотиля, развертывание семядолей, дифференциация эпидермиса и устьиц, образование элементов ксилемы, ориентация хлоропластов, образование антоциана, прорастание светочувствительных семян, фотопериодическая реакция растения и др. Все процессы, регулируемые фитохромной системой, делят на два типа: 1) процессы, которые под влиянием освещения красным светом усиливаются (например, дифференциация эпидермиса, синтез антоциана, прорастание семян); 2) процессы, которые тормозятся (удлинение гипокотиля, рост стебля).Механизм действия фитохрома до настоящего времени не известен. Активной формой фитохрома является Ф_дк, именно его образование, которое происходит под влиянием облучения красным светом, вызывает определенный физиологический эффект. Однако и Ф_да не весь участвует в реакциях, а лишь его определенная часть. Возможно, что эта активная часть Ф_дк связана с мембранами и определенным образом ориентирована в них. В этой связи представляют интерес данные немецкого физиолога В. Гаупта, согласно которым хлоропласты ориентируются под прямым углом по отношению к лучу красного света. При этом луч может быть диаметром всего 3 мк и прямо не попадать на хлоропласты. Из этого можно сделать вывод, что фитохром локализован по преимуществу в мембранах, при этом каждая форма фитохрома определенным образом ориентирована в мембранах. При освещении определенными лучами спектра эта ориентация меняется, что и вызывает изменение ориентации хлоропластов. Воздействие Ф_дк может проявляться быстро (минуты) и медленно (часы). В первом случае действие Ф_дк, по-видимому, связано с изменением свойств мембран. Имеется предположение, что в быстрых эффектах фитохрома играют роль сигнальные цепи. Накопление Фдк в мембранах влияет на их проницаемость, в частности для К⁺, что, в свою очередь, изменяет электрический потенциал и вызывает определенный биологический эффект, например, никтинастическое закрывание листьев. В случае более длительных эффектов предполагают, что фитохром вызывает активацию (дерепрессию) части генома (Т. Мор). Эта точка зрения подтверждается тем, что при добавлении ингибиторов синтеза белка и РНК действие красного света не проявляется. Есть данные, что фитохром регулирует транскрипцию многих генов, связанных с позеленением, а также ген ядра, кодирующий малые субъединицы РБФ карбоксилазы/оксигеназы и связанные с хлорофиллом белки. Показано также, что красный свет индуцирует образование ряда ферментов. Ответная реакция, вызываемая Ф_дк или его особой формой, зависит от состояния клетки или ткани, от ее компетентности. Под влиянием красного света активность таких фитогормонов, как гиббереллины и цитокинины, возрастает. Не исключено, что действие фитохрома на геном опосредовано фитогормонами. Как уже отмечалось, многие физиологические и морфологические изменения, индуцированные фитохромом, связаны с кратковременным освещением малой интенсивности ¹/₁₀₀ солнечного света в течение 1 мин — низкоэнергетическими реакциями (НЭР). Однако было показано, что, для того чтобы в растениях исчезли все признаки этиоляции и они приобрели нормальный вид, этого недостаточно. Таким образом, выяснилась необходимость более длительного и более интенсивного облучения. Было сделано заключение, что такие эффекты включают высокоэнергетические реакции (БЭР). Именно БЭР обеспечивают нормальный рост побегов. При этом оказалось, что спектр действия БЭР также несколько отличен. Наибольшее влияние оказывают не красные, а дальние красные (710—730 нм) и синие лучи. Что касается пигментов (фоторецепторов), которые ответственны за эти реакции, то для проявления действия дальнего красного света это тот же Ф. Фоторецептор для синего света окончательно не установлен, возможно, что это флавиновые соединения, например, флавинокаротиноиды. В последнее время действию синего света на растения уделяется большое внимание. Показано, что синий свет влияет на электрические и генетические процессы, изменяет метаболизм. Причем его действие отличается от эффектов красного света. Примерами процессов, регулируемых синим светом, являются фототропизм, биосинтез пигментов и др. Установлена стимуляция синим светом разрушения крахмала и биосинтеза малата в замыкающих клетках устьиц. Обогащение осмотически действующими веществами приводит к открытию устьиц. Синий свет влияет на устьичные движения также путем активации Н⁺-АТФазы плазмалеммы. Синий свет вызывает возникновение разности потенциалов, что влияет на поступление ионов. В случае стимулирования генов синий свет стимулирует транскрипцию и трансляцию и приводит к морфогенетическим эффектам. Рассматривая воздействие света, необходимо остановиться на влиянии круглосуточного освещения на процессы роста. Опыты по выращиванию растений при свете электрических ламп (светокультура) показали, что рост многих растений при круглосуточном освещении идет значительно интенсивнее, особенно при правильном подборе качества света, т. е. типа ламп (Б.С. Мошков). Так, при выращивании сеянцев древесных культур (дуб, сосна) на непрерывном освещении темпы их роста возрастают в 1,5—2 раза (В.М. Леман). Такие однолетние растения, как горох и фасоль, также характеризуются очень интенсивным ростом в условиях круглосуточного освещения. Однако существуют растения, на рост которых круглосуточное освещение оказывает отрицательное влияние. В некоторых случаях круглосуточное освещение вызывает явления, сходные с теми, которые обычно являются следствием недостатка света. Такие растения, как томаты, в условиях непрерывного освещения вытягиваются, листья становятся желтыми, хлорофилл разрушается. Это явление называют зеленой этиоляцией. Особенно вредное влияние круглосуточного освещения проявляется при высокой ночной температуре.Снабжение кислородом.Процессы роста требуют затрат энергии, источником которой служит процесс дыхания. В этой связи понятна необходимость кислорода. При снижении концентрации кислорода ниже 5% рост тормозится. Это происходит не только из-за нарушения энергетического баланса, но и в силу накопления продуктов анаэробного обмена (спирт, молочная кислота). Минеральное питание. Для нормального протекания ростовых процессов необходимо достаточное снабжение всеми необходимыми минеральными элементами. Особенно специфична роль снабжения растений азотом. Это связано не только с тем, что азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, но и с образованием двух основных групп гормонов, регулирующих ростовые процессы (ауксинов и цитокининов).Центральным моментом развития растительного организма является переход от вегетативного роста к репродуктивному развитию (у цветковых растений — к цветению). Условия среды могут влиять на реализацию генетической инфор¬мации и тем самым ускорять или замедлять наступление определенных этапов развития, в первую очередь переход растения от этапа молодости к этапу зрелости. Согласно представлениям, развиваемым в работах М.Х. Чайлахяна, в расти¬тельном организме существуют два типа регуляторных механизмов, которые влияют на переход растения от этапа молодости к зрелости,— автономный и ин-дуцированный. Автономная регуляция — это возрастной контроль, не зависящий от условий среды. Автономность надо понимать как возможность перехода к цве¬тению вне зависимости от внешних условий. Индуцированная регуляция вызыва¬ется определенными факторами среды. Автономная регуляция проявляется в том, что растение лишь в определенном возрасте переходит в цветочно-спелое состояние. Период, который требуется для того, чтобы достигнуть цветочно-спелого состояния, различается в зависимости от вида растений. Существуют растения, у которых он почти отсутствует. Так, некото¬рые растения готовы при определенных условиях перейти к цветению уже на фазе семядольных листьев. Однако у большинства растений цветочно-спелое состоя¬ние наступает при наличии нескольких листьев. У многолетних растений для пере¬хода в это состояние обычно требуется пять или более лет. Некоторые виды бамбу¬ка вступают в цветочно-спелое состояние лишь по прошествии 50 лет. Различные исследователи по-разному объясняют физиологическую сущность этого явления. Некоторые придают значение образованию нужного количества и качества питательных веществ (трофический фактор). Так, Г. Клебс (1905) при¬давал решающее значение для перехода растений к цветению соотношению угле¬рода к азоту. Клебс полагал, что все условия, вызывающие накопление Сахаров, способствуют зацветанию растений, тогда как условия, ведущие к накоплению азотистых веществ, поддерживают вегетативное состояние.

Таким образом, пере¬ход к цветению связывался с накоплением определенных трофических веществ. Действительно, для некоторых растений это подтвердилось. Так, у плодовых деревьев с помощью  кольцевания можно ускорить образование  цветочных почек. По данным М.Х. Чайлахяна, правило Клебса оказалось верным только для длиннодневных растений. Большое значение в переходе в  цветочно-спелое состояние имеет  накопление гормональных веществ. Благодаря  возрастной автономной регуляции в  растениях возникает градиент цветочно-спелого  состояния. Это выражается в определенной последовательности зацветания побегов  разных ярусов. При этом опыты показали, что цветочно-спелое состояние зависит  от накопления определенных веществ, по-видимому, гормонального типа, обра¬зующихся  в коре стеблевых сегментов, в  узлах определенного яруса. Однако для многих видов растений достижение цветочно-спелого состояния зависит  не толь¬ко от возраста, но и от внешних  условий. Для индуцированной, зависящей  от внешних воздействий регуляции  особен¬ное значение имеет воздействие  двух факторов — температуры и  фотопериода. Зависимость перехода растений к цветению от температуры  называют яровиза¬цией; зависимость  перехода растений к цветению от соотношения  длины дня и ночи в течение  суток — фотопериодизмом. Оба  эти явления выработались в процессе эволюции как приспособления, обеспечивающие переход к цветению в наиболее благоприятное время. С помощью  этих приспособлений раститель¬ный  организм определяет время цветения.

49.ЯровизацияДля ряда растений переход к этапу зрелости (образованию цветочных зачатков) происходит лишь после воздействия в течение определенного периода пониженными температурами. Впервые это было подмечено Г. Гасснером (1918). При этом все растения можно разделить на три группы: 1) растения, которые не переходят к репродукции без воздействия в течение определенного времени пониженными температурами,— это главным образом озимые формы, двулетники и некоторые многолетники; 2) растения, у которых развитие ускоряется при воздействии пониженными температурами, однако это воздействие не является обязательным (салат, шпинат и др.); 3) растения, которые не требуют для перехода к цветению пониженных температур. Особенно ясно зависимость развития от температуры (яровизация) проявляется на двулетних растениях, у ряда растений ранневесенней флоры, а также на озимых формах. Многие двулетние растения (свекла, капуста, сельдерей и др.) в первый год жизни остаются в вегетативном состоянии и переходят к репродукции лишь после воздействия пониженных температур в зимний период. Известно, что при весеннем высеве озимые формы (рожь, пшеница, ячмень) интенсивно растут, кустятся, но, в отличие от яровых форм, не переходят к репродукции, не выколашиваются. Различия между озимыми и яровыми формами зерновых культур обусловлены генетически. Исследования ряда ученых показали, что для перехода к репродукции озимые растения нуждаются в течение определенного времени в воздействии пониженных температур. В естественных условиях при осеннем высеве озимые растения подвергаются длительному влиянию пониженных температур и нормально выколашиваются. Именно эта особенность озимых растений позволяет им переносить зимние условия. Оказалось, что, если подвергнуть действию пониженной температуры наклюнувшиеся семена озимых культур в течение определенного времени, они переходят к репродукции (выколашиванию) и при весеннем высеве. Именно это и дало основание для введения термина «яровизация». Необходимо отметить, что яровизация не вызывает непосредственно перехода растений к репродукции, а лишь подготавливает этот переход. Иначе говоря, для того чтобы в растении появились цветочные зачатки, необходимы определенные физиолого-биохимические изменения, которые проходят у некоторых видов растений под воздействием пониженных температур.Яровизационные изменения происходят в точках роста. Для того чтобы прошли яровизационные изменения, именно точка роста должна быть подвергнута действию пониженных температур. Оказалось, что достаточно выдержать изолированные зародыши при пониженных температурах, чтобы выросшие из них растения оказались подготовленными к цветению. Клетки, образовавшиеся из точек роста, подвергшихся действию пониженных температур, уже являются яровизированными. Если меристематические клетки находились при пониженных температурах и в них произошли соответствующие изменения в обмене веществ, то эти изменения передаются при делении к вновь появляющимся клеткам и, наконец, обусловливают переход растения от вегетативного роста к репродукции. Растения могут проходить яровизацию в разном возрасте, начиная с наклюнувшихся семян. Однако существуют растения (некоторые двулетние), у которых действие низких температур воспринимается апексами при наличии листьев. Яровизация может быть эффективна даже во время развития зародыша на материнском растении, если после оплодотворения прошло не более 5 дней. Пониженные температуры, которые необходимы разным растениям для прохождения яровизационных изменений, несколько различаются. Наиболее эффективными для озимой пшеницы являются температуры от 4 до 0°С. Длительность воздействия также колеблется. Для большинства сортов озимой пшеницы длительность воздействия пониженными температурами должна составлять 35—60 суток. Такой длительный срок показывает, что происходящие под влиянием пониженных температур изменения накапливаются постепенно. Для прохождения яровизационных изменений необходимо достаточное снабжение водой и кислородом. Последнее указывает на связь происходящих изменений с окислительно-восстановительными процессами, в частности с дыханием. Показано, что под воздействием пониженных температур в меристематических клетках изоэлектрическая точка белков сдвигается в кислую сторону. Имеются сведения, что при яровизации происходят изменения в нуклеиновом обмене. Заметно увеличивается количество РНК. Однако в целом сущность биохимических изменений, происходящих под влиянием пониженных температур и приводящих к тому, что в растении может осуществляться переход к репродукции и развертываться соответствующая подпрограмма, не представляется ясной. Некоторые исследователи (А. Ланг) высказывают предположение, что существует особый, способный к передвижению фактор (верналин), вырабатывающийся при пониженных температурах и вызывающий переход к репродукции у требующих яровизации растений. Возникает вопрос, каким образом реакции, возникающие при яровизации, могут ускоряться при понижении температуры. Предполагается, что яровизация зависит от двух реакций. Одна из них (б) имеет более высокий, а другая (а) более низкий температурный коэффициент (Q₁₀). Обе реакции имеют общее исходное вещество, которое при повышении температуры превращается в неактивный, а при понижении — в активный продукт В этом случае при понижении температуры более интенсивно будет идти реакция (а) и активный продукт накапливается. Яровизационные изменения обратимы. Под воздействием повышенных температур возможна разъяровизация, в результате чего готовность клеток к образованию репродуктивных органов теряется. В некоторых случаях действие пониженных температур может быть заменено выращиванием растений при непрерывном освещении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50.Фотопереодизм

В 1920 г. американские физиологи  У.У. Гарнер и Г.А. Аллард установили, что есть растения, которые переходят  к цветению только в условиях короткого  дня, т. е. когда день короче ночи. К  таким растениям относятся табак  сорта Мериленд Мамонт, соя, перилла, хризантема, просо и др. В условиях, когда светлый период суток превышает  темный (длинный день), эти растения не образуют репродуктивных органов. В  дальнейшем были обнаружены растения, которые переходили к цветению лишь при воздействии длинного дня. Зависимость развития растения от соотношения длины дня и ночи в течение суток называют фотопериодизмом. Таким образом, сущность фотопериодической реакции заключается в том, что циклическое чередование света и темноты переводит растение из вегетативного в репродуктивное состояние. Изучением фотопериодической реакции растений занимались многие исследователи. Большой вклад в разработку этого вопроса внесли ученые В.Н. Любименко, М.Х. Чайлахян, В.И. Разумов, Б.С. Мошков и др. Фотопериодизм, так же как и яровизация, представляет собой приспособительную реакцию, позволяющую растениям зацветать в определенное, наиболее благоприятное время года. Как правило, длиннодневные растения северные, а короткодневные — южные. Для короткодневных растений более благоприятны повышенные ночные температуры, тогда как для длиннодневных — пониженные. Фотопериодическая реакция не только затрагивает процесс развития растений, но и вызывает некоторые изменения ростовых процессов. Особенно четко показана зависимость клубнеобразования от соответствующего соотношения дня и ночи (М.Х. Чайлахян). По отношению к фотопериодической реакции зацветания все растения можно разделить на несколько групп: короткодневные растения (КДР), которые зацветают при длине дня меньше определенной,— критической продолжительности; длиннодневные растения (ДДР), зацветающие при длине дня больше определенной критической продолжительности; нейтральные растения (НДР), которые зацветают при любой длине дня. Кроме этого, в настоящее время выделены еще коротко-длиннодневные и длинно-короткодневные группы растений, цветение которых происходит при смешанных фотопериодах. В каждой из названных групп есть растения, обязательно требующие для зацветания соответствующего фотопериода (облигатные), и есть растения, лишь ускоряющие зацветание при определенной длине дня. К короткодневным растениям относятся рис, сахарный тростник, кукуруза, хризантема, к длиннодневным — растения умеренных широт: пшеница, овес, лен, свекла, шпинат, клевер.

Для многих растений изменение  длины дня даже на 15—20 мин уже  вызывает фотопериодическую реакцию. Растения сильно различаются по числу  фотопериодических циклов (числу  суток с определенной длиной дня), которые вызывают затем переход  к цветению. Одним растениям достаточно одного цикла, иначе говоря, воздействия  определенной длиной дня в течение  одних суток. Другим растениям необходимо получить определенную длину дня  в течение 25 суток (25 циклов). Таким  образом, фотопериодическое воздействие  необходимо растительному организму  лишь на протяжении определенного периода, после чего растение зацветает уже при любом соотношении дня и ночи. Это явление называют фотопериодической индукцией. Исследования, проведенные на растениях короткого дня, показали, что для их перехода к образованию репродуктивных органов (цветению) важна длительность не дня, а ночи. Иначе говоря, для короткодневных растений необходим темновой период определенной длины. Если в середине темнового периода дать хотя бы вспышку света, то растение короткого дня к цветению уже не переходит. Так, если темновой период прерывается освещением на 3—5 мин, то коротко-дневные растения не зацветают. Для длиннодневных растений нужен короткий темновой период. Фотопериодическое воздействие вызывается светом малой интенсивности. Так, достаточно прервать темновой период суток вспышкой света интенсивностью в 3—5 лк, чтобы короткодневные растения не зацвели. Даже лунный свет препятствует переходу к цветению короткодневных растений. Фотосинтез при таких интенсивностях освещения еще не идет. Эти данные показывают относительную независимость явления фотопериодизма от фотосинтеза. Вместе с тем переходу растений к цветению должен предшествовать определенный период нормального протекания фотосинтеза. Это связано с тем, что для проявления фотопериодической реакции нужно достаточное и определенное количество питательных (трофических) веществ, в частности углеводов и азотистых веществ. Как уже упоминалось, для растений КД важно преобладание азотистых веществ, тогда как для ДД — углеводов. Реакция на фотопериод зависит от температуры. Так, один и тот же вид смолевки при 20°С ведет себя как ДД, а при 5°С как КД растение. Фотопериодическая реакция растений наиболее успешно проходит лишь в лучах определенной длины волны, что доказано опытами американских ученых С. Хендрикса и X. Бортвика. Наиболее активными в смысле задержки цветения КДР оказались красные лучи (длина волны 660 нм). Спектр действия фотопериодической реакции оказался совпадающим со спектром действия фитохрома (с. 337). Действие вспышки красного (660 нм) света на задержку цветения короткодневных растений снимается действием дальнего красного света. В ночной период Ф_дк под влиянием дальних красных лучей превращается в Ф_к, и это способствует началу реакций, приводящих короткодневные растения к цветению. При вспышке красного света Ф_к превращается в Ф_дк, и это ингибирует реакции, приводящие к цветению. Следовательно, для перехода к цветению короткодневных растений нужно меньшее содержание активного фитохрома, поглощающего дальние красные лучи, тогда как для перехода к цветению длиннодневных необходимо его более высокое содержание.