Физиологические основы покоя с-х растений

Плодовые деревья – озимые культуры – овощные культуры – семена

Плодовые деревья. Переход к покою у плодовых культур начинается с середины лета, т.е. в период когда метеорологические условия еще вполне могли бы допускать вегетативный рост.

Переход к состоянию покоя индуцирует укорачивающийся день. Сигнал "короткий день" воспринимают листья. на коротком дне в листьях вырабатывается абсцизовая кислота, которая транспортируется в почки и вызывает переход в состояние покоя. Концентрация ауксина доходит до нуля при достижении состояния покоя. С середины лета, когда рост дерева ослаблен или закончен, а листья продолжают ассимилировать в побегах и кольчатках начинают усиленно накапливаться крахмал. Изменяется и ферментный аппарат. Происходит одревеснение побегов. Активность корней сильно снижается. С наступлением осени начинается переход надземной части к зимнему состоянию зимний покой проходит несколько фаз. Различают три фазы: подготовительную фазу, глубокий покой и завершающийся период покоя.

Подготовительная фаза. Она начинается в почках еще до *. Окончание периода роста и переход в состояние покоя индуцирует укорачивающийся день. Второй важный регулирующий фактор – это низкие ночные температуры. Решающим стимулом является понижение температуры. В природе фотопериодизм с термопериодизмом неизбежно связаны друг с другом, поэтому не удивительно, что режим вегетации и многие другие жизненные процессы регулируются совместным действием этих двух переменных.

Изменение освещенности нередко служит первым стимулом к * физиологического состояния, которую затем доведет до конца изменение температуры.

Глубокий покой. В этот период у растений нельзя вызвать распускание почек обогревом или удлинением фотопериода. Неспособность трогаться в рост в этот период очень важна с точки зрения * устойчивости. Низкие температуры ускоряют начало перехода в активное состояние.

Завершающий период покоя. После выхода из глубокого покоя можно вызвать развитие почек: обогревание (теплые ванны) или дополнительным освещением. После завершающего периода начало роста зависит только от факторов среды.

Влияние внешней среды, управляющих механизмов и гормональных факторов на ритм вегетации можно упрощенно представить в виде схемы. Из этой схемы вытекает, что внешние факторы вызывают сдвиги в соотношении между стимулирующими и ингибирующими гормонами.

При переходе в состояние покоя количество гиббереллиновой кислоты резко снижается и доминирует абсцизовая кислота и др. ингибиторы роста. В завершающий период концентрация веществ стимулирующих рост быстро увеличивается. Это вновь активирует клеточный метаболизм и обусловливает готовность к дальнейшему развитию.

Прекращение покоя. Сигналом к прекращению глубокого покоя являются низкие температуры зимнего периода. Необходима температура +0,5 +5 ⁰С в течение 3-5 недель. Воспринимающим органом являются сами почки. В прекращении периода покоя принимают участие гормоны. При пробуждении содержании ингибиторов в почке снижается. Природным фактором, вызывающим окончание периода покоя является длинный день и тепло.

Озимые культуры.

Подготовка к зиме у озимых культур носит несколько иной характер, чем у древесных пород. В осенне-зимний период, перед уходом в зиму озимые культуры характеризуются интенсивным ростом с почти одновременным накоплением пластических веществ в виде подвижных соединений, концентрирующихся в узлах кущения. Все это обусловливает переход озимых в состояние неглубокого покоя. Поэтому покой озимых рассматривают как вынужденное состояние. Переход растений в состояние покоя взывает изменение интенсивности и направленности физиолого-биохимических процессов. Физиологическое состояние растений наиболее полно отражает процессы дыхания. У озимых культур происходит резкое снижение интенсивности дыхания. Переход озимых культур в состояние покоя сопровождается изменением клеточных структур. Следствием этих изменений является обособление протопласта от оболочки и отхождение его от стенок клеток. Для протоплазмы клеток в состоянии покоя характерны выпуклый плазмолиз. На изменение свойств протоплазмы большое влияние оказывает высота снежного покрова. При высоте снега 10-11 см и незначительном колебании минимума и максимума температур - max 0 ⁰C, min -3 ⁰C протоплазматическая сеть эпидермальных клеток восстанавливается. Снежный покров 40-50 см нередко защищает растения. в этих условиях при температуре -27-29 0С плазмодесма не разобщается.

В условиях оттепелей растения выходят из состояния покоя. При этом вновь восстанавливается состояние протоплазмы, восстанавливается связь клеток через плазмодесмы и интенсивность дыхания резко повышается.

Овощные культуры.

Такие овощные растения, как морковь, свекла, петрушка, сельдерей, брюква, репа, редис, капуста, шпинат имеют период вынужденного покоя, зависящий от низкой температуры. При хранении этих овощей в зимнее время не следует допускать, чтобы температура поднималась выше нуля. Низкая температура лишь ослабляет жизненные процессы, но она не прекращает их. Растения дышат, испаряют влагу (и в этих растениях не происходит обособления протоплазмы). Иначе ведут себя картофель и лук. Корнеплод и луковица имеют настоящий период покоя. Клубни картофеля это измененные утолщенные побеги с зачаточными листьями и спящими почками. Биохимические изменения в период покоя протекают в той же направленности, что и у плодовых культур.

Покой семян.

Главное отличие покоящихся семян от покоящихся почек – малое содержание воды. Вследствие этого прорастание начинается с набухания, за которым следует, как и при распускании почек, процессы роста и развития.

Причины вызывающие покой семян крайне разные. Покой обусловливают факторы внешней и внутренней среды. Наиболее естественна и совершенна классификация органического покоя семян предложенная М.Г. Николаевой. Все многообразие проявление покоя подразделяют на три основные группы: экзогенную, эндогенную, камбиальную.

Типы экзогенного покоя объединяют явления задержки прорастания семян связанные с физическими, химическими, механическими свойствами.

Физический покой связан с водонепроницаемостью кожуры или как принято говорить явлением твердрсемянности. Примером могут служить семена белой акации. Семена акации могут длительное время находиться во влажной среде, совершенно не набухая. В опытах семена белой акции, у которых были удалены участки семенной кожуры, набухали на 2-3 сутки и вслед за этим прорастали. В то время как неповрежденные семена лежали в воде без всяких из изменений до конца опыта в течение 45 дней.

Химический покой обусловлен присутствием в околоплоднике ингибиторов роста (алкалоиды, кумарин, синильная кислота). Примером могут служить семена ясеня косолистного.

Механический покой. Причинами определяющими покой является механическое сопротивление покровов росту зародыша. Механическое сопротивление прорастания наблюдается у семян с твердым ороговевшим эндоспермом. У такого растения как серебристый лох покой семян целиком определяется механическим сопротивлением со стороны косточки.

Типы эндогенного покоя обусловлены анатомо-морфологическими физиологическими свойствами зародыша. Выделяют: морфологический покой и различные типы физиологического покоя.

Морфологический покой. Формирование зародышей в созревающих семенах происходит различными темпами. В результате наступлении зрелости семян у разных видов растений захватывает зародыш на разных этапах его развития: у одних растений зародыш достигает значительной величины и высокой степени дифференциации, у других же растений зародыш зрелых семян представляет собой по существу проэмбрион (**) состоящий из нескольких недифференцированных клеток. И вот такие семена неспособны прорастать без предварительной подготовки, во время которой происходит процесс доразвития зародыша внутри семени.

Морфологический покой как следствие недоразвития зародыша характерен для семян тропической и нашей флоры. Из тропических – пальмы, из растений нашей флоры - морковь.

Физиологический покой. По разновидности физиологический покой различают на: неглубокий и глубокий покой.

Неглубокий физиологический покой связан с недостаточным поступлением к зародышу кислорода вызванным понижением газопроницаемости покровов. Неглубокий физиологический покой свойственен семенам злаковых культур. При уборке хлебных злаков семена не способны к прорастанию. Это явление получило название "послеуборочного" дозревания семян. Послеуборочное дозревание заключается в том, перестройке пластических веществ и в подготовке их к состоянию, когда зародыш может питаться ими при прорастании. Перестройка обмена веществ в семенах происходит после нагревания их при температуре 15-20 ⁰С. Продолжительность послеуборочного дозревания у различных сортов озимой пшеницы бывает неодинаковый от 2 недель до 2 месяцев. У озимой пшеницы продолжительность периода покоя зависит от агроэкологических условий. В жаркое засушливое лето период покоя укорачивается. В * холодное лето - он увеличивается.

Глубокий физиологический покой обусловлен газопроницаемостью покровов и явлением недоразвитости зародыша, т.е. глубокий физиологический покой обусловлен двойным механизмом торможения прорастания. Состояние глубокого покоя у семян сопровождается также обособлением протоплазмы.

Типы камбиального покоя.

У абрикоса покой обусловлен: механическим сопротивление внешних покровов, пониженной газопроницаемостью внутренних покровов, частичной * зародыша.

У боярышника покой обусловлен: механическим сопротивление внешних покровов, пониженной газопроницаемостью внутренних покровов, покоем зародыша.

У липы покой обусловлен: водонепроницаемостью внешних покровов, пониженной газопроницаемостью внутренних покровов, покоем зародыша.

Таким образом, покой семян обусловлен следующими причинами:

1. морфологическая недоразвитость,

2. физиологическая недоразвитость, которая проявляется в том, что извлеченные из семени зародыши не прорастают. Физиологическая незрелость это собирательное понятие для ряда малоизвестных причин покоя семян,

3. ингибиторы прорастания. Эти вещества находятся в самом зародыше, в эндосперме, в семенной кожуре, в мякоти и * плодов. В большинстве случаев *****************************************************

4. непроницаемость семенной кожуры для воды * или газов. Она препятствует прорастанию, так как вода необходима для набухания, а кислород для дыхания.

5. механическое сопротивление семенных покровов которые не допускают увеличения объема семян при набухании или росте зародыша.