Розділ VI. Ріст і розвиток рослин

Ріст – це незворотне збільшення розмірів і маси клітин, тканин органів рослин, пов’язане з новоутворенням елементів їхньої структури. Розвиток – це якісні зміни в структурі та життєдіяльності рослин в онтогенезі. З наведених означень зрозуміло, що ріст і розвиток належать до інтегральних процесів, вивчення яких потребує багатогранного підходу, їх слід досліджувати на різних рівнях організації – субклітинному (молекулярному, надмолекулярних комплексів, окремих органел), тканинному, органному та рівні організму. Це можливо у разі застосування сучасних методів молекулярної біології, біохімії, цитології, гістології, імунології, біофізики, фізіології та ін. Лише всебічний аналіз процесів дає можливість проникнути в глибинні механізми росту та розвитку і відкриває можливості регуляції життєдіяльності рослин.

Ріст і розвиток детермінуються генетично та реалізуються під впливом багатоваріантних умов довкілля, фактори якого моделюють експресію геному. Серед них велике значення мають метеорологічні фактори, трофічна, електрофізіологічна і фітогормональна регуляції.

Ріст пов’язаний з локально розташованими твірними тканинами, тому частина лабораторних робіт розділу знайомить студентів із зонами росту рослин і цитологічними особливостями їхніх клітин. Звернуто увагу на початковий етап онтогенезу рослин – проростання насіння і методи визначення його життєздатності, явище апікального домінування, гео- і фототропічні реакції. Низка завдань присвячена вивченню ролі фітогормонів і вегетативному розмноженню рослин. Ці досліди потребують значного інтервалу часу, їх доцільно проводити під час літньої виробничої практики.

Робота № 59. Спостереження за геотропічною реакцією рослин

Основні відомості. Корені рослин характеризуються позитивним гео-тропізмом, а стебла – негативним. Це явище пов’язане з впливом на рослини сили земного тяжіння, яка сприймається, згідно сучасних досліджень, кореневим чохликом. При горизонтальному положенні проростка корінь загинається вниз, а стебло – догори. Це відбувається залежно від гормонального статусу нижньої і верхньої частин проростка, який знаходиться в горизонтальному положенні.

Мета роботи. Дослідити залежність росту осьових органів рослин від сили земного тяжіння.

Матеріали, реактиви, обладнання. Скляні банки, скло для їх закривання; скляні пластинки, на яких закріплюються проростки; фільтрувальний папір, проростки гороху, кінських бобів та інших рослин.

Хід роботи. Явище геотропізму найкраще спостерігати на заздалегідь підготовлених препаратах. Для роботи використовують проростки гороху і квасолі.

Щоб вивчити геотропізм, квадратну скляну пластинку обгортають папером і прикріплюють до неї в нормальному положенні (кінчиками вниз) кілька пророслих насінин. Потім на дно скляної банки наливають трохи води і ставлять у неї вертикально квадратну пластинку з проростком. Банку закривають зверху склом. Коли корінці виростуть на 8-10 см, пластинку з проростком повертають на 180°. При цьому спостерігають, що корінь росте в напрямку до Землі. В протилежному напрямку – від центра Землі – росте стебло.

Контрольні запитання.

1. Що таке тропізм?

2. Як продемонструвати наявність геотропічних згинів у кореня і стебла?

3. Яка причина різної реакції їх на вплив земного тяжіння?

4. Чи спостерігають геотропізм у багаторічних рослин?

5. Якими методами можна показати значення кореневого чохлика для геотропічної реакції у рослин?

Робота № 60. Виявлення зон росту у коренів і стебел методом позначок.

Основні відомості. Осьові органи рослин ростуть протягом усього он-тогенезу, досягаючи часто значних розмірів. Їхній ріст зумовлений збільшенням кількості і розмірів клітин в апікальній меристемі (у однодольних – в інтеркалярній). Меристемна зона кореня, завдяки якій він подовжується, невелика і дорівнює кільком міліметрам. В стеблах вона на порядок більша.

Мета роботи. Виявити зони росту, ділення і розтягнення клітин в коренях і стеблах рослин; порівняти на поперечних зрізах будову коренів у цих зонах, а на поздовжніх – величину клітини.

Матеріали, реактиви, обладнання. Проросле насіння гороху, гарбуза, соняшника, огірків; проростки цих рослин; густа туш, міліметровий папір, лінійки, мікроскопи, леза, предметні і накривні скельця, препарувальні голки, скляні палички, склянки з кришками, фільтрувальний папір, скляні пластинки.

Хід роботи. Для дослідів відбирають рослини з рівними корінцями і сте-блами. Починаючи з апекса, з інтервалом в 1 мм на них наносять тушшю позначки. На коренях калібрують 1 см, а на стеблах – 2-3 см. Для нанесення позначок рослини розміщують на міліметровому папері.

Калібровані рослини закріплюють на вертикальній скляній пластинці, яку обгортають фільтрувальним папером. Пластинку ставлять в камеру, на дно якої наливають невеликий шар води. Як камери можна використати склянки з кришками. Закриті камери ставлять на 24 години в темне місце при 20-25^°C. Через добу визначають ростову зону, зони ділення і розтягнення у коренів та підсім’ядольних колінах проростків (в мм).

Роблять поперечні й поздовжні зрізи осьових органів у зонах росту. Їх роз-глядають під мікроскопом в краплині води при малому збільшенні. Зрізи зарисовують і роблять висновки про різну структуру кореня і стебла в зонах ділення і розтягнення клітин.

Контрольні запитання.

1. Чому поділки, нанесені на апекси коренів і стебел, в різних зонах розходяться нерівномірно?

2. Чим відрізняється ріст в довжину у дводольних і злакових культур?

3. Як потовщуються корені однодольних і дводольних рослин?

4. Назвіть рослини, ріст яких відбувається дуже швидко і дуже повільно.

Робота № 61. Спостереження за ярусною мінливістю морфологічних ознак

Основні відомості. Морфологічні ознаки метамерних органів (листків, міжвузль стебла) закономірно змінюються залежно від яруса пагона. Це добре прослідковується пр. и порівнянні розмірів і форми листків або довжини міжвузль різних ярусів. Від нижніх до верхніх ярусів розміри листків спочатку збільшуються, а потім зменшуються. У деяких видів закономірно змінюється і розсіченість листкових пластинок (томат, бавовник тощо). При графічному зображенні ярусної мінливості отримують одновершинну криву.

Мета роботи. Вивчити особливості ярусної мінливості метричних органів рослин.

Матеріали, реактиви, обладнання. Рослини кімнатних рослин або польових культур, лінійка, олівець.

Хід роботи.

У рослин, в яких сформовані всі яруси листків на пагоні, визначають площу листків. Для цього у листка кожного ярусу вимірюють ширину максимальну ширину і довжину листкової пластинки.Потім розраховують площу листків за формулою:

S=a ×k×x,

S – площа листка; a – розрахунковий поправочний коефіцієнт; k – ширина листкової пластинки; x – довжина листкової пластинки.

За допомогою комп’ютера в програмі Exel рисують графік, на якому показують зміну довжини, ширини листкової пластинки, їх площі, довжини черешка залежно від ярусу пагону. По осі абсцис (х) відкладають номер яруса, по осі ординат (y) – метричні показники.

По закінченні роботи записати висновки.

Робота № 62. Спостереження за фототропічною реакцією рослин

Основні відомості. Фототропізмом називають ріст стебла рослин в напрямі одностороннього освітлення внаслідок нерівномірного росту світлової і тіньової його сторін. Це пов’язано з неоднаковим балансом фітогормонів на різних сторонах рослин.

Мета роботи. Виявити вплив одностороннього освітлення на характер росту стебел, дослідити вплив верхівок колеоптилів на цей процес.

Матеріали, реактиви, обладнання. Молоді проростки злаків та інших рослин, станіоль для ковпачків, фототропічна камера.

Хід роботи. Місце сприймання світлових подразнень у молодих проростків можна визначити за допомогою фототропічної камери і станіолевих ковпачків. Для цього на частину пророслих в темряві проростків 4-5 см завдовжки, які ще не прорвали колеоптилю, надягають станіольові ковпачки розміром до 1 см. Виготовляють їх так: маленький шматочок станіолю 1 см завширшки закручують трубкою на сірнику або на тоненькій паличці і зверху скручують.

Горщик з проростками, вкритими станіольовими ковпачками і без них, ставлять у фототропічну камеру – закритий з усіх боків ящик з чорними внутрішніми стінками і маленьким отвором в одній з них. Світло в фототропічну камеру пропускають так, щоб воно освітлювало верхівки проростків.

Через 24 год. встановлюють, що ті проростки, на яких було надіто ковпачки, продовжують рости у вертикальному положенні, а проростки без ковпачків згинаються у напрямі до світла. Це дає підставу зробити висновок, що світло сприймається верхівкою колеоптилю.

Найкраще для досліду використовувати 4-5 денні проростки. Типове явище фототропізму можна показати також на рослинах, які ростуть на вікні або в глибині кімнати. Всі листові пластинки у таких рослин обернені до світла.

Контрольні питання.

1. Який механізм фототропічного руху? Яке значення цей рух має у житті рослини?

2. Яким місцем сприймають світлові подразнення проростки злаків?

3. Назвіть рослини з сильною фототропічною реакцією.

4. Яку роль у фототропізмі відіграють фітогормони?

5. Чи однаковий заряд міститься на освітленій і темновій сторонах стебла?