Влияние этилена на геотропическую реакцию проростков гороха

Рост растений регулируется не только био­электрическими сигналами, но и гормональной системой. Главную роль в регуляции скорости роста играет количественное содержание гормона ауксина и его взаимодействие с другими гормонами, в частности абсцизовой кислотой и этиленом.

В отличие от стимулирующего рост аук­сина, абсцизовая кислота тормозит деление клеток нижней стороны органа. Это вызывает замедление ее роста, и корень начинает изги­баться по направлению к центру Земли.

Для опыта нужны зрелые яблоки (источ­ник этилена), 2 стеклянных колпака, 2 горш­ка с проростками гороха.

Стеклянные колпаки установите на под­ставку. Под ними разместите горшки с 2-, 3-дневными проростками

125

гороха. В опытном варианте под колпак положите яблоки. Растения поставьте в темноту.

По мере накопления этилена в воздухе, он начинает проникать в проростки гороха. Че­рез несколько дней становятся заметны нару­шения нормальной отрицательной геотропиче­ской реакции побегов, которые начинают расти горизонтально, а при высокой концент­рации этилена в воздухе даже полегают.

Результаты опыта свидетельствуют о регуляторных функциях этилена в жизни рас­тений. Увеличение его содержания в клетках приводит к изменению скорости их роста.

Задание. Изучите влияние этилена на рост проростков томатов.

 

Естественно, геотропическая ориентация органов растений в непрерывно меняющихся условиях среды не может всегда оставаться постоянной. По мере формирования и распу­скания бутонов изменяется ориентация цве­тоножки, например у мака. Молодые ветки ели растут под более острым углом, чем старые.

Можно изучить смену отрицательного геотропизма цветоножек арахиса (земляного ореха) на положительный, вырастив его в комнатных условиях. После отцветания цве­тоножка арахиса, на которой сидит завязь, удлиняется, загибается к земле и углубляется в нее. Таким образом, цветки находятся над землей, а плоды созревают в земле. Хотя это ограничивает способность вида к распростра­нению, созревшие семена находятся в идеаль­ных условиях для прорастания.

126

50. Как поднимаются полегшие стебли ржи

Затопление почвы, как это бывает после затяжных дождей или неправильного полива, может привести к полеганию зерновых куль­тур из-за смены отрицательной геотропической реакции стеблей злаков на положительную. Вызванный этим изгиб стебля происходит своеобразно: он как бы надламывается и изги­бается вниз. После улучшения аэрации поч­вы побег может снова приобрести отрицатель­ную геотропическую настроенность и выпря­миться, при этом на стебле возникают свое­образные коленчатые изгибы.

Для опыта нужны произрастающие в природных условиях растения ржи в фазе коло­шения, 3 металлические шпильки или 6 дере­вянных колышков, с помощью которых можно прижать стебли к почве, 3 небольших стакана с водой.

На первом этапе выясните, в какой части горизонтально лежащего стебля может про­изойти геотропический изгиб, на втором изучите способность междоузлий к росту.

Металлическими шпильками или деревян­ными колышками осторожно прижмите к почве 3 растения ржи таким образом, чтобы стебель располагался горизонтально. У одного растения шпильку расположите под одним из нижних междоузлий, у второго — в сред­ней части соломины, у третьего — непосред­ственно под колосом. Наблюдайте за расте­ниями. Отметьте время (в сутках) и место проявления геотропической реакции (изгиб вверх).

127

Результаты опыта показывают, что полег­ший стебель ржи поднимается через несколь­ко дней вертикально в результате формирова­ния изгиба в основании одного из междоуз­лий (рис. 29). Если растение еще не окон­чило рост, изгиб может произойти в любом меж­доузлии. Это связано с тем, что у злаков каж­дое междоузлие в нижней своей части имеет зону делящихся клеток (вставочную мери­стему). Интенсивность деления и растяжения клеток верхних и нижних междоузлий раз­лична.

Убедитесь в том, что каждое междоузлие соломины ржи растет самостоятельно, за счет собственной меристемы. Из верхней части стебля вырежьте междоузлие так, чтобы верх­ний и нижний срезы прошли под близлежа­щими узлами соломины. Лист можно отрезать, но влагалище оставьте. Чтобы выяснить, в ка­кой части междоузлия находится зона деле­ния и растяжения клеток, разрежьте меж­доузлие поперек. Получите равные половины: нижняя — с узлом и влагалищем листа, верх­няя — участок междоузлия.

Обе половины междоузлия поставьте в сосуд с водой, накройте стеклянной пла­стинкой. Через сутки сравните их длину: верх­няя половина почти не изменится в размерах, следовательно, клетки ее уже закончили рост, нижняя увеличится в длине, при этом соломина заметно выдвинется из влагалища. Изме­рив прирост междоузлия за сутки, приблизи­тельно определите скорость его роста.

Результаты опыта показывают, что нара­стание стебля ржи в длину происходит путем деления и растяжения

128

клеток нижней части междоузлий. Так как в стебле злаков неско­лько междоузлий и каждое растет само­стоятельно, геотропи­ческие изгибы могут происходить в любом из них, если ростовые процессы еще не пре­кратились.

Задание. Исполь­зуя описанную выше методику, определите скорость роста ниж­них междоузлий, срав­ните ее со скоро­стью роста верхних.

 

 

Рис. 29. Геотропический изгиб стебля.

 

 

51. Изучение фототропизма растений

Растения при недостаточном освещении всегда растут в сторону света. Это явление но­сит название фототропизма, в данном случае — положительного.

Корни растений находятся в земле, свет для их роста не нужен, поэтому у большинства растений корни фототропически нейтральны. Но у ряда растений корни способны проявлять при освещении отчетливую отрицательную ре­акцию, изгибаясь от источника света.

Для опыта нужны семена растений семей­ства крестоцветных, например капусты, гор­чицы. сарептской, редиса посевного, опилки, невысокий стакан, кусочек пробки или пено-

129

пласта, фототропическая камера или черный колпак с небольшим отверстием для света.

Во влажных опилках вырастите проростки исследуемого растения таким образом, чтобы корешок был прямым. Для этого наклюнув­шиеся семена зафиксируйте, как описано в опыте № 48. Можно также вырастить расте­ние в пробирке. В кусочке пробки или пено­пласта проделайте отверстие и пропустите в него корешок растения.

Пробку с укрепленным проростком поме­стите в стакан с водой и перенесите в темное место на сутки. За это время под действием силы земного тяготения корень вырастет отвесно вниз, а стебель вертикально вверх.

Измените условия освещения. Поставьте стакан с проростком в фототропическую камеру или накройте черным колпаком с располо­женным сбоку отверстием для света. Уже через несколько часов можно заметить изменения в ориентации органов: стебелек начинает изги­баться в сторону света, а корень — в противо­положную (рис. 30).

Проведите хронометраж опыта. Вскоре ста­новится ясно, что в стебле затененная сторона растет быстрее, чем освещаемая, что приводит к изгибу в сторону источника света.

Наблюдая за развитием изгиба в корне, от­метьте, что в нем быстрее происходит рост клеток освещаемой стороны. Торможение ро­ста затененной стороны вызывает изгиб от света.

Противоположная реакция стебля и корня на одно и то же воздействие указывает на различие физиологических свойств клеток этих органов.

130

И в корне, и в стебле действие света вос­принимается верхуш­кой органа, а изгиб происходит ниже, в той части, где клетки проходят фазу растя­жения.

Установлено, что при неравномерном освещении стебля в нем происходит пере­распределение гормона ауксина: до 75 % его перемещается на зате­ненную сторону. Это приводит к усилению растяжения клеток и удлинению затененной стороны.

 

Рис. 30. Фототропизм стебля и корня горчицы.

 

В корне большую роль в торможении рос­та затененной стороны играет, вероятно, абсцизовая кислота, которая синтезируется в корневом чехлике и накапливается в большом количестве на затененной стороне.

Задание. Выясните, являются ли вер­хушки стебля и корня местом восприятия действия света. Для этого описанный выше опыт дополните еще одним вариантом с про­ростками, у которых удалена верхушка органа.

52. Движение корзинки подсолнечника

Интересной разновидностью фототропизма является гелиотропизм — движение органа вслед за движением солнца по небосводу в те­чение дня.

131

Рис. 31. Гелиотропизм подсолнечника

 

Для опыта нужны растущие на открытом месте растения подсолнечника с раскрытыми и закрытыми соцветиями, компас, несколько листов бумаги, карандаш, отвес — нитка с привязанным небольшим грузом, например, гвоздем.

Лист бумаги через прорезь в нем наденьте на стебель растения и опустите на землю. С помощью компаса отметьте на бумаге направ­ление сторон горизонта. К центральной части соцветия поднесите нить отвеса так, чтобы гвоздь острием почти касался бумаги. Проек­цию отвеса отметьте на бумаге карандашом (в виде точки) и заметьте время В течение дня через каждые час-два повторяйте измере­ния. Точки соедините, стрелкой укажите на­правление движения соцветия.

Наблюдения показывают (рис. 31), что раскрывшиеся желтые корзинки подсолнечника

132

в течение дня остаются неподвижными, ори­ентированными на восток, тогда как нераскрыв­шиеся зеленые корзинки поворачиваются за солнцем, совершая путь с востока на запад.

Этот опыт отчетливо показывает зависи­мость ростовых движений растений от возраста органа: изгибы органа возможны только до тех пор, пока клетки его проходят фазу растя­жения. Клетки полностью дифференцировав­шихся тканей, в данном опыте — обертки рас­крытого соцветия подсолнечника, уже не могут делиться, расти в длину и поэтому не обнару­живают движения.

Задание. Выясните, существует ли яв­ление гелиотропизма у других растений.

 

53. Магнитное поле Земли и рост корня

Одно из наиболее таинственных движе­ний растений — магнитотропизм — зависи­мость роста от действия магнитного поля Земли.

Для опыта нужны компас, семена любого вида растений, у которых видно направление роста зародышевого корешка, чашка Петри, фильтровальная бумага.

На дно чашки Петри уложите несколько слоев фильтровальной бумаги, обильно смочите ее и разделите поверхность на 2 части. В одной сухие семена положите таким образом, чтобы их зародышевые корешки были направлены точно к южному полюсу, во второй — к север­ному. Чашку закройте крышкой.

В большинстве случаев семена, ориенти­рованные корешками к южному полюсу, прора­стают быстрее. Во

133

втором варианте появившиеся корешки изгибаются в сторону южного магнитного полюса.

Результаты опыта показывают, что.про­ростки растений способны ориентироваться в пространстве.

К сожалению, о механизме восприятия магнитного поля Земли и процессах, происхо­дящих в клетках растений под его воздействием, крайне мало данных.

Задание. Изучите влияние магнитного поля Земли на скорость прорастания, направ­ление роста зародышевых корешков различных видов растений. Выясните, как будет происхо­дить рост зародышевых корешков при ориен­тации их на запад и восток.

 

НАСТИИ

Помимо органов с радиальной симметрией, есть органы и с двусторонней симметрией — листья, усики некоторых растений (гороха по­севного).

Благодаря различиям в строении, хими­ческом составе клеток верхней и нижней сторон, они способны реагировать на диффузное, рав­номерное изменение условий среды вокруг лис­та, цветка. Движения такого типа называются настическими или просто настиями (от греч. «настое»—уплотненный). Термин возник в связи со способностью некоторых видов рас­тений поднимать или опускать листья, плотно прижимая их друг к другу (рис. 32).

Названия настий, как и тропизмов, зависят от тех раздражителей, которые их вызывают. Различают фото-, термо-, никти-, хемо-, тигмо-, сейсмо-, электро-, травмонастии.

134

 

Рис. 32. Настические движения листьев фасоли (а) и донника желтого (б).

 

54. Наблюдения за движениями венчиков цветков

Для опыта нужны полоска миллиметровой бумаги длиной около 10 см, лист миллиметровой бумаги, цветущие растения: годеция круп­ноцветковая, деморфотека гибридная, ипо­мея пурпурная, маттиола двурогая, ноготки лекарственные, портулак крупноцветный, нивяник наибольший, табак душистый, эшшольция калифорнийская.

Никтинастии, обусловленные сменой дня и ночи, довольно медленные, плавные движе­ния, поэтому определить среднее время от­крытия и закрытия цветка визуально не просто. Для получения более точных данных необходимо провести наблюдения за движением

135

лепестков в течение всего дня, лучше в солнеч­ную погоду.

Основной показатель — расстояние между расположенными друг против друга лепест­ками венчика. Когда цветок закрыт, расстоя­ние между лепестками минимально, по ме­ре раскрытия венчика оно возрастает. Рас­стояние измеряйте полоской миллиметровой бумаги.

Опыт лучше начинать утром, когда венчи­ки большинства цветков еще закрыты. Или, наоборот, раскрыты, как у табака душистого и магтиолы двурогой.

Для наблюдения отберите 2 молодых цвет­ка изучаемого вида. На цветоножки повесьте небольшие этикетки с номером растения.

Измерения проводите с интервалом в 1—2 ч, заканчивая их вечером.

Полученные данные используйте для состав­ления графика движения лепестков венчика в течение дня. На оси абсцисс отложите часы суток, в которые были проведены измерения, на оси ординат — расстояние (мм) между проти­воположно расположенными лепестками вен­чика. На кривой, описывающей движение вен­чика в течение дня, отметьте время начала рас­крывания венчика, полного открытия его и за­крытия. Полученные данные сведите в таблицу и на ее основе составьте местный вариант цветочных часов.

Наблюдения показывают, что у исследован­ных видов растений венчики способны откры­ваться и закрываться в определенное, харак­терное для данного вида, время суток. Изме­нение условий, например дождь, облачность, приводит к сдвигу в ритмах движений венчиков. Это явление получило образное название «сна растений».

136

У календулы лекарственной венчики раскрываются около 10 ч утра и к 19—20 ч закрываются. Иной характер этих движений у ослинника двулетнего.

У большинства растений движения отчет­ливо выражены только у молодых цветков, а лепестки старых либо совсем не двигаются, либо их движения имеют несколько другой характер. Например, у портулака крупно­цветкового цветки начинают открываться в 9 ч утра и в 11 ч все уже открыты. Молодые цвет­ки «бодрствуют» до 15 ч, а старые тут же начи­нают закрываться и в 14 ч уже все «спят». Поэтому грядки портулака выглядят оригинально: в 14 ч часть цветков закрыта, часть открыта.

Наблюдения за движениями одного и того же цветка в течение нескольких дней убежда­ют, что ритмические движения венчиков со­вершаются непрерывно до тех пор, пока цветок не состарится.

На рисунке 36 представлена запись дви­жений венчика цветков картофеля в течение 3 дней. Каждый день цветки картофеля в 6—7 ч утра раскрывались и к 20—21 ч за­крывались.

Способностью к движениям обладают и листья. Семядольные листочки лебеды раски­дистой, томатов, перца овощного вечером под­нимаются, а днем опускаются, подставляя лис­товые пластинки солнцу. Сходным образом ведут себя листочки сложных листьев клеве­ра белого, горошка мышиного, кислицы, ро­бинии лжеакации.

137

Перистые листья робинии лжеакации (бе­лой акации) особенно чувствительны к суточ­ным изменениям освещенности и температу­ры В течение суток листочки их могут несколько раз менять свое положение Утром они распо­лагаются горизонтально, солнечный свет па­дает на всю поверхность листа. В полдень, когда интенсивность освещения возрастает, они

139

становятся ребром к солнечным лучам. С захо­дом солнца листочки свешиваются вниз.

Медленный, плавный характер многих никтинастий позволяет сделать вывод, что это ростовые движения Если клетки верхней стороны лепестка растут быстрее, венчик рас­крывается. Замедление их роста по сравнению со скоростью роста клеток нижней стороны лепестка приводит к закрытию цветка.

Этот вывод подтверждается и наблюде­ниями за способностью к движениям венчи­ков молодых и старых цветков.

141

В лепестках стареющих цветков клетки заканчивают растяжение, поэтому на изменение условий освещения реагируют слабее Никтинастические движения листьев, а также лепест­ков некоторых растений представляют собой не ростовые, а тургорные движения Движения листа происходят вследствие быстрого увели­чения или уменьшения объема клеток, распо­ложенных у основания органа.

Никтинастии — результат совместного влияния изменяющихся в течение суток осве­щенности и температуры. Большую роль игра­ют также внутренние раздражения — ха­рактерный для них суточный ритм движе­ний растения сохраняют, находясь в тече­ние нескольких суток в условиях равномерного освещения и температуры.

Задание. Изучите ритмы фотонастических движений венчиков дикорастущих рас­тений, например представителей семейства сложноцветных (ястребинки волосистой, кульбабы осенней, осота огородного). Сравните способность к движению молодых и старых цветков культурных и дикорастущих видов.

 

55. Термонастии цветка тюльпана

Для опыта нужны побеги тюльпанов, ком­натный термометр, холодильник, часы.

Побеги с полностью раскрытыми цветками положите на нижнюю полку холодильника (око­ло +5°С). Когда цветки полностью закроются, достаньте побеги из холодильника и перене­сите в теплое помещение. Занесите в таблицу данные о времени, за которое лепестки откры­вались и закрывались.

142

Вид растения	Повторность	Продолжительность, мин
		открытия	закрытия
Тюльпан	1
	2
	3

 

Для вывода о механизме этого вида дви­жений проделайте опыт с состарившимися цветками.

И в природных условиях цветки тюльпа­нов, крокусов, галантуса белого (подснеж­ника), портулака крупноцветного в холодные дни не раскрываются.

Несомненно, термонастические движения лепестков играют защитную роль, предохра­няя завязь и пыльцу от переохлаждения и переувлажнения. И это особенно важно для раннецветущих растений: крокусов, галанту-сов, которые из-за капризов погоды порой могут оказаться под снегом.

Задание. Сравните скорость термонастических движений портулака крупноцветного и эшшольции калифорнийской. Выясните за­висимость скорости движений венчика от возраста цветков (считая первым днем день раскрытия бутона).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: