„ –  – ALLGEMEINE REGELMÄSSIGKEITEN DES PFLANZENWACHSTUMS UND DER ENTWICKLUNG Definition der Konzepte des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung. Zusammenhänge von Wachstumsprozessen ...“

BELARUSISCHE STAATLICHE UNIVERSITÄT

ABTEILUNG FÜR BIOLOGIE

Abteilung für Pflanzenphysiologie und Biochemie

T. I. Ditchenko

PHYSIOLOGIE

WACHSTUM UND ENTWICKLUNG

PFLANZEN

für Laborkurse,

Aufgaben für unabhängige Arbeit

und Kontrolle des Wissens der Schüler

UDC 581.143.6(042) BBK 28.57я73 D49 Empfohlen vom Akademischen Rat der Fakultät für Biologie, 16. Juni 2009, Protokoll Nr. 10 Gutachter: Führender Forscher der Abteilung für Biochemie und Pflanzenbiotechnologie des Zentralen Botanischen Gartens des National Akademie der Wissenschaften von Belarus, Kandidat für Biowissenschaften E. V. Spiridovich für Biowissenschaften, leitender Forscher in der Abteilung für Biochemie und Pflanzenbiotechnologie des Zentralen Botanischen Gartens der Nationalen Akademie der Wissenschaften von Belarus;

Belarussische Staatliche Universität.

Ditchenko, T. I.

D49 Physiologie des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung: Methode. Empfehlungen für Laborunterricht, Aufgaben für selbständiges Arbeiten und Kontrolle des Wissens der Studierenden / T. I. Ditchenko. – Minsk: BSU, 2009. – 35 S.

Das Handbuch umfasst eine Reihe von Laborarbeiten, die die physiologischen Wirkungen einzelner Klassen von Phytohormonen untersuchen, sowie Aufgaben zum selbstständigen Arbeiten und zur Wissenskontrolle der Studierenden. Ziel des Handbuchs ist es, die in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse zu festigen und die selbstständige Arbeit der Studierenden zu intensivieren.

Das Handbuch richtet sich an Studierende der Fakultät für Biologie, Fachrichtung 1-31 01 01 – „Biologie“, Fachrichtung 1-31 01 01-02 03 – „Pflanzenphysiologie“.

UDC 581.143.6(042) BBK 28.57ya73 © Ditchenko T.I. 2009 © BSU, 2009 © BSU, 200

VOM AUTOR

Die vorgestellten methodischen Empfehlungen für den Laborunterricht sowie Aufgaben zur Überwachung der selbstständigen Arbeit der Studierenden sind Teil des pädagogischen und methodischen Komplexes für den Spezialkurs „Physiologie des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung“. Laborübungen und Aufgaben zum selbstständigen Arbeiten richten sich nach dem Programm dieses Kurses und decken dessen Hauptabschnitte ab.

Der Zweck dieses Handbuchs besteht darin, den Schülern Vorstellungen über die Manifestation der physiologischen Wirkungen bestimmter Klassen von Phytohormonen (Auxine, Zytokinine, Gibberelline, Brassinosteroide) und synthetischen Wachstumsregulatoren (Verzögerern) zu vermitteln. Das Handbuch enthält Testaufgaben zu allen Abschnitten des Spezialkurses, mit denen Studierende ihr erworbenes Wissen selbst überprüfen können.

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ALLGEMEINE WACHSTUMSMUSTER

UND PFLANZENENTWICKLUNG

Definition der Konzepte des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung. Die Beziehung zwischen den Prozessen des Wachstums und der Entwicklung. Allgemeine Merkmale des Wachstums lebender Organismen. Merkmale des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung. Gesetze des Wachstums. Wachstumsparameter. Methoden der Wachstumsanalyse. Pflanzenwachstumskurven. Periodisierung der pflanzlichen Ontogenese.

STRUKTURELLE UND FUNKTIONELLE GRUNDLAGEN

PFLANZENWACHSTUM

Morphoanatomische Aspekte des Wachstums. Wachstumszonen, ihre Lokalisierung, Funktionsmerkmale. Meristeme. Klassifizierung von Meristemen nach Lokalisation, Herkunft, funktioneller Aktivität.

Allgemeine Merkmale: Struktur und physiologische Aktivität meristematischer Gewebe verschiedener Wachstumszonen. Arten des Pflanzenwachstums: apikal, basal, interkalar, radial, tangential.

Wachstumsmerkmale verschiedener Pflanzenorgane (Wurzel, Stängel, Blatt).

Zelluläre Wachstumsgrundlage. Phasen des Zellwachstums: Embryonalphase, Elongation, Differenzierung. Zellzyklus. Merkmale der Struktur und des Stoffwechsels von Zellen in der embryonalen Wachstumsphase. Stadien des Zellwachstums durch Verlängerung, der Wirkungsmechanismus von Auxin auf diesen Prozess. Arten der Zelldifferenzierung. Mechanismus der Zelldifferenzierung. Zellalterung.

Phänomene der Totipotenz, Dedifferenzierung, terminalen Differenzierung.

BETRIEBSSTEUERUNGSSYSTEME

GANZE PFLANZE

Hierarchie der Regulierungssysteme. Intrazelluläre Regulationssysteme: Regulierung der Enzymaktivität, Gen-, Membranregulation.

Interzelluläre Regulationssysteme: trophische, hormonelle und elektrophysiologische. Organisatorisches Maß an Regulierung und Kontrolle.

Dominante Zentren und physiologische Gradienten. Signalwahrnehmungs- und Übertragungssysteme. Regulierungskreise.

PHYTOHORMONE ALS FAKTOREN, DIE DAS WACHSTUM UND DIE ENTWICKLUNG VON PFLANZEN REGELN

Allgemeine Merkmale der Wirkung von Phytohormonen. Klassifizierung von Phytohormonen.

Auxine. Geschichte der Entdeckung der Auxine. Inhalt und Verbreitung in Pflanzen. Chemische Struktur. Die Beziehung zwischen der chemischen Struktur und der physiologischen Aktivität von Auxinen. Biosynthese und Inaktivierung. Auxinoxidase und ihre Rolle bei der Auxinoxidation. Transport von Auxinen. Physiologische Wirkungen von Auxinen. Wirkmechanismus. Auxin-Rezeptoren.

Gibberelline. Entdeckung der Gibberelline und ihre Verbreitung. Chemische Struktur. Abhängigkeit der physiologischen Aktivität von der Struktur des Gibberellinmoleküls. Biosynthese von Gibberellinen. Verzögerungsmittel.

Inaktivierung von Gibberellinen. Transport durch die Anlage. Wirkungsspektrum von Gibberellinen.

Zytokinine. Geschichte der Entdeckung. Gehalt an Cytokininen in Pflanzen. Chemische Struktur. Freie und gebundene Formen von Zytokininen. Biosynthese von Zytokininen. Zytokinin-Abbau. Physiologische Wirkungen. Zelluläre und molekulare Wirkmechanismen von Zytokininen.

Cytokinin-Rezeptoren.

Abscisinsäure. Geschichte der Entdeckung. Chemische Struktur. Biosynthese und Inaktivierung von ABA. Orte der Synthese, des Transports und der physiologischen Rolle. Wirkmechanismus von ABA.

Ethylen. Geschichte der Entdeckung. Biosynthese, Transport und Lokalisierung von Ethylen in Pflanzen. Physiologische Funktionen von Ethylen. Ethylenrezeptoren.

Brassinosteroide. Inhalt in Pflanzen. Biosynthese, Transport.

Physiologische Wirkungen von Brassinosteroiden.

Salicylsäure und Jasminsäure. Struktur, Biosynthese und physiologische Rolle in Pflanzen. Überempfindlichkeitsreaktion.

Weitere pflanzliche Hormonstoffe: Oligosaccharine, kurze Peptide, phenolische Verbindungen.

Wechselwirkung von Phytohormonen. Stoffwechsel- und Funktionsbeziehung.

Anwendung von Wachstumsregulatoren im Pflanzenbau. Chemische Regulierung des Wachstums und der Entwicklung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen mithilfe von Auxin und seinen synthetischen Analoga, Gibberellinen, Zytokininen und Ethylen.

PFLANZENENTWICKLUNG

Embryogenese eines pflanzlichen Organismus. Bildung des Embryos. Samenruhe. Arten von Frieden. Methoden zur Unterbrechung der Ruhe.

Jugendstadium der Pflanzenentwicklung. Samenkeimung. Ursachen der Jugendlichkeit.

Reife- und Fortpflanzungsstadium. Beginn der Blüte bei Pflanzen. Blüteinduktionsfaktoren. Die Blüte ist ein mehrstufiger Prozess. Die Natur des Blumenreizes. Erinnerung an die Blüte. Hypothesen über die Zweikomponentennatur von Florigen, über die Mehrkomponentensteuerung der Blüte.

Bildung und Entwicklung von Blütenorganen. Bildung von Samen und Früchten.

Mechanismen der Morphogenese. Photomorphogenese. Rezeption und physiologische Rolle von rotem Licht. Rezeption und physiologische Rolle von blauem Licht.

Seniles Stadium der Pflanzenentwicklung.

Pflanzenbewegungen

Wachstum und Turgorbewegungen. Tropismen. Phototropismus, Geotropismus, Hydrotropismus, Chemotropismus, Aerotropismus, Tigmotropismus. Nastja.

Thermonastie, Photonastie. Die Rolle hormoneller Faktoren bei der Pflanzenbewegung. Taxen. Intrazelluläre Bewegungen.

EINFLUSS ÄUSSERER BEDINGUNGEN AUF WACHSTUM UND

PFLANZENENTWICKLUNG

Abhängigkeit des Pflanzenwachstums von Temperatur, Licht, Boden- und Luftfeuchtigkeit, Gaszusammensetzung der Atmosphäre, mineralischen Ernährungsbedingungen.

Zusammenspiel von Faktoren.

LITERATUR

Hauptsächlich

1. Yurin, V. M. Physiologie des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung / V.M. Yurin, T.I.

Ditchenko. Mn.: BSU, 2009. 104 S.

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3. Polevoy, V.V. Phytohormone / V.V. Feld. L.: Verlag Leningr. unta, 1982. 246 S.

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Zusätzlich

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3. Polevoy, V.V. Intrazelluläre und interzelluläre Regulierungssysteme in Pflanzen // Soros Educational Journal, 1997. Nr. 9. S. 6Polevoy, V.V. Physiologie der Integrität des Pflanzenorganismus // Pflanzenphysiologie. 2001. T. 48(4). S. 631–643.

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6. Srivastava, L.M. Pflanzenwachstum und -entwicklung: Hormone und Umwelt / L.M.Srivastava. 2001. 772 S.

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Unter den zahlreichen Wirkungen, die Auxine in Pflanzen hervorrufen, ist ihre Wirkung auf das Längenwachstum in Koleoptilsegmenten oder -stämmen die am besten untersuchte, die als empfindlicher Biotest für diese Hormone verwendet wird. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei Pflanzen, die im Dunkeln wachsen, und ist bei grünen Geweben weniger ausgeprägt. Diese Unterschiede werden teilweise durch die gleichzeitige Hemmung der Zellverlängerung durch Licht erklärt, teilweise durch die Bildung lichtabhängiger Wachstumsinhibitoren, die mit Auxinen interagieren können.

Während der Dehnung entsteht in der Pflanzenzelle eine zentrale Vakuole, die den größten Teil ihres Volumens einnimmt. Die Bildung einer Vakuole ist mit einer Erhöhung der Wasserversorgung verbunden, wenn das Wasserpotential der Zelle abnimmt, während das osmotische Potential durch die Hydrolyse von Polymeren und die Anreicherung osmotisch aktiver Substanzen in der Zelle auf einem konstanten Niveau gehalten wird.

Gleichzeitig mit der Bildung der zentralen Vakuole kommt es zu einer Lockerung und Dehnung der Zellwand. Auxin spielt in diesem Prozess eine führende Rolle. Es bewirkt die Aktivierung der in der Plasmamembran lokalisierten H+-ATPase und die Ansäuerung der Zellwandphase, was zur Aktivierung von Enzymen wie Säurehydrolasen führt. Dabei wird ein Abbau säurelabiler Bindungen zwischen Cellulose und Pektinsubstanzen beobachtet. Auch die Elastizität der Zellwand nimmt zu, da die Sekretion des Zellwandproteins Extensin zunimmt und die Menge an Kalzium in Pektaten abnimmt (Kalziumfreisetzung). Die Dehnung der Zellwand geht mit der Aktivierung der Prozesse der Zellulosesynthese und der Vesikelsekretion einher, wodurch neue Polysaccharide für die wachsende Zellwand bereitgestellt werden. Somit umfasst die Wirkung von Auxin auf das Wachstum bereits in den ersten Stadien einen Mechanismus zur Wiederherstellung der Zellwände, der es vom „Säurewachstum“ unterscheidet, bei dem es sich um das Wachstum von Pflanzensegmenten in einem sauren Puffer handelt.

Die Sekretion von Wasserstoffionen und der gesamte Dehnungsprozess können mit Hilfe von Mannitol (einem starken osmotischen Mittel) gestoppt werden. Dadurch wird der Wasserfluss in die Zelle gehemmt. Die mit der Dehnung einhergehenden Stoffwechselvorgänge werden jedoch nicht gehemmt. Sobald die „Mannitol“-Blockade aufgehoben ist (das osmotische Mittel wird abgewaschen), beginnt das Wachstum in beschleunigtem Tempo. Dieses Phänomen wird als „Ersatzwachstum“ bezeichnet.

Die Wirkung von Auxin ist wie bei anderen Phytohormonen konzentrationsabhängig. Ein Anstieg der Auxinkonzentration über das optimale Niveau hinaus führt zu einer Verlangsamung des Wachstums.

Der Zweck der Arbeit besteht darin, die Wirkung von Auxinen auf das Wachstum von Koleoptilsegmenten zu untersuchen.

Materialien und Ausrüstung: Lösung von Indolylessigsäure (IAA) oder 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D) in einer Konzentration von 1 g/l; destilliertes Wasser; Klingen; Petrischalen; Millimeterpapier; Messzylinder; Becher mit einem Volumen von 50-100 ml; Pinzette.

Untersuchungsobjekt: 3–4 Tage alte Sämlinge von Weizen (Gerste, Hafer, Mais). Arbeitsfortschritt. Sämlinge von Weizen oder Gerste gleicher Größe werden ausgewählt und 3–4 Tage im Dunkeln unter thermostatischen Bedingungen gezüchtet. Trennen Sie die Koleoptilen (Sie müssen nur ganze Koleoptilen nehmen), legen Sie sie jeweils auf ein Lineal oder Millimeterpapier und schneiden Sie mit einer Klinge im Abstand von 3 mm von der Oberseite ein 5 mm langes Segment ab. Der obere Teil der Koleoptile, in dem sich die sich teilenden Zellen befinden, und der untere Teil, in dem das Zellwachstum fast abgeschlossen ist, werden verworfen. Das Primärblatt wird mit einer Präpariernadel vom Koleoptilsegment entfernt und das Segment in eine Petrischale mit Wasser gelegt. Koleoptilenschnitte werden 15–20 Minuten in destilliertem Wasser gehalten, um sie von endogenen Auxinen zu befreien.

Es wird eine Reihe von Auxinkonzentrationen vorbereitet – IAA oder 2,4-D (100, 50, 10, 5, 1 und 0,5 mg/l). 25 ml einer Lösung einer bestimmten Konzentration der untersuchten Auxine werden in eine Petrischale gegossen und 3–5 Koleoptilenstücke hinein übertragen. Als Kontrolle dient destilliertes Wasser, in das zusätzlich eine bestimmte Anzahl Koleoptilsegmente gegeben wird. Petrischalen werden in einen Thermostaten mit einer Temperatur von 24,5°C gestellt und die Zeit notiert. Die Inkubationszeit für Koleoptilsegmente beträgt mindestens 2–2,5 Stunden. Anschließend werden mit einer Pinzette Koleoptilenstücke entnommen und deren Länge gemessen.

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Basierend auf den erhaltenen Ergebnissen wird eine Schlussfolgerung über die Konzentrationen von IAA und 2,4-D gezogen, die zur Stimulierung der Streckung der Koleoptilen von Getreide optimal sind.

Kontrollfragen

1. Was ist der Mechanismus der Aktivierung des Zellwachstums durch Dehnung unter dem Einfluss von Auxinen?

2. Was ist „Säurewachstum“? Wie unterscheidet es sich vom Auxin-induzierten Wachstum durch Extension?

3. In welchen Konzentrationen stimulieren exogene Auxine das Zellwachstum durch Verlängerung? Was ist der Grund für die Hemmung von Wachstumsprozessen unter dem Einfluss überoptimaler Auxinkonzentrationen?

Laborarbeit Nr. 2 Hormonelle Regulierung der Morphogeneserichtung in der Tabakzellkultur Es gibt zwei Haupttypen der Morphogenese in der Kultur von Pflanzenzellen und -geweben in vitro: somatische Embryogenese und Organogenese. Während der somatischen Embryogenese werden aus kultivierten Pflanzenzellen bipolare embryoähnliche Strukturen gebildet, in denen sich Wurzel- und Stängelspitzen entwickeln. Bei der Organogenese ist die Bildung von vegetativen Trieben, also Trieben, die sich als Blütenelemente oder Wurzeln entwickeln, möglich, die im Gegensatz zu Embryoiden monopolare Strukturen darstellen. Es wird zwischen Stamm-, Blüten- und Wurzelorganogenese in vitro unterschieden.

Es ist möglich, die Morphogenese in pflanzlichen Zell- und Gewebekulturen durch externe und externe Substanzen zu induzieren interne Faktoren: Licht, Temperatur, einzelne Bestandteile des Nährmediums und vor allem Veränderungen im Verhältnis der Phytohormone. Im Jahr 1955 Skoog und Miller schlugen eine Hypothese der hormonellen Regulation in Zell- und Gewebekulturen vor, die heute als Skoog-Miller-Regel bekannt ist: Wenn die Konzentrationen von Auxinen und Zytokininen im Nährmedium relativ gleich sind oder die Konzentration von Auxinen die Konzentration von leicht übersteigt Zytokinine, dann wird Kallus gebildet; Wenn die Auxinkonzentration die Zytokininkonzentration deutlich übersteigt, werden Wurzeln gebildet;

Ist die Auxinkonzentration deutlich geringer als die Zytokininkonzentration, bilden sich Knospen und Triebe. Bei der Stammorganogenese wird der entstandene Spross auf ein Medium mit hohem Auxingehalt verpflanzt. Wenn die Morphogenese der Art der Wurzelorganogenese folgt, ist es nicht möglich, aus den Wurzeln Triebe zu gewinnen.

Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss unterschiedlicher Verhältnisse von Auxinen und Zytokininen im Nährmedium auf die Richtung der Morphogenese in der Tabakzellkultur zu untersuchen.

Materialien und Ausrüstung: Laminarbox, sterile Petrischalen mit Murashige- und Skoog-Medien (MS), die sich im Gehalt an Auxinen und Zytokininen unterscheiden, Schere, Skalpell, Pinzette, Alkohollampe, 96 % und 70 % Ethanol, steriles Wasser, sterile Watte

Untersuchungsgegenstand: aseptisch angebaute Tabakpflanzen.

Arbeitsfortschritt Die Arbeiten werden unter aseptischen Bedingungen durchgeführt. Um Pflanzenmaterial steril aus einem Kulturgefäß zu entnehmen, wird dessen Hals zunächst in der Flamme einer Alkohollampe verbrannt. Entfernen Sie mit einer sterilen Pinzette die Folie und verbrennen Sie den Flaschenhals erneut in der Flamme einer Alkohollampe. Als nächstes wird eine Schere sterilisiert, mit der sehr vorsichtig 2-3 Blätter einer aseptisch gewachsenen Tabakpflanze abgeschnitten werden. Die Blätter werden in sterile Petrischalen überführt und anschließend die Explantate mit einem sterilen Skalpell isoliert. Um ein Austrocknen der Blätter bei der Isolierung von Explantaten zu verhindern, empfiehlt es sich, eine kleine Menge steriles destilliertes Wasser in die Petrischalen zu geben. Während der Arbeit ist darauf zu achten, dass die Hände des Arbeitspersonals nicht über die offene Oberfläche der Kulturgefäße streichen, um Infektionen zu vermeiden.

Die resultierenden Explantate werden aseptisch in Petrischalen mit MS-Agar-Medien überführt, die sich im Gehalt an Auxinen und Zytokininen (Indolylessigsäure und 6-Benzylaminopurin) unterscheiden.

Petrischalen werden verschlossen, beschriftet und in einen Thermostat gestellt, in dem die Temperatur bei 24,5 °C gehalten wird, und 4–5 Wochen lang inkubiert. Nach der angegebenen Zeit erfolgt eine Analyse verschiedener morphogenetischer Reaktionen, die durch unterschiedliche Verhältnisse von Hormonen mit Auxin- und Zytokininaktivität im Nährmedium verursacht werden.

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Es wird eine Schlussfolgerung über den Einfluss von Phytohormonen auf die Richtung der Morphogenese in Tabakzellkulturen gezogen.

Kontrollfragen

1. Was sind die wichtigsten Arten der Morphogenese in Pflanzen in vitro?

2. Welche Art von Morphogenese wird durch erhöhte Auxinkonzentrationen im Nährmedium stimuliert?

3. Mit welchen Phytohormonen kann die Bildung von Adventivsprossen in Explantaten angeregt werden?

4. Welche Art von Morphogenese in vitro ermöglicht es nicht, intakte Pflanzen zu erhalten?

Laborarbeit Nr. 3 Der Einfluss von Gibberellin auf die Aktivität hydrolytischer Enzyme in Getreidekörnern Eine der am besten untersuchten Pflanzenreaktionen auf Gibberellin ist die Induktion hydrolytischer Enzyme in Getreidesamen. Im Jahr 1960

Erstmals wurde gezeigt, dass der Embryo nach dem Aufquellen von Getreidekörnern nach 12–24 Stunden beginnt, Gibberelline abzusondern, die in die Aleuronschicht diffundieren. Dort induzieren sie die Synthese oder aktivieren hydrolytische Enzyme (Amylase, RNase, saure Phosphatase, Protease usw.) und stimulieren die Sekretion dieser Enzyme in das Endosperm, wo der Abbau von Speicherpolymeren erfolgt. Anschließend werden lösliche Abbauprodukte zur Ernährung des Embryos zugeführt. Wenn der Embryo aus den Samen entfernt wird, wird keine Enzyminduktion beobachtet. Die Behandlung solcher embryoloser Samen mit exogenem Gibberellin führt zum Auftreten enzymatischer Aktivität.

Die Induktion von α-Amylase, einem Enzym, das Stärke hydrolysiert, wurde am ausführlichsten analysiert. Anhand von Markierungen und Inhibitoren der Proteinsynthese konnte gezeigt werden, dass -Amylase unter dem Einfluss von Gibberellin nicht einfach von einer inaktiven in eine aktive Form übergeht, sondern neu synthetisiert wird.

Die Induktion der De-novo-Enzymsynthese durch Gibberelline weist darauf hin, dass der Wirkungsmechanismus des Phytohormons mit der Regulierung der Genexpression und der RNA-Bildung zusammenhängt. Tatsächlich unterdrücken RNA-Syntheseinhibitoren die durch Gibberelline induzierte Synthese von α-Amylase in Aleuronzellen. Experimente an zellfreien Proteinsynthesesystemen unter Verwendung von unter dem Einfluss von Gibberellin gebildeter mRNA als Matrix zeigten, dass es sich um ein neu synthetisiertes Protein handelt

Amylase.

Zusätzlich zu seiner Wirkung auf die Synthese von Proteinen und RNA bewirkt Gibberellin eine Veränderung der Ultrastruktur von Zellen in der Aleuronschicht. In Gegenwart von endogenem oder exogenem Gibberellin kommt es zu einer schnellen Aktivierung der Synthese von Membranphospholipiden, einer allgemeinen Synthese von Membranen, insbesondere des rauen endoplasmatischen Retikulums, der Anteil der damit verbundenen Ribosomen nimmt zu und die Bildung sekretorischer Vesikel wird stimuliert.

Ziel der Arbeit ist es, die Wirkung von Gibberellinsäure (GA3) auf die Aktivität hydrolytischer Enzyme in Getreidekörnern zu untersuchen.

Materialien und Ausrüstung: 50 mM Natriumacetatpuffer, pH 5,3, enthaltend 20 mM CaCI2; frisch zubereitete 0,5 %ige Stärkelösung in 50 mM Natriumacetatpuffer, pH 5,3; angesäuerte Lösung I2KI; 1 % Agarlösung mit 1 % löslicher Stärke; 10 %ige wässrige Lösung von I2KI, Mörser und Stößel; 25 ml Zylinder; Zentrifugenröhrchen; Petrischalen; Reagenzgläser aus Glas;

Pipetten; Thermostat; Wasserbad; Zentrifuge; Spektrophotometer.

Untersuchungsobjekt: Gersten- oder Weizenkörner.

Arbeitsfortschritt: Vorbereitung des Pflanzenmaterials. Die Körner werden halbiert und die Segmente mit dem Embryo werden von den Segmenten ohne Embryo getrennt. Beide Teile des Getreides werden 30 Minuten lang mit einer 5%igen Calciumhypochloritlösung sterilisiert, dreimal mit sterilem Wasser gewaschen und in sterilem Wasser eingeweicht. Nach 12 Stunden werden die Körnerhälften mit dem Embryo in sterile Petrischalen (in frisches destilliertes Wasser) gelegt, die Körnerhälften ohne Keim werden in zwei Teile geteilt, von denen einer in Wasser, der andere in Wasser gelegt wird eine wässrige Lösung von GK3 mit einer Konzentration von 25 mg/l. Alle Optionen werden in einen Thermostat bei einer Temperatur von 26 °C gestellt. Die Inkubationszeit beträgt 24 und 48 Stunden.

Die Arbeiten können in zwei Versionen durchgeführt werden.

Option 1. Fünf Hälften Weizensamen werden gewogen, in einem gekühlten Mörser gemahlen und nach und nach 10 ml Natriumacetatpuffer mit CaCl2 hinzugefügt.

Das Homogenat wird 10 Minuten lang bei 10.000 g zentrifugiert. Der Überstand wird in einen Kolben gegossen und 15 Minuten lang bei 70 °C in einen Thermostat gestellt und dann 10 Minuten lang auf 4 °C abgekühlt. Dieses Verfahren unterdrückt die Aktivität der α-Amylase und hat nur geringe Auswirkungen auf die Aktivität

Amylase, da letztere hitzebeständiger ist. Nach dieser Behandlung wird der Überstand ein zweites Mal bei 10.000 g für 10 Minuten zentrifugiert.

Die β-Amylase-Aktivität wird durch die Hydrolyse von Stärke bestimmt. Dazu werden 2 ml einer Stärkelösung in Natriumacetatpuffer in Kontroll- und Reagenzgläser gegossen, für 10 Minuten in einen Thermostat bei 37 °C gestellt, dann werden 0,5 ml Überstand und 0,5 ml Natrium in die Reagenzgläser gegeben Den Kontrollröhrchen wird Acetatpuffer zugesetzt. Nach 15 Minuten wird die Reaktion durch Zugabe von 2 ml einer angesäuerten Lösung von I2KI, Zugabe von 10 ml Wasser und Bestimmung der optischen Dichte der Lösungen bei = 620 nm gestoppt.

Die Enzymaktivität wird anhand der Änderungen der optischen Dichte in 1 Minute pro 1 g Nassgewicht berechnet.

Die Ergebnisse werden in Tabellenform dargestellt.

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Nachdem der Agar ausgehärtet ist, werden Hälften von Weizensamen ohne Keime auf die Oberfläche gelegt und 24 oder 48 Stunden lang in Wasser oder einer GK3-Lösung inkubiert. Samensegmente werden jeweils in 4 Stück auf dem Agar geschnitten.

pro Tasse. Petrischalen werden in einen Thermostat mit einer Temperatur von 26 °C überführt und dort 24 Stunden belassen. Nach der Inkubation werden die Samenhälften entnommen und die Oberfläche der Schalen 2 Minuten lang mit einer 10 %igen I2KI-Lösung gefüllt. Anschließend wird die Lösung abgelassen und die Becher mit Wasser gewaschen. Die Freisetzung von Amylase aus den Zellen führt zu einer Hydrolyse der Stärke im Medium, was durch das Vorhandensein sauberer runder Zonen um die Körnersegmente herum festgestellt wird. In Abwesenheit von Amylase sind die Näpfchen einheitlich blau. In Schalen ohne Substrat (Agar ohne Stärke) gibt es keine Farbe.

Skizzieren Sie das Bild, das in den Bechern beobachtet wird, nachdem diese mit Jodlösung behandelt wurden. Vergleichen Sie Kontroll- und Versuchsoptionen und ziehen Sie Schlussfolgerungen.

Kontrollfragen

1. Beschreiben Sie die Abfolge der Ereignisse, wenn Gibberellin die hydrolytischen Enzyme des Endosperms des Embryos stimuliert.

2. Wie wird diese Wirkung der Gibberelline in der Praxis genutzt?

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In den letzten Jahrzehnten wurden in der Landwirtschaft häufig Verzögerer eingesetzt – Substanzen, die das lineare Wachstum von Trieben verlangsamen.

Mit ihrer Hilfe können Sie der Ablagerung von Getreidekulturen entgegenwirken, das übermäßige Wachstum von Kartoffeln, Industrie- und Gemüsepflanzen begrenzen. Obstkulturen und Weintrauben und stimuliert gleichzeitig die Entwicklung der Geschlechtsorgane.

Die Wirkung von Verzögerern hängt mit ihrem Einfluss auf das Hormonsystem von Pflanzen zusammen. Das vegetative Wachstum der Triebe wird durch einen Komplex von Phytohormonen gesteuert, unter denen Gibberelline die wichtigste stimulierende Wirkung haben. Die hemmende Wirkung beruht auf der Fähigkeit, die Aktivität von Gibberellinen zu unterdrücken.

Die meisten im modernen Pflanzenbau eingesetzten Verzögerer gehören zu vier Stoffgruppen: quartäre Ammoniumsalze, Triazolderivate, Ethylenbildner und Hydrazinderivate. Diese und andere derzeit bekannte Verzögerer haben eine Antigibberellin-Wirkung, ihre Wirkung ist jedoch nicht einheitlich. Einige Hemmstoffe blockieren die Biosynthese von Gibberellin, andere verhindern seine Bindung an einen bestimmten Rezeptor, d. h.

unterdrücken die Bildung und (oder) weitere Manifestation der Aktivität des Gibberellin-Rezeptorkomplexes. Die Wirkung des Verzögerers kann anhand exogener Gibberelline ermittelt werden. Wenn durch deren Zusatz die durch Hemmstoffe verursachte Wachstumshemmung aufgehoben wird, werden sie als Biosyntheseblocker eingestuft. Wenn Hemmstoffe den Hormon-Rezeptor-Komplex blockieren, wird dieses Phänomen nicht beobachtet.

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der wachstumsregulierenden Wirkung von Verbindungen der Triazolklasse.

Materialien und Ausrüstung: Knop-Nährstoffmischung, Stammlösungen von Triazolen (Tilt und Scor) mit einer Konzentration von 0,1 mol/l, Stammlösung von Gibberellinsäure (0,1 mmol/l), destilliertes Wasser, Petrischalen, Filterpapier, Schere, Messkolben 50 und 100 ml, Messpipetten.

Untersuchungsobjekt: 7 Tage alte Gersten- oder Weizenkeimlinge.

Arbeitsfortschritt Bereiten Sie auf der Grundlage der Knop-Nährstoffmischung 250 ml Lösungen von Triazolen – Tilt und Scora – mit einer Konzentration von 10-5 mol/l sowie 250 ml Lösungen mit 10-5 mol/l Triazolen und 10 vor -5 Gibberellinsäure (GA3). Übertragen Sie die resultierenden Lösungen in spezielle, in lichtdichtes Papier eingewickelte Gefäße, in denen Gersten- oder Weizensämlinge gezüchtet werden. 250 ml der Knop-Nährstoffmischung (Kontrolle) werden in ein Gefäß gegossen.

Für jede Option werden 10 gleich große Weizen- oder Gerstensämlinge ausgewählt. Die Sämlinge werden in einer Reihe auf einem Streifen Filterpapier (1020 cm) im gleichen Abstand zueinander ausgelegt, dann wird ein weiterer, mit Wasser vorbefeuchteter Streifen (320 cm) auf die Körner gelegt und anschließend in einen Streifen eingewickelt rollen. Die resultierenden Rollen werden in Kulturgefäße mit Lösungen überführt und die Sämlinge unter konstantem Licht inkubiert Zimmertemperatur innerhalb von 7-10 Tagen.

Am Ende des Versuchs werden Größe und Gewicht der oberirdischen und unterirdischen Teile der Sämlinge (Blätter und Wurzeln) gemessen.

Die Ergebnisse werden in Tabellenform dargestellt.

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Basierend auf den gewonnenen Daten werden Rückschlüsse auf die wachstumsregulierende Wirkung von Retardmitteln der Triazol-Klasse in Einzelkomponenten- und kombinierter Wirkung mit Gibberellinsäure gezogen.

Kontrollfragen

1. Welche Stoffe gelten als Verzögerer?

2. Was ist ihr Wirkmechanismus?

3. Zu welchen Zwecken werden Verzögerer in der landwirtschaftlichen Praxis eingesetzt?

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Ein wichtiger Indikator für die Samenqualität ist ihre Keimenergie – die Anzahl normal gekeimter Samen über einen bestimmten Zeitraum, ausgedrückt in Prozent.

Zu den normalerweise gekeimten Samen gehören Samen, die Folgendes aufweisen:

Gut entwickelte Wurzeln (oder Hauptkeimwurzel) mit gesundem Aussehen;

Gut entwickeltes und intaktes subkotyles Knie (Hypokotyl) und epikotyles Knie (Epikotyl) mit einer normalen Spitzenknospe;

Primärblätter, die mindestens die halbe Länge der Koleoptile einnehmen, kommen in Getreide vor.

Bei Kulturpflanzen, deren Samen mit mehreren embryonalen Wurzeln keimen (z. B. Weizen, Roggen, Triticale, Gerste, Hafer), sind normal gekeimte Samen solche, die mindestens zwei normal entwickelte Wurzeln haben, die größer als die Länge des Samens sind, und einen Spross, der mindestens die Länge des Samens überschreitet Die Hälfte ihrer Länge mit sichtbaren Primärblättchen, die mindestens die Hälfte der Länge der Koleoptile einnehmen. Bei Gerste und Hafer wird die Länge des Sprosses durch den Teil berücksichtigt, der über die Blütenschuppen hinausragt.

Zu den ungekeimten Samen gehören:

Aufgequollene Samen, die zum Zeitpunkt der endgültigen Keimung noch nicht gekeimt sind, aber ein gesundes Aussehen haben und beim Pressen mit einer Pinzette nicht zerdrückt werden;

Harte Samen, die bis zum Zeitpunkt der Bestimmung der Keimung weder aufgequollen sind noch ihr Aussehen verändert haben.

Der Zweck der Arbeit besteht darin, die Art des Einflusses von Phytohormonen verschiedener Klassen (Cytokinine, Brassinosteroide) auf die Energie der Samenkeimung zu ermitteln.

Reagenzien und Ausrüstung: Petrischalen, Filterpapier, Bechergläser, Messzylinder, Pipetten, Scheren, Stammlösungen von 6-Benzylaminopurin (6-BAP), Epibrassinolid in einer Konzentration von 0,1 %, KMnO4, destilliertes Wasser, mikrobiologischer Thermostat.

Studienobjekt: Gersten- oder Weizensamen.

Arbeitsfortschritt Bereiten Sie Lösungen von Wachstumsregulatoren (6-BAP, Epibrassinolid) in Konzentrationen von 0,0001 %, 0,0005 % und 0,001 % in einem Volumen von 20 ml vor.

Gersten- oder Weizensamen werden in einer leicht rosafarbenen Kaliumpermanganatlösung 10-15 Minuten lang sterilisiert und gründlich mit Wasser gewaschen.

Aus Filterpapier werden 14 Kreise mit einem Durchmesser von 10 cm ausgeschnitten, die Hälfte davon in Petrischalen gelegt. Legen Sie in jede Petrischale 100 Gersten- oder Weizensamen auf einen Kreis Filterpapier und geben Sie 20 ml destilliertes Wasser (Kontrolle) oder eine Lösung des untersuchten Wachstumsregulators hinzu. Decken Sie sie dann mit einem zweiten Blatt Filterpapier ab. Die Becher werden verschlossen und in einen Thermostat gestellt (Temperatur 24,5 °C). Täglich werden die Deckel der Petrischalen für einige Sekunden leicht geöffnet.

Bei der Bestimmung der Keimungsenergie von Gerste oder Weizen wird die Anzahl der gekeimten Samen nach 3 Tagen berücksichtigt.

Die erhaltenen Ergebnisse werden in die Tabelle eingetragen.

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Es wird eine Schlussfolgerung über die Art des Einflusses der untersuchten Wachstumsregulatoren auf die Keimungsenergie von Gersten- oder Weizensamen in Abhängigkeit von ihrer chemischen Natur und Konzentration formuliert.

Kontrollfragen

1. Welche Energie hat die Samenkeimung?

2. Welche Phasen umfasst der Prozess der Samenkeimung?

3. Welche Faktoren regulieren die Samenkeimung?

4. Welche Phytohormone können zur Stimulierung der Samenkeimung eingesetzt werden?

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1. Welche der folgenden Aussagen bezieht sich auf die Merkmale des Wachstums und der Entwicklung pflanzlicher Organismen?

1) tropismisches Wachstumsmuster; 4) Polarität;

2) die korrelative Natur des Wachstums; 5) S-förmiges Wachstumsmuster;

3) hohe Regenerationsfähigkeit; 6) Wachstum durch Erweiterung.

A) 1, 2, 3. B) 2, 4, 5. C) 1, 3, 6. D) 4, 5, 6. E) 3, 4, 6.

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5. Geben Sie die richtigen Aussagen an:

1) Periblema – Vorgänger des primären Kortex;

2) Plerom – der Vorgänger des Zentralzylinders;

3) Dermatogen – Vorläufer von Rhizoderm;

4) Plerom – der Vorgänger des primären Kortex;

5) Dermatogen – Vorläufer der Wurzelkappe;

6) Periblem – Vorgänger des Zentralzylinders.

A) 1, 2, 3. B) 1, 4, 5. C) 3, 4, 6. D) 4, 5, 6. E) 1, 2, 5.

6. Welches der folgenden Ereignisse gehört nicht zur Vorbereitungsphase der Elongationsphase des Zellwachstums?

A) aktive Synthese von Proteinen, Pektinsubstanzen, RNA;

B) Erhöhung der Atmungsintensität und der Anzahl der Mitochondrien;

C) verminderte Aktivität cellulolytischer und pektolytischer Enzyme;

D) Erweiterung der EPR-Tanks;

D) Bildung von Polyribosomen;

E) Erhöhung des RNA/Protein-Verhältnisses.

7. Wählen Sie die richtigen Aussagen zu den Differenzierungsmechanismen aus:

1) Die Bildung eines Verteilungsgradienten von Ca2+-Ionen ist nicht mit einer Änderung der Orientierung von Zytoskelettelementen verbunden;

2) Die Differenzierung hängt nicht von der Methode der Zellteilung ab.

3) Die Zellspezialisierung erfolgt unter dem Einfluss ihres Standorts.

4) Durch den polaren Transport von Ethylen kann eine Polarisation des Zytoplasmas erreicht werden;

5) Während der Polarisation des Fucus-Eies werden ankommende Ströme an der Stelle der Rhizoidbildung aufgezeichnet.

A) 1, 2. B) 1, 4. C) 2, 3. D) 3, 5. E) 4, 5.

8. Welche Ereignisse sind charakteristisch für den Prozess der Dedifferenzierung?

1) Vereinfachung der Zellstruktur und eine gewisse Standardisierung;

2) Verschwinden gewebespezifischer Antigenproteine;

3) keine Veränderungen in der Genaktivität im Gegensatz zur Differenzierung;

4) Ansammlung von Reservestoffen;

5) Rückkehr der differenzierten Zelle in den Zellzyklus während der S-Periode.

9. Welche der folgenden Aussagen trifft nicht auf Veränderungen zu, die für das Stadium der Zellalterung charakteristisch sind?

1) das Überwiegen hydrolytischer Prozesse gegenüber synthetischen;

2) Anreicherung von Ballaststoffen in Zellvakuolen;

3) Abnahme der Permeabilität der Zellmembranen;

4) eine Erhöhung der intrazellulären Konzentration von Calciumionen;

5) verminderte Stoffausscheidung.

A) 1, 2. B) 1, 3. C) 2, 3. D) 3, 5. E) 4, 5.

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12. Wählen Sie die falsche Aussage:

A) G-Proteine ​​sind Trimere;

B) Die Aktivierung von G-Proteinen erfolgt durch den Austausch von BIP gegen GTP;

C) die Zugabe von GTP geht mit der Dissoziation des trimeren G-Protein-Moleküls in zwei funktionelle Untereinheiten einher;

D) beide gebildeten Untereinheiten interagieren mit Effektorproteinen;

E) Effektorproteine ​​für aktivierte G-Proteine ​​können Adenylatcyclase, Phospholipase C, Phosphodiesterase und einige Arten von Kalium- und Calciumkanälen sein.

13. Geben Sie die Abfolge der Ereignisse im Fall des Adenylatwegs zur Regulierung intrazellulärer Prozesse an?

1) Signalübertragung zur Adenylatcyclase und deren Aktivierung;

2) Interaktion des Effektors mit dem Rezeptor;

3) Bildung von cAMP aus ATP;

4) Signalübertragung an G-Protein;

5) Aktivierung cAMP-abhängiger Proteinkinasen;

6) Phosphorylierung von Proteinen, die an der Bildung der Reaktion beteiligt sind.

A) 1, 2, 4, 3, 5, 6. B) 2, 1, 4, 3, 5, 6. C) 2, 4, 1, 3, 5, 6.

14.Welche der folgenden Aussagen trifft nicht auf die allgemeinen Eigenschaften von Phytohormonen zu?

1) in Konzentrationen von 10-13–10-5 mol/l eine physiologische Reaktion hervorrufen;

2) der Ort der Synthese und der Ort des Handelns sind nicht voneinander getrennt;

3) eine Polypeptidnatur haben;

4) erfüllen zahlreiche Funktionen im grundlegenden Zellstoffwechsel;

5) haben keine enge Spezialisierung, regulieren viele physiologische Prozesse;

6) können effizient durch die Anlage transportiert werden.

A) 1, 2, 4. B) 2, 3, 4. C) 2, 3, 6. D) 4, 5, 6. E) 3, 4, 6.

15. Welche der folgenden Methoden gewährleistet die Synchronisierung verschiedener physiologischer Prozesse von Pflanzen?

A) dominante Zentren; D) Schwingungen;

B) Polarität; D) Kanalkommunikation.

B) Regulierungskreisläufe;

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17. Welche der folgenden Verbindungen ist kein natürliches Auxin?

A) Indolyl-3-acetalhyd; D) Naphthylessigsäure;

B) Phenylessigsäure; D) 4-Chlorindolyl-3-essigsäure

B) Tryptamin; Säure.

18. Geben Sie die richtige Reihenfolge der Umwandlung von Tryptophan an

IAA in den meisten Anlagen:

2) Oxidation;

3) Desaminierung.

A) 2, 1, 3. B) 3, 1, 2. C) 1, 2, 3. D) 2, 3, 1. E) 3, 2, 1.

19. Wählen Sie die falsche Aussage zum Transport von Auxinen durch die Pflanze:

A) erfolgt durch das Phloem und lebende Parenchymzellen der Leitbündel;

B) seine Geschwindigkeit übersteigt die der einfachen Diffusion;

C) seine Geschwindigkeit nimmt in Abwesenheit von Sauerstoff stark ab;

D) das Transportsystem ist durch Substratspezifität gekennzeichnet;

D) wird durch die Wirkung von Substanzen gestört, die den Aufbau von Zytoskelettelementen hemmen;

E) erfolgt entlang eines Gradienten der Auxinkonzentration.

20. Welches Stadium des Zellzyklus wird durch Auxine gesteuert?

A) Zytokinese;

B) der Fluss der S-Phase;

B) das Auftreten der G2-Phase;

D) Übergang der Zelle von der S-Phase in die G2-Phase;

E) Übergang der Zellen von der G2-Phase zur Zytokinese;

E) Übergang der Zelle von der G1-Phase in die S-Phase.

21. Was verursacht die Bildung phototroper Biegungen bei einseitiger Beleuchtung des Stängels?

A) erhöhte Biosynthese von IAA;

B) intensiver Transport von IAA entlang der beleuchteten Seite;

B) intensiver Transport von IAA entlang der unbeleuchteten Seite;

D) die Bildung gebundener IAA-Formen auf der beleuchteten Seite;

D) Photooxidation von IAA;

E) die Bildung von Ethylen.

22. Wählen Sie die falsche Aussage:

A) ABP 1 ist ein Membranrezeptor für IAA;

B) der Komplex von IAA mit ABP57 verursacht eine Veränderung in der Expression primärer Antwortgene;

C) die Expression primärer Antwortgene wird durch Proteinsyntheseinhibitoren nicht unterdrückt;

D) etwa 50 Auxin-regulierte Gene wurden identifiziert;

E) der Komplex von IAA mit ABP 1 reguliert die Aktivität der Plasmamembran-H+-ATPase;

E) Der Hauptteil von ABP 1 ist in den ER-Membranen lokalisiert.

23. Wählen Sie die richtige Aussage zur chemischen Natur der Gibberelline:

A) Gibberelline sind tetrazyklische Monoterpensäuren;

B) Gibberelline sind tetrazyklische Dicarbonsäuren;

C) Gibberelline sind bicyclische Diterpensäuren;

D) Gibberelline sind tetrazyklische Diterpensäuren;

E) Gibberelline sind bicyclische Tricarbonsäuren;

E) Gibberelline – tetrazyklische Sesquiterpensäuren.

24. Was ist der Hauptort der Gibberellin-Synthese?

A) apikales Meristem des Stängels; D) ruhende Samen;

B) interkalares Meristem des Stammes; D) reife Früchte;

B) junge, sich entwickelnde Blätter;

25. Nachfolgend sind die pflanzlichen Zellorganellen aufgeführt, in denen die einzelnen Stufen der Gibberellin-Biosynthese ablaufen, sowie die Enzyme, die Schlüsselreaktionen katalysieren. Wählen Sie die richtigen Kombinationen:

1) Proplastiden, Monooxygenasen;

2) Proplastiden, Cyclasen;

3) Zytoplasma, Cyclasen,

4) Zytoplasma, Monooxygenasen;

5) endoplasmatisches Retikulum, Monooxygenasen;

6) Endoplasmatisches Retikulum, Dioxygenasen.

A) 1, 5. B) 2, 4. C) 2, 5. D) 3, 6. E) 4, 6. E) 1.3.

26. Wählen Sie die richtige Aussage zur ersten Stufe der Gibberellin-Biosynthese:

A) kommt in vollständig ausgebildeten Chloroplasten vor;

B) kommt im Zytoplasma vor;

B) das Endprodukt ist ent-Kaurensäure;

D) die Schlüsselenzyme sind Monooxygenasen;

D) wird nicht durch Verzögerer unterdrückt;

E) benötigen keinen molekularen Sauerstoff.

27. Zu den Verzögerern zählen Verbindungen, die Folgendes bewirken können:

A) eine Beschleunigung der Fruchtreife bewirken;

B) die Entwicklung von Krankheitserregern unterdrücken;

C) hemmen das Längenwachstum der Axialorgane der Pflanze;

D) die Blüte anregen;

D) den Laubfall verlangsamen;

28. Welche der folgenden Aussagen trifft nicht auf die physiologischen Wirkungen von Gibberellinen zu?

A) Stimulierung der Blüte von Kurztagpflanzen;

B) Legen männlicher Blüten;

C) Stimulierung der Entwicklung kernloser Früchte;

D) Beendigung der Samenruhe;

D) Hemmung des Chlorophyllabbaus;

E) Stimulierung des Wachstums von Rosettenpflanzen.

29. Wählen Sie die richtige Aussage:

A) bei keimenden Samen erfolgt die Synthese von Gibberellinen und die Sekretion von Amylase in der Aleuronschicht;

B) Gibberellinmoleküle binden an den Promotorteil des Gens

Amylasen lösen seine Expression aus;

C) MYB-Genprodukte sind Repressoren des Gibberellin-Signals;

D) wenige Minuten nach der Zugabe von Gibberellin wird ein Anstieg der α-Amylase-Aktivität beobachtet;

D) exogenes Gibberellin ist nicht in der Lage, die Amylasesekretion in Samen zu stimulieren, die keinen Embryo haben;

E) Die Syntheseorte von Gibberellinen und -Amylase in keimenden Samen sind räumlich getrennt.

30. Welche der folgenden Eigenschaften ist für Gibberelline im Gegensatz zu Auxinen nicht charakteristisch?

1) anziehende Wirkung;

2) Stimulierung der Entwicklung kernloser Früchte;

3) Regulierung des Zellzyklus;

4) das Vorhandensein synthetischer Analoga;

5) unidirektionaler Transport durch die Anlage;

6) Inaktivierung durch Bildung glukosegebundener Formen.

A) 1, 5. B) 1, 4. C) 3, 4. D) 2, 5. E) 4, 5. E) 3, 6.

31. Welcher Teil der Pflanzen ist der Hauptort der Zytokininsynthese?

A) junge Blätter; D) Früchte;

B) sich entwickelnde Samen; D) Spitze des Stiels;

B) Wurzelspitze; E) Stamm.

32. Wählen Sie die falsche Aussage:

A) Cytokinine sind Derivate von Aminopurin;

B) Zeatinribosid hat keine Cytokininaktivität;

B) Kinetin kommt in Pflanzen nicht vor;

D) Unter der Wirkung von Cytokininoxidase werden Cytokinine in Adenin abgebaut;

D) cis-Zeatin hat eine höhere biologische Aktivität als trans-Zeatin;

E) Der Transport von Zytokininen ist akropetaler Natur.

33. Welche der folgenden Verbindungen zeichnet sich durch eine schwache Zytokininaktivität aus?

A) Sitosterin; D) Phenylacetamid;

B) Phenylessigsäure; D) Helminthosporsäure;

B) Diphenylharnstoff; E) Zimtsäure.

34. Welche der folgenden Verbindungen ist ein synthetisches Cytokinin?

A) Zeatin; D) Dihydroseatin;

B) Isopentenyladenin; D) Benzylaminopurin.

B) Glucosylzeatin;

35. Ein einzigartiges Enzym in der Biosynthese von Cytokininen ist die Cytokinin-Synthase, die die Reaktion katalysiert:

A) Bildung von Trans-Zeatin;

B) Hydroxylierung von Isopentyladenin;

B) Reduktion von Dihydroseatin;

D) Methylthiolierung von cis-Zeatin;

D) Übertragung der Isopentylgruppe auf Adenosinmonophosphat;

E) Abspaltung von Glucose aus Glucosylzeatin.

36. Welcher der folgenden Prozesse steht nicht im Zusammenhang mit den nichtphysiologischen Wirkungen von Zytokininen:

A) Stimulierung der Bildung von Xylemelementen;

B) Verzögerung der Blattalterung;

C) Aktivierung des Wachstums durch Verlängerung in den Keimblättern zweikeimblättriger Pflanzen;

D) Stimulierung des Wachstums kernloser Früchte;

D) Blüte und Geschlechtsbildung;

E) Unterdrückung des seitlichen Wurzelwachstums.

37. In Bezug auf welchen physiologischen Prozess wirken Auxine und Zytokinine als Antagonisten?

A) Samenkeimung;

B) Alterung der Blätter;

B) apikale Dominanz;

D) Entwicklung von Seitenknospen;

D) Zellteilung;

E) Fruchtreife.

38. Geben Sie die korrekte Abfolge der Ereignisse im Prozess des Empfangs und der Übertragung des Cytokinin-Signals an:

1) Aspartatphosphorylierung des Reaktionsregulatorproteins;

2) Aktivierung der Histidinkinase;

3) Übertragung von aktiviertem Phosphat auf das zytoplasmatische Phosphotransmitterprotein;

4) Wechselwirkung des Cytokininmoleküls mit der extrazellulären Domäne des Rezeptors;

5) Wechselwirkung des Phosphotransmitters mit Transkriptionsfaktoren;

6) Regulierung der Genexpression.

A) 4, 3, 1, 2, 5, 6. B) 4, 2, 1, 3, 5, 6. C) 4,1,2,5,3,6.

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41. Welche Pflanzenteile zeichnen sich durch den höchsten ABA-Gehalt aus?

1) apikales Meristem des Stammes; 4) ruhende Samen;

2) reife Früchte; 5) Wurzelspitze;

3) junge, sich entwickelnde Blätter; 6) ruhende Knospen.

A) 1, 2, 4. B) 2, 4, 6. C) 4, 5, 6. D) 2, 3, 4. E) 2, 3, 4.

42. Wählen Sie die falsche Aussage zu isomeren Formen aus

A) Die optische Isomerie beruht auf der Anwesenheit eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms im Ring (1);

B) die hemmende Wirkung rechts- und linksdrehender Formen von ABA ist gleich;

C) Pflanzengewebe enthalten überwiegend die rechtsdrehende (S) Form von ABA;

D) die natürliche Form von ABA hat eine 2-cis-Seitenkettenkonfiguration;

E) die trans-Form von ABA kann sich unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung in die cis-Form umwandeln;

E) die trans-Form ist eine inaktive biologische Form von ABA.

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44. Viviparia ist ein Phänomen, bei dem ………:

A) die Samen enthalten keinen Embryo;

B) es wird eine langsame Entwicklung des Embryos beobachtet;

C) die Samen gehen nicht in einen Ruhezustand über;

D) Samen können die Ruhephase nicht durchbrechen;

D) Die Samenkeimung erfolgt erst nach einer langen Ruhephase.

45. Welche Funktion erfüllen Lea-Proteine?

A) sind Hitzeschockproteine;

B) den Verschluss der Spaltöffnungen fördern;

C) die Zelle vor Wasserverlust schützen;

D) die Durchlässigkeit von Membranen für Wassermoleküle erhöhen;

D) die Genexpression regulieren;

E) sind ABA-Rezeptoren.

46. ​​Ordnen Sie die Ereignisse im Zusammenhang mit dem ABA-induzierten Stomatenverschluss in der richtigen Reihenfolge an:

1) Freisetzung von Kaliumionen aus der Zelle;

2) Freisetzung von Anionen aus der Zelle;

3) Erhöhung der Konzentration von Calciumionen im Zytoplasma;

4) Depolarisation des Plasmalemmas;

5) Aktivierung von K+out-Kanälen des Plasmalemmas;

6) Anionenkanäle des Plasmalemmas.

A) 3,5,1,4,6,2. B) 3,4,6,2,5,1. B) 3,6,2,4,5,1. D) 4,3,5,1,6,2.

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48. Wozu dient der Yang-Zyklus?:

A) Bildung von Ethylen aus Methionin;

B) Oxidation von synthetisiertem Ethylen;

C) die Bildung gebundener Formen von Ethylen;

D) Umwandlung von 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure in Acetyl-CoA;

D) Bildung von S-Adenosylmethionin aus Methionin;

E) Auffüllung der Methioninreserven, die bei der Ethylenbiosynthese verwendet werden.

49. Welche Funktionen erfüllt 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure im pflanzlichen Organismus?

1) fungiert als inaktive Transportform von Ethylen;

2) ist ein Produkt der Ethyleninaktivierung;

3) ist ein Vorläufer bei der Biosynthese von Ethylen;

4) zusammen mit Ethylen erhöht es die Widerstandsfähigkeit der Pflanze gegenüber Stressfaktoren;

5) beteiligt sich an der Übertragung eines Überschwemmungssignals von den Wurzeln zu den Blättern;

6) reguliert die Expression ethylenabhängiger Gene.

A) 1, 2, 3. B) 1, 4, 6. C) 1, 3, 5. D) 2, 3, 6. E) 2, 3, 4.

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51. An welchem ​​der folgenden Prozesse ist Ethylen nicht beteiligt:

A) Keimung von Samen zweikeimblättriger Pflanzen;

B) Geschlechtsbildung;

B) Überempfindlichkeitsreaktion;

D) Bildung von Aerenchym;

D) Aufrechterhaltung der Samenruhe;

E) Bildung einer Trennschicht.

52. Was verursacht die „dreifache“ Reaktion auf Ethylen?

A) eine Abnahme der Zellzahl;

B) Änderung der Zellwachstumsrichtung;

B) Verringerung der Zellgröße;

D) Störung des Aufbaus von Zytoskelettelementen;

E) eine Änderung der Ausrichtung der Mikrotubuli in der kortikalen Schicht des Zytoplasmas um 180 °C;

E) Verdickung der Zellwände.

53. Epinastie ist ein Phänomen ………:

A) Blattwelke aufgrund von Wassermangel;

B) Beschleunigung der Bildung der Trennschicht beim Laubfall;

B) Veränderungen der Blattfarbe;

D) Herabhängen der Blätter aufgrund ihrer Alterung;

E) Veränderungen in der Ausrichtung der Blätter im Raum aufgrund einer Abnahme der Zellteilungsrate auf der Unterseite des Blattstiels;

E) Veränderungen in der Ausrichtung der Blätter im Raum aufgrund einer Abnahme der Zellteilungsrate auf der Oberseite des Blattstiels.

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55. Wählen Sie die richtige Aussage zur Beteiligung von CTR 1 an der Ethylen-Signaltransduktion aus:

A) in Abwesenheit von Ethylen aktiviert CTR 1 Transfaktoren für ethylenabhängige Gene;

B) in Abwesenheit von Ethylen inaktiviert CTR 1 Transfaktoren für ethylenabhängige Gene;

C) in Abwesenheit von Ethylen ist CTR 1 nicht in der Lage, die Funktion von Transfaktoren zu regulieren;

D) durch die Bindung von Ethylen an den CTR 1-Rezeptor werden Transfaktoren für ethylenabhängige Gene inaktiviert;

E) durch die Bindung von Ethylen an den CTR 1-Rezeptor fördert es die Bildung von Transfaktoren für ethylenabhängige Gene;

E) Durch die Bindung von Ethylen an den CTR-1-Rezeptor interagiert es mit ethylenabhängigen Genen.

56. Wählen Sie die richtige Aussage:

A) Eine befruchtete Eizelle beginnt mit der Teilung ohne Ruhephase;

B) durch die erste Teilung der Zygote entstehen eine große Apikalzelle und eine kleinere Basalzelle;

B) die Basalzelle teilt sich quer zur Achse des Embryos;

D) der Oktant entsteht durch eine Reihe von Teilungen der apikalen Zelle in Längsrichtung;

D) Die Hypophyse ist die der Mikropyle zugewandte Endzelle des Suspensors.

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58. Wählen Sie die richtige Aussage zur Schichtung:

1) dient dazu, Samen aus einem erzwungenen Ruhezustand zu befreien;

2) dient dazu, Samen aus einem physiologischen Ruhezustand zu befreien;

3) besteht darin, die Durchlässigkeit der Samenschale für Wasser oder Sauerstoff zu erhöhen;

4) besteht darin, dass Samen im gequollenen Zustand längere Zeit niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden;

5) geht mit einem Anstieg des Gibberellinspiegels in den Samen einher;

6) geht mit einem Anstieg des ABA-Spiegels in den Samen einher.

A) 1, 3, 5. B) 1, 4, 5. C) 2, 3, 5. D) 2, 4, 5. E) 2, 4, 6

59. Wählen Sie die falsche Aussage:

A) Bei Getreide dient das Koleoptil dazu, embryonale Blätter vor mechanischer Beschädigung durch Bodenpartikel während der Samenkeimung zu schützen;

B) bei der unterirdischen Keimung dikotyler Samen wird der Haken durch das Epikotyl gebildet;

B) das Hypokotyl wird Subkotyledon genannt;

D) Das Koleoptil führt zunächst eine Leistung aus Schutzfunktion und verwandelt sich dann in das erste echte Blatt, das zur Photosynthese fähig ist;

D) Bei der oberirdischen Keimung werden die Keimblätter als erstes an die Bodenoberfläche gebracht.

60. Wählen Sie die richtige Aussage:

A) die Geschlechtsbildung bei Pflanzen ist genetisch bedingt;

B) Die spektrale Zusammensetzung des Lichts und die Photoperiode haben keinen Einfluss auf die Geschlechtsausprägung bei Pflanzen.

C) die meisten Blütenpflanzen sind zweihäusig;

D) bei einhäusigen Pflanzen, männlich und weibliche Blüten werden bei verschiedenen Individuen gebildet;

E) Die Wahrnehmung des Blütenreizes erfolgt nur durch apikale Meristeme.

E) Die Entstehung einer Blüte erfolgt an der Spitze des Sprosses.

61. Wählen Sie die richtige Aussage:

A) das Organ, das die Länge des Tages wahrnimmt und niedrige Temperaturen zu Beginn der Blüte erscheinen Blätter;

B) die Unterbrechung der Nacht durch Lichtblitze verhindert die Blüte von Kurztagpflanzen;

C) Frühlingspflanzen müssen für den Übergang zur Blüte über einen längeren Zeitraum niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden.

D) Winter- und Frühlingsformen aller Pflanzen zeichnen sich durch ausgeprägte morphologische Unterschiede aus;

D) Wassermangel verzögert den Übergang von Zwiebelpflanzen zur Blüte.

62. Wählen Sie die falsche Aussage zu Phytochrom aus:

A) ist ein lösliches Protein;

B) hat ein Molekulargewicht von etwa 250 kDa;

B) besteht aus zwei Untereinheiten;

D) die chromophore Gruppe ist über eine Thioesterbindung an das Protein gebunden;

E) Die Chromophorgruppe ist eine zyklische Tetrapyrrolstruktur.

63. Generative Meristeme:

1) Blütenorgane entstehen lassen;

2) dienen der Bildung von Blütenständen;

3) kontrolliert durch Meristem-Identitätsgene;

4) gesteuert durch Blütenorganidentitätsgene.

64. Wählen Sie die richtigen Aussagen:

1) in der DDR werden Anthesine konstitutiv und Gibberelline an einem langen Tag synthetisiert;

2) in DDR werden Anthesine an einem langen Tag und Gibberelline an einem kurzen Tag synthetisiert;

3) im KDR werden Anthesine an einem kurzen Tag und GAs nur an einem langen Tag synthetisiert;

4) Im KDR werden Anthesine an einem kurzen Tag synthetisiert und Gibberelline reichen immer für die Blüte aus.

A) 1, 3. B) 1, 4. C) 2, 3. D) 2, 4.

65. SAGs sind

1) Gene, deren Expression während des Alterns induziert wird;

2) Gene, deren Expression mit zunehmendem Alter abnimmt;

3) Gene, die verschiedene Proteasen, Lipasen, Ribonukleasen sowie Enzyme für die Ethylenbiosynthese kodieren;

4) Gene, die für Proteine ​​kodieren, die an der Photosynthese beteiligt sind.

A) 1, 3. B) 1, 4. C) 2, 3. D) 2, 4.

VOM AUTOR

ABSCHNITT I. SPEZIELLES KURSPROGRAMM

„PHYSIOLOGIE DES PFLANZENWACHSTUMS UND DER ENTWICKLUNG“………………..

ABSCHNITT II. EXPERIMENTELLER TEIL ………………………..

Laborarbeit Nr. 1. Der Einfluss von Auxinen auf das Wachstum von Koleoptilsegmenten von Getreide ………………………………………………….....

Laborarbeit Nr. 2. Hormonelle Regulierung der Morphogeneserichtung in Tabakzellkulturen………………

Laborarbeit Nr. 3. Der Einfluss von Gibberellin auf die Aktivität hydrolytischer Enzyme in Getreidekörnern…………………..

Laborarbeit Nr. 4. Bestimmung der retardierenden Wirkung von Triazolen ………………………………………………………………………………...

Managementkandidaten ökon. Wissenschaft Nikiforov A.A. [email protected] Moskau, Finanzen..." Institut für Geographie, Zweigstelle Fernost der Russischen Akademie der Wissenschaften Nationalpark "Ruf des Tigers" Verantwortlicher Herausgeber: Akademiker..."Klinische Empfehlungen Bestimmung der Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegenüber antimikrobiellen Arzneimitteln Version 2015 -02 Methodische Empfehlungen genehmigt: Erweiterte Sitzung der Interregionalen Vereinigung für klinische Mikrobiologie und antimikrobielle Chemotherapie (Moskau, 23. Mai 2014);..."

„Herr Aram Harutyunyan, Minister für Naturschutz der Republik Armenien, Fortschritte und Aussichten für die Umsetzung der Umweltstrategie für die EECCA-Länder. Sehr geehrter Herr Vorsitzender, liebe Kollegen, meine Damen und Herren! Gestatten Sie mir, im Namen der Regierung der Republik Armenien zu grüßen ...“

„RUSSISCHE UMWELT-BUNDESINFORMATIONSAGENTUR NATIONALE INFORMATIONSAGENTUR „NATÜRLICHE RESSOURCEN“ Sorokina N.B., Fedorov A.V., Samotesov E.D. KLIMA DER NORDWESTREGION RUSSLANDS Populärer Bericht, allgemein herausgegeben von Doktor der Biowissenschaften, Prof. N.G. Rybalsky, Doktor der Philologie, Prof. Yu.Yu. Galk..."

„Isolierung und Identifizierung biologischer Makromoleküle“ für Studenten der Abteilung für Immunologie, Fakultät für Biologie, Moskauer Staatliche Universität. Ph.D. A.Yu. Sazykin Ziel des Kurses „Isolierung und Identifizierung biologischer Makromoleküle“ ist es, die Studierenden mit der Vielfalt und den Grundprinzipien moderner präparativer und analytischer Methoden vertraut zu machen...“

„KARELISCHES WISSENSCHAFTLICHES ZENTRUM DER RUSSISCHEN AKADEMIE DER WISSENSCHAFTEN (IVPS KarRC RAS) GENEHMIGT VON: Direktor des IVPS KarRC RAS ​​​​_ Doktor der Geologischen Wissenschaften. JA. Untertitel „_“_2014 Arbeitsprogramm Studienfach „GESCHICHTE UND PHILOSOPHIE DER WISSENSCHAFT“ für fortgeschrittene Studierende...“

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Eigenschaften von Faktoren, die Muster des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung bestimmen.

Alle bisher untersuchten Prozesse zusammen bestimmen zunächst die Umsetzung der Hauptfunktionen des Pflanzenorganismus – Wachstum, Nachkommenbildung, Erhaltung der Art. Diese Funktion wird durch die Prozesse des Wachstums und der Entwicklung ausgeübt.

Der Lebenszyklus eines jeden eukaryotischen Organismus, d.h. Ihre Entwicklung von der befruchteten Eizelle bis zur vollständigen Bildung, Alterung und zum Tod infolge des natürlichen Todes wird Ontogenese genannt.

Wachstum ist ein Prozess irreversibler Neubildung Strukturelemente, begleitet von einer Zunahme der Masse und Größe des Organismus, d.h. quantitative Veränderung.

Entwicklung ist eine qualitative Veränderung der Bestandteile des Körpers, bei der bestehende Formen oder Funktionen in andere umgewandelt werden.

Beide Prozesse werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst:

externe abiotische Faktoren Umfeld, wie Sonnenlicht,

interne Faktoren des Körpers selbst (Hormone, genetische Merkmale).

Aufgrund der genetischen Totipotenz des Organismus, die durch den Genotyp bestimmt wird, erfolgt eine streng sequentielle Bildung des einen oder anderen Gewebetyps entsprechend dem Entwicklungsstadium des Organismus. Die Bildung bestimmter Hormone, Enzyme und Gewebetypen in einer bestimmten Phase der Pflanzenentwicklung wird üblicherweise durch die primäre Aktivierung der entsprechenden Gene bestimmt und wird als differenzielle Genaktivierung (DAG) bezeichnet.

Eine sekundäre Aktivierung von Genen sowie deren Unterdrückung kann auch unter dem Einfluss bestimmter äußerer Faktoren erfolgen.

Einer der wichtigsten intrazellulären Regulatoren der Genaktivierung und der Entwicklung des einen oder anderen Prozesses, der mit Wachstumsprozessen oder dem Übergang einer Pflanze in die nächste Entwicklungsphase verbunden ist, sind Phytohormone.

Die untersuchten Phytohormone werden in zwei große Gruppen eingeteilt:

Wachstumsstimulanzien

Wachstumshemmer.

Wachstumsstimulanzien werden wiederum in drei Klassen eingeteilt:

Gibberelline,

Zytokinine.

Zu den Auxinen zählen Substanzen mit Indolcharakter; ein typischer Vertreter ist Indolyl-3-essigsäure (IAA). Sie werden in meristematischen Zellen gebildet und bewegen sich sowohl basipetal als auch akropetal. Auxine beschleunigen die mitotische Aktivität sowohl der Apikalmeristeme als auch des Kambiums, verzögern den Fall von Blättern und Eierstöcken und aktivieren die Wurzelbildung.

Gibberelline umfassen Substanzen komplexer Natur – Derivate der Gibberellinsäure. Isoliert aus Ascomyceten-Pilzen (Gattung Gibberella fujikuroi), die ein ausgeprägtes Konidienstadium aufweisen (Gattung Fusarium). Im Konidienstadium verursacht dieser Pilz die Krankheit „schlechte Triebe“ bei Reis, die durch schnelles Wachstum der Triebe, deren Verlängerung, Ausdünnung und infolgedessen durch den Tod gekennzeichnet ist. Gibberelline werden in der Pflanze auch akropetal und basipetal sowohl durch das Xylem als auch durch das Phloem transportiert. Gibberelline beschleunigen die Zellverlängerungsphase, regulieren die Prozesse der Blüte und Fruchtbildung und induzieren die Neubildung von Pigmenten.

Zu den Zytokininen zählen Purinderivate, ein typischer Vertreter davon ist Kinetin. Diese Hormongruppe hat keine so ausgeprägte Wirkung wie die vorherigen, jedoch beeinflussen Zytokinine viele Teile des Stoffwechsels und fördern die Synthese von DNA, RNA und Proteinen.

Wachstumshemmer werden durch zwei Substanzen repräsentiert:

Abscisinsäure,

Abscisinsäure ist ein Stresshormon, dessen Menge bei Wassermangel (Schließung der Spaltöffnungen) und Nährstoffen stark ansteigt. ABA hemmt die Biosynthese Nukleinsäuren und Proteine.

Ethylen ist ein gasförmiges Phytohormon, das das Wachstum hemmt und die Fruchtreife beschleunigt. Dieses Hormon wird von den Reifungsorganen der Pflanzen ausgeschüttet und beeinflusst sowohl andere Organe derselben Pflanze als auch benachbarte Pflanzen. Ethylen beschleunigt den Fall von Blättern, Blüten und Früchten durch die Freisetzung von Cellulase aus den Blattstielen, was die Bildung der Trennschicht beschleunigt. Beim Abbau von Ethrel entsteht Ethylen, was seinen praktischen Einsatz in der Landwirtschaft erheblich erleichtert.

Pflanzenwachstum (Muster und Typen).

Der Begriff Wachstum bei Pflanzen bezieht sich auf mehrere Prozesse:

Zellwachstum,

Gewebewachstum,

Wachstum des Pflanzenorganismus als Ganzes.

Das Zellwachstum ist durch folgende Phasen gekennzeichnet:

Embryonale Phase (keine Vakuolen, andere Organellen in geringen Mengen).

Dehnungsphase (Vakuole entsteht, Zellwand wird gestärkt, Zellgröße nimmt zu).

Differenzierungsphase (Auftreten gewebespezifischer Organellen in der Zelle).

Gewebewachstum kann je nach Spezifität auf eine der folgenden Arten erfolgen:

Apikal (Spross, Wurzel).

Basal (Blatt).

Interkalar (Stamm in Getreide).

Das Wachstum eines Pflanzenorganismus als Ganzes ist durch das Vorhandensein folgender Phasen gekennzeichnet:

Verzögerungsphase oder Induktionswachstum (Samenkeimung).

Log-Phase oder Phase des logarithmischen Wachstums (Bildung der vegetativen Masse der Pflanze).

Langsame Wachstumsphase (während der Fruchtperiode, wenn die Bildung neuer vegetativer Pflanzenteile begrenzt ist).

Die stationäre Zustandsphase (fällt normalerweise mit der Alterung und dem Absterben der Pflanze zusammen).

Wachstumsrate und relatives Wachstum oder Zuwachs bei Pflanzen werden durch die Messung von Pflanzenparametern in einem bestimmten Zeitintervall bestimmt.

Zur Bestimmung des Wachstums kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, insbesondere:

mit einem Lineal,

unter Verwendung eines horizontalen Mikroskops,

Verwendung von Markierungen,

mit einem Auxanographen,

mit großformatiger Fotografie.

Im Durchschnitt beträgt die Wachstumsrate von Pflanzen 0,005 mm/min, aber es gibt auch schnell wachsende Pflanzen und Organe: Staubblätter von Getreide wachsen mit einer Geschwindigkeit von 2 mm/min, Bambus – 1 mm/min.

Basierend auf den Ergebnissen moderner Forschung (V.S. Shevelukha) wurde die folgende Klassifizierung von Wachstumstypen vorgeschlagen:

sinusförmiger Typ (die Kurve der täglichen Variation der linearen Wachstumsrate hat die Form einer Sinuskurve mit einer maximalen Phase am Tag und einer minimalen Phase in den frühen Morgenstunden) (typisch für Getreide),

Impulstyp des Wachstums (die Kurve der Erhöhung der Geschwindigkeit von Wachstumsprozessen und ihrer Hemmung verläuft abrupt im rechten oder spitzen Winkel für mehrere zehn Minuten. Die maximale Wachstumsrate tritt nach 20-21 Stunden auf und dauert die ganze Nacht, das Wachstum wird währenddessen gehemmt Tag) (typisch für Hackfrüchte und Knollen),

Zweiwellentyp (tagsüber weist die Wachstumsrate zwei Wellen auf, wobei zweimal ein Maximum und ein Minimum erreicht wird),

ebenmäßiges Wachstum (die Wachstumskurve ist glatt).

Bewegungsarten bei Pflanzen.

Obwohl Pflanzen in der Regel dauerhaft im umgebenden Raum verankert sind, sind sie zu verschiedenen Bewegungsarten fähig.

Die wichtigsten Bewegungsarten in Pflanzen:

Tropismen,

Taxis sind nur für niedere, nicht gebundene Wasserpflanzen charakteristisch.

Die ersten drei Typen sind charakteristisch für höhere Pflanzen.

Nutationen bilden wachsende apikale Triebe, die sich um ihre Achse drehen, und oberirdische Triebe bilden sie nur unter dem Einfluss von Hormonen und Wurzeln - sowohl unter dem Einfluss von Hormonen als auch mit Hilfe spezieller Zellen (Statozyten (mit Statolithenorganellen), die dazu in der Lage sind bei der Umsetzung dieses Prozesses die natürlichen Gravitationskräfte zu nutzen.

Unter dem Einfluss eines gleichmäßig wirkenden abiotischen Faktors (Licht, Wasser etc.) verhält sich die Pflanze schädigend.

Eine Pflanze führt Tropismen unter dem Einfluss eines ungleichmäßig wirkenden abiotischen Faktors (Licht, Wasser, Schwerkraft usw.) aus.

Pflanzenentwicklung (Arten der Ontogenese, Stadien der Ontogenese, Merkmale der Evokationsperiode, Merkmale der Ruhephase).

Die Pflanzenentwicklung bzw. Ontogenese ist dadurch gekennzeichnet, dass auf den Übergang einer Pflanze von einer Phase der Ontogenese in eine andere eine sehr große Anzahl von Faktoren einwirkt und deren gemeinsames Wirken oft notwendig ist.

Folgende Arten der Pflanzenontogenese werden unterschieden:

Nach Lebenserwartung:

Einjährige,

Biennalen,

mehrjährig;

Nach Anzahl der Fruchtbildungen:

monokarpisch,

polykarpisch.

Während der Ontogenese durchläuft jede Pflanze die folgenden Entwicklungsstadien:

Embryonalphase (von der Befruchtung der Eizelle bis zur Bildung des Samens),

Jugendphase (von der Samenkeimung bis zum Auftauchen auf der Bodenoberfläche),

die Phase der Bildung oberirdischer vegetativer Organe,

Phase der Blüte und Fruchtbildung,

Reifephase,

Sterbephase.

Am intensivsten ist die jugendliche Entwicklungsphase, die in folgende Phasen unterteilt ist:

Schwellung,

picken,

heterotrophes Wachstum von Sämlingen im Dunkeln,

Übergang zu einer autotrophen Ernährungsform.

Fast jede ontogenetische Veränderung erfolgt unter dem Einfluss interner und externer Faktoren. Zur gleichen Zeit, von externe Faktoren Das Wichtigste ist Sonnenlicht. Der Übergang zu einer autotrophen Ernährungsweise, der Übergang zur Knospungs- und Blütephase, der Übergang in einen Ruhezustand bei mehrjährigen Pflanzen stehen in direktem Zusammenhang mit dem Einfluss der Dauer Solarbeleuchtung und wird deshalb Photomorphogenese genannt. Licht ist nicht nur ein Signal für eine Veränderung der Entwicklungsphase, sondern beeinflusst auch direkt Wachstum, Transpiration und andere physiologische Prozesse in der Pflanze. Die direkte Wirkung des Lichts drückt sich in der Fähigkeit der Zellen aus, die entsprechenden Hormone, insbesondere Abscisinsäure, zu bilden, was es der Pflanze ermöglicht, ihr Wachstum beim Übergang zur autotrophen Ernährung zu verlangsamen. Indirekte Lichteinwirkung in Form von Dauer Tageslichtstunden bestimmt den Übergang zur nächsten Entwicklungsphase, insbesondere zur Blüte.

Die Wahrnehmung der Auswirkungen des Sonnenlichts durch die Pflanze erfolgt durch das Vorhandensein spezieller Photorezeptoren und Hormone.

Direkte Lichteinwirkung wird von der Pflanze über den Photorezeptor „Cryptochrom“ und das Pigment „Phytochrom“ wahrgenommen. Besonders wichtig ist Phytochrom, das verschiedene Komponenten des Spektrums des Sonnenlichts wahrnehmen kann und je nach absorbierter Wellenlänge entweder in die Fk-Form übergeht, die rotes Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm absorbiert, oder in die Fdk-Form, die rotes Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm absorbiert absorbiert tiefrotes Licht mit einer Wellenlänge von 730 nm. Unter normalen Bedingungen liegt dieses Pigment in beiden Formen in gleichen Anteilen vor. Wenn sich die Bedingungen jedoch ändern, beispielsweise zu schattigen Bedingungen, wird eine größere Menge des F k -Pigments gebildet, was die Dehnung und Ätiolation des Sprossgewebes bestimmt. Basierend auf der Wirkung dieser Photorezeptoren und Pigmente unterliegt die Pflanze täglichen Veränderungen in einem bestimmten Rhythmus, der als zirkadianer Rhythmus bezeichnet wird biologische Uhr Pflanzen.

Der Lichtfaktor bewirkt auch die Synthese bestimmter Hormone, die den Übergang der Pflanze in die Blütephase oder die Evokationsphase, d. h. Übergang vom vegetativen Zustand zur generativen Entwicklung. Das Haupthormon, das in diesem Stadium der Ontogenese wirkt, ist das Hormon „Florigen“, das aus zwei Hormongruppen besteht:

Gibberelline, die die Bildung und das Wachstum von Blütenstielen bewirken,

Anthesine, die die Blütenbildung bewirken.

Das Verständnis dieses Punktes ist in der Praxis sehr wichtig, insbesondere im Obstanbau, wo die Verwendung von Wurzelstock und Spross in bestimmten Phasen der Ontogenese die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der die veredelte Pflanze in die Fruchtbildung übergeht. Der Fluss der Hormone, einschließlich Florigen, verläuft vom Spross zum Wurzelstock. Daher ist es wichtig, einen Wurzelstock einer Pflanze zu verwenden, die sich in einer bestimmten Entwicklungsphase befindet. Die Blütenmorphogenese wird kontrolliert Komplexes System viele Faktoren, von denen jeder in der erforderlichen Konzentration und zum richtigen Zeitpunkt eine eigene Prozesskette auslöst, die zur Blütenbildung führt.

Der zweite wichtige Faktor, der bei der Bildung der Blütenmorphogenese eine gewisse Rolle spielt, ist der Temperaturfaktor. Dies ist besonders wichtig für Winter- und Zweijahreskulturen, da niedrige Temperaturen in diesen Kulturen die biochemischen Umwandlungen hervorrufen, die die Synthese von Florigen und anderen damit verbundenen Hormonen bestimmen, die den Beginn der Blüte bestimmen.

Auf der Wirkung niedriger Temperaturen basiert die Vernalisationstechnik, die in verschiedenen experimentellen Studien eingesetzt wird, wenn es darum geht, den Generationswechsel in Winterkulturen zu beschleunigen. Zu den gleichen Ergebnissen führt auch die Behandlung von Pflanzen mit Gibberellinen, wodurch die Blüte zweijähriger Pflanzen beschleunigt werden kann.

In Bezug auf die Photoperiode werden Pflanzen in drei Gruppen eingeteilt:

Kurztagpflanzen (blühen, wenn die Tageslänge weniger als 12 Stunden beträgt) (Chrysantheme, Dahlie, Topinambur, Hirse, Sorghum, Tabak),

Langtagpflanzen (blühen, wenn die Tageslänge mehr als 12 Stunden beträgt) (Aster, Klee, Flachs, Zwiebeln, Karotten, Rüben, Spinat),

neutrale Pflanzen (Blüte hängt nicht von der Tageslänge ab) (Sonnenblume, Buchweizen, Bohnen, Raps, Tomate).

In der Ontogenese von Pflanzen gibt es immer eine Phase der Schwächung der Vitalaktivität, die als Ruhezustand bezeichnet wird. U einjährige Pflanzen Dieser Zustand tritt nur einmal auf - während der Samenbildung, bei mehrjährigen Pflanzen - oft beim Übergang in die Existenz unter ungünstigen Umweltbedingungen (Winter, Dürre). Die Ruhephase ist ein Zustand einer Pflanze, der durch das Fehlen von Wachstumsphänomenen, eine extreme Atemdepression und eine Abnahme der Intensität der Stoffumwandlung gekennzeichnet ist.

Bei Stauden gibt es Sommer- und Winterruhe, bei allen Pflanzen tiefe und erzwungene Ruhe. Eine Zwangsruhe ist nur unter Mitwirkung einer Person möglich, die besondere Bedingungen für die Lagerung ruhender Organe in besonderen Lagereinrichtungen nach besonderen Methoden schaffen kann. Sehr wichtiger Punkt Der Übergang in einen Ruhezustand ist die Phase der Reifung nach der Ernte, die dazu beiträgt, eine vorzeitige Samenkeimung zu verhindern und die maximale Menge an Reservestoffen zu konzentrieren.

Krenkes Theorie der Pflanzenalterung und -verjüngung.

Während des Prozesses der Ontogenese erfährt die Pflanze bestimmte Veränderungen, die mit dem Phänomen der altersbedingten Variabilität verbunden sind. Eine Theorie, die die Muster dieser Variabilität erklärt, wurde in den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts von N.P. vorgeschlagen. Krenke. Die Hauptpostulate dieser Theorie:

Jeder Organismus altert von seinem Ursprung an kontinuierlich bis zu seinem natürlichen Tod.

In der ersten Lebenshälfte wird das Altern periodisch durch Verjüngung unterbrochen, d. h. die Bildung neuer Triebe, Blätter usw., was die Alterung verlangsamt.

Pflanzen haben ein inhärentes physiologisches Alter, das das wahre Alter des Pflanzenorgans bestimmt: Die Blätter ein- und zehnjähriger Bäume sind ungleich, und die Blätter desselben Baumes sind ungleich, aber an Trieben unterschiedlicher Ordnung. Es wird zwischen den Begriffen „Alter“ (Kalenderalter) und „Alter“ (physiologisches Alter) unterschieden. Das Alter wird durch das Alter des Organs und der Mutterpflanze bestimmt. Innerhalb eines Obstbaums Blätter an Trieben höherer Verzweigungsordnung sind physiologisch gesehen älter als gleichaltrige Blätter an Trieben niedrigerer Verzweigungsordnung. Daher in Bezug auf Form, anatomische Struktur, physiologische und biochemische Eigenschaften obere Blätter Trotz ihres jüngeren Alters weisen sie Anzeichen einer stärkeren Alterung auf, ihre Lebensdauer ist oft kürzer als die der durchschnittlichen Blätter am gleichen Trieb.

Der zyklische Charakter der ontogenetischen Entwicklung liegt darin, dass Tochterzellen bei der Neubildung im Vergleich zu den mütterlichen Zellen vorübergehend verjüngt werden.

Die Alterungsrate und die normale durchschnittliche Lebenserwartung werden durch das anfängliche Vitalitätspotential bestimmt und durch die genetischen Eigenschaften der Art bestimmt.

P.G. befasste sich auch mit dem Problem der Alterung und Verjüngung von Obst- und Beerenkulturen. Schitt. In den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts stellte er erstmals altersbedingte qualitative Veränderungen an den Wurzeln fest. I.V. Michurin wies auch auf den engen Zusammenhang zwischen organoformativen Prozessen in Organismen und altersbedingter Variabilität hin.

Gründung von N.P. Krenkes Muster der Veränderungen der Morphologie von Blättern und Trieben im Zusammenhang mit ihrem Alter ermöglichten es, Empfehlungen für die Frühdiagnose der Frühreife von Pflanzen innerhalb einer Art zu entwickeln, um korrelative Zusammenhänge zwischen der Qualität von Knollen und Hackfrüchten und der Frühreife zu identifizieren Reife einer Sorte. Es wurde festgestellt, dass frühreifende Sorten durch einen starken Wandel gekennzeichnet sind morphologische Merkmale Blätter (schnelles Vergilben und Absterben der Blätter), und bei spät reifenden Sorten treten die Veränderungen allmählich auf. Dieses Muster ist wichtig bei der Auswahl von Sorten im Hinblick auf frühe Reifung und Qualität.

Morphologische Merkmale stehen in engem Zusammenhang mit der genetisch bedingten Frühreife, was ihre Verwendung bei der Auswahl von Obstkulturen ermöglicht, zum Beispiel:

Bei einjährigen Sämlingen früh reifender Apfelbaumsorten sind die Internodien kürzer, die Verzweigung stärker und die Blätter dichter als bei Sorten, die später Früchte zu tragen beginnen.

Bei zwei Jahre alten Apfelbaumsämlingen ändert sich die Intensität der grünen Farbe der Blätter beim Übergang von den oberen zu den unteren Schichten bei frühreifenden Formen stärker als bei spätreifenden.

Je weiter oben am Stängel einer Obstpflanze ein Steckling oder eine Knospe entnommen wird (während der vegetativen Vermehrung), desto früher kann die Pflanze nach der Wurzelbildung oder dem Austrieb blühen.

Basierend auf Krenkes Theorie werden Pflanzenschnitttechniken, Technologien zur Auswahl von Trieben und deren Teilen mit der erforderlichen Qualität während der vegetativen Vermehrung von Pflanzen, zur Gewährleistung einer besseren Wurzelbildung von Stecklingen und Technologien zur Erzielung einer optimalen Kombination von vegetativer und generativer Entwicklung von Pflanzen während des Stecklings und der Veredelung entwickelt wurden verbessert.

Merkmale der Reifung produktiver Pflanzenteile.

Produktive Teile von Pflanzen werden sowohl Organe der generativen Fortpflanzung (Früchte, Samen) als auch Organe genannt vegetative Vermehrung(Knollen, Zwiebeln). Die übrigen produktiven Teile (Blätter grüner Pflanzen, Stängel, Wurzeln usw.) erfüllen nicht die Funktion der Fortpflanzung und daher sind die Wachstums- und Entwicklungsmuster nicht so wichtig.

Saatgutschutz,

Samenverteilung.

Um diese Funktionen zu erfüllen, verfügen verschiedene Früchte über entsprechende Anpassungen (trockene und saftige Früchte, Haken, Feuerfische, attraktiver Geschmack usw.).

Es gibt vier Phasen in der fetalen Entwicklung:

Bildung des Eierstocks vor der Bestäubung,

Wachstum durch Zellteilung unmittelbar nach Bestäubung und Befruchtung,

Wachstum durch Zelldehnung,

Reifung.

Das Wachstum des Eierstocks wird durch keimende Pollen bereits vor der Bildung der Zygote angeregt, und die Intensität dieses Wachstums ist direkt proportional zur Menge der keimenden Pollen. Selbst fremder Pollen kann das Eierstockwachstum fördern, was durch den hohen IAA-Gehalt im Pollen erklärt wird.

Die Behandlung von Blüten mit exogenem Auxin induziert bei vielen Pflanzen mit saftigen Früchten das Wachstum des Eierstocks und die Bildung parthenokarpischer, d.h. kernlose Früchte. Die Behandlung mit Gibberellin führt auch bei vielen Pflanzen (Weintrauben, Apfelbäumen, Tomaten usw.) zum Fruchtansatz. Das Vorhandensein von Cytokinin ist für das Wachstum junger Früchte notwendig, exogene Cytokinine verursachen jedoch nicht die Bildung parthenokarpischer Früchte.

Zu Beginn der Bildung des Eierstocks in einer Blüte erfolgt sein Wachstum durch Zellteilung, die nach der Bestäubung stark zunimmt. Dann kommt es zu einer längeren Phase der Zellverlängerung. Das Wachstumsmuster hängt stark von der Art des Fötus ab.

Die Regulierung des Fruchtwachstums erfolgt durch Phytohormone. IAA gelangt zuerst über den Griffel und über keimende Pollen in den Eierstock. Die sich entwickelnde Eizelle wird dann zur Quelle der IAA. Dabei spielt auch das Alterungshormon (Ethylen) eine gewisse Rolle, das nach der Bestäubung für das Welken der Blüte sorgt. Die resultierenden Samen versorgen das Perikarp mit Auxin, das darin Wachstumsprozesse aktiviert. Bei einem Mangel an Auxin (geringe Anzahl gebildeter Samen) kommt es zum Fruchtabfall.

So wird in Weizenkörnern die maximale Menge an Zytokininen unmittelbar nach der Blüte beim Übergang zur Endospermbildung beobachtet. Dann beginnt der Gehalt an Gibberellinen zu steigen und später an IAA, deren Konzentration in der milchigen Reifephase ihren Maximalwert erreicht. Beim Übergang zur Wachsreife nimmt der Gehalt an Gibberellinen und Auxinen schnell ab, der ABA-Gehalt steigt jedoch an, was die Ablagerung von Reservestoffen im Endosperm fördert. Wenn die Zunahme der Trockenmasse der Körner aufhört und es zu einer Austrocknung der Samen kommt (Vollreife), nimmt der ABA-Gehalt ab. Die Abnahme der Menge aller Phytohormone erklärt sich aus ihrem Übergang in einen gebundenen Zustand. Diese Reihenfolge der Veränderungen im Verhältnis der Phytohormone in sich entwickelnden Weizenkörnern wird durch die Reihenfolge der Entwicklung des Embryos und des Endosperms bestimmt. Wenn die Körner reifen, sammeln sich Kohlenhydrate und Proteine ​​an, es kommt zu Veränderungen im Nukleinsäurestoffwechsel und plastische Substanzen gelangen aktiv aus den Stängeln und Blättern in die Körner. Die Stängel werden holzig (der Gehalt an Ballaststoffen und Lignin, die in Stärke umgewandelt werden, nimmt ab). Wenn das Korn reift, wird das Protein resistenter gegen die Wirkung proteolytischer Enzyme, die Menge an Monosacchariden nimmt ab und die Menge an Stärke nimmt zu.

Hülsenfrüchte reichern deutlich weniger Stärke und andere Kohlenhydrate an als Getreide.

Beim Anbau von Getreide und Hülsenfrüchten kommt häufig eine gesonderte Erntemethode zum Einsatz, die es ermöglicht, die Übertragung der plastischen Stoffe von den Stängeln auf die Samen nach dem Mähen und der Reifung in Schwaden besser sicherzustellen. Die Behandlung von Pflanzen während der Wachsreife mit einer Ammoniumnitratlösung beschleunigt die Reifung dieser Pflanzen um 5-7 Tage.

Wenn Ölsaaten reifen, reichern sich Fette nicht nur an, sondern verändern sich auch qualitativ. Unreife Samen enthalten mehr freie und gesättigte Fettsäuren, während reife Samen den Gehalt an ungesättigten Fettsäuren erhöhen.

Bei saftigen Früchten wird der höchste Gehalt an Gibberellinen und Auxin im Perikarp zu Beginn seiner Entwicklung beobachtet. Der Spiegel dieser Phytohormone nimmt dann ab und steigt in der letzten Wachstumsphase wieder an. Der Cytokiningehalt steigt vorübergehend während der Phase des stärksten fetalen Wachstums an. Das Aufhören des Perikarpwachstums fällt mit der Ansammlung von ABA in seinen Geweben zusammen.

Die Periode der Zellverlängerung bei saftigen Früchten und insbesondere das Ende dieser Periode sind nicht nur durch intensives Wachstum, sondern auch durch die Anreicherung organischer Substanzen gekennzeichnet. Der Gehalt an Kohlenhydraten und organischen Säuren nimmt zu und Stärke wird abgelagert.

Die Reifung einiger Früchte korreliert gut mit einer Erhöhung der Atmungsfrequenz. Der Zeitraum, in dem der Fötus vermehrt Kohlendioxid produziert, wird als Menopause bezeichnet. Während dieser Zeit vollzieht der Fötus einen Übergang von unreif zu reif. Die Behandlung mit Ethylen stimuliert diesen Zeitraum und die Reifung reifer Früchte. Ethylen erhöht die Permeabilität von Membranen in fötalen Zellen, wodurch Enzyme, die zuvor durch Membranen von Substraten getrennt wurden, mit diesen Substraten reagieren und beginnen können, sie zu zerstören.

Auxin ist auch an der Fruchtreife beteiligt, und während der Fruchtreife und des Laubfalls wirken Auxin und Ethylen als Antagonisten. Welches Hormon dominiert, hängt vom Alter des Gewebes ab.

Bei einer Reihe von Kulturpflanzen hat sich gerade die Fortpflanzungsmethode mit vegetativen Fortpflanzungsorganen (z. B. Kartoffeln) zur vorherrschenden Fortpflanzungsmethode entwickelt. Daher bedarf die Bildung dieser Organe, die sowohl eine Fortpflanzungsfunktion erfüllen als auch gleichzeitig als Nahrungsquelle für den Menschen dienen, einer gesonderten Betrachtung.

Der physiologische Prozess der Tuberisierung lässt sich am besten an Kartoffeln untersuchen. An langen Tagen und hohen Temperaturen (über 29 Grad) können sie sich in vertikale Blatttriebe verwandeln, und bei normalen (niedrigeren) Temperaturen bildet sich am Ende des Ausläufers eine Knolle. Tuberisierung geht immer mit einer Wachstumshemmung sowohl der oberirdischen Triebe als auch der Ausläufer einher. Ein kurzer Tag fördert das Eindringen von Plastikstoffen in die Knollen.

Die Knollenbildung umfasst drei Phasen;

vorbereitend - das Auftreten und Wachstum von Stolonen,

Legen und Wachstum der Knolle selbst,

Reifung und Ruhe der Knolle.

Die Bildung von Stolonen aus Achselknospen wird durch deren Verdunkelung begünstigt (weshalb in der Kartoffelanbautechnik das Hillen vorgeschrieben ist). IAA schaltet zusammen mit Gibberellinen, die in ausreichenden Mengen aus den oberirdischen Teilen stammen, das genetische Programm für die Entwicklung der Achselknospe von der Entwicklung eines vertikalen Blatttriebs auf die Bildung eines Ausläufers um. Gibberellin ist auch für die Verlängerung der Ausläuferinternodien notwendig.

Die Bildung von Knollen an den distalen Enden von Stolonen ist mit einer starken Hemmung ihres Längenwachstums verbunden. Offenbar wird diese Unterdrückung durch einen Anstieg der Konzentration von ABA verursacht, das an kurzen Tagen in großen Mengen in Blättern gebildet wird. Unter Kurztagbedingungen sind die Synthese und Aufnahme von IAA und Gibberellinen reduziert. Gleichzeitig erhöht sich das Verhältnis von Cytokininen zu Auxinen.

Die Knollenruhe ist mit einer starken Verlangsamung der Atmung, des Zerfalls und der Synthese von Biopolymeren sowie einem Stopp der Wachstumsprozesse verbunden. In Kartoffelknollen befinden sich nur meristematische Gewebe, vor allem die Augen, in einem Zustand tiefer Ruhe. Speichergewebe ist in der Lage, sich als Reaktion auf eine Beschädigung schnell zu aktivieren (bei mechanischer Beschädigung bildet sich ein Wundperiderm).

Der Zustand der tiefen Ruhephase der Ocelli ist auf den hohen Gehalt an ABA, Kaffeesäure und Scopoletin zurückzuführen.

Das Auftauchen von Knospen aus einem Zustand tiefer Ruhe ist mit einer Abnahme des ABA-Gehalts (10-100-fach) und einem Anstieg der Konzentration freier Gibberelline verbunden. Die Behandlung mit Stimulanzien auf Gibberellinsäure-Basis stoppt die Ruhephase in den Knollen und ermöglicht Sommerpflanzung Kartoffeln im Süden.

Bei Zwiebeln hören die Wachstumsprozesse während der Ruhephase nicht auf, obwohl sie sehr langsam ablaufen. Der Ruhezustand wird durch eine hohe ABA-Konzentration aufrechterhalten. Vor der Keimung sinkt der ABA-Spiegel und der Gehalt an Zytokininen, Gibberellin und Auxinen steigt.

Die Prozesse der Bildung von Rhizomen und Stolonen sowie die Fähigkeit von Pflanzen, durch Schichtung und Stecklinge Wurzeln zu schlagen, unterliegen den gleichen Mustern in der Veränderung der Arbeit verschiedener Phytohormone.

Einsatz von Wachstumsregulatoren in der Praxis Landwirtschaft.

Wachstumsregulatoren werden in der landwirtschaftlichen Praxis häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:

In der Phase der Aussaat, Pflanzung,

In der Phase der Kontrolle der Blüte, des Abbindens, der Pflanzenbildung,

In der Reinigungsphase

In der Ruhephase.

In der Aussaatphase werden bei Pflanzungen Folgendes verwendet:

zum Bewurzeln schwer zu bewurzelnder Stecklinge wie Weintrauben,

für eine bessere Überlebensrate von Impfungen,

für eine bessere Samenkeimung

In der Phase der Kontrolle der Blüte, des Ansatzes und der Pflanzenbildung wird Folgendes verwendet:

um den Beginn der Blüte anzuregen,

um die Anzahl der angesetzten Früchte zu erhöhen,

zur Stimulierung der weiblichen Blüte bei zweihäusigen Arten.

Gibberelline:

um die Fruchtgröße zu erhöhen,

um die Qualität wirtschaftlich wertvoller Organe zu verbessern (eine Erhöhung des Zuckergehalts in Früchten, Stängeln, Stängelfrüchten, Hackfrüchten usw. zu fördern),

zur Stimulierung der männlichen Blüte bei zweihäusigen Arten.

Ethylen und Abscisinsäure stimulieren auch die weibliche Blüte bei zweihäusigen Arten.

Verwenden Sie in der Reinigungsphase:

Ethylen und Abscisinsäure sowie eine Reihe anderer Wachstumshemmer (zum Beispiel: Magnesiumchlorat, Hydrel, Etrel):

um die Reifung zu beschleunigen, den Ertrag zu erhöhen,

zur Entlaubung,

zur Trocknung (Trocknung von Stängeln und Blättern vor der Ernte),

zur Senikation (Reifungsbeschleunigung um 5-7 Tage in Gebieten mit kurzer Warmperiode)

In der Ruhephase:

Um den Ruhezustand zu verlängern, werden Ethylen und Abscisinsäure zur Behandlung von Speisekartoffeln, Hackfrüchten und Früchten verwendet (entweder mit einer 0,5 %igen Hydrellösung besprüht oder die Zusammensetzung der Atmosphäre im Lager wird angepasst).

Um den Ruhezustand zu unterbrechen, verwenden Sie:

Veretherung: zur Keimung von Trieben, Rhizomen - Behandlung mit Schwefelether,

warme Bäder: zum Treiben von Flieder für das neue Jahr (tauchen Sie die Triebe des Busches 9-12 Stunden lang in warmes (30-35 ° C) Wasser),

Gibberelline, um eine zweite Kartoffelernte aus frisch geernteten Knollen zu erhalten (30 Minuten lang in einer Mischung aus 0,0005 % Gibberellin und 2 % Thioharnstoff eingeweicht).

Thema 1. Allgemeine Wachstumsmuster

1. Allgemeine Vorstellungen über Pflanzenwachstum und -entwicklung

2. Lokalisierung des Wachstums

3. Zelluläre Wachstumsgrundlage

4. Wachstumsphänomene

5. Irreversible Wachstumsstörungen

6. Methoden zur Berücksichtigung der Wachstumsrate

Ontogenese (individuelle Entwicklung oder Lebenszyklus) ist ein Komplex aufeinanderfolgender und irreversibler Veränderungen in der Lebensaktivität und Struktur von Pflanzen vom Auftauchen aus einer befruchteten Eizelle, embryonalen oder vegetativen Knospe bis zum natürlichen Tod.

Höhe ist die wichtigste Manifestation der normalen Funktion einer Pflanze – es ist eine irreversible Vergrößerung der Länge, des Volumens und der Gesamtgröße der Pflanze, ihrer einzelnen Organe, Zellen und intrazellulären Strukturen. Die Zunahme an Größe und Gewicht der Pflanzen setzt sich während ihres gesamten Lebens fort.

Es gibt einen Unterschied zwischen scheinbarem und wahrem Wachstum.

Sichtbares Wachstum ist ein Gleichgewicht einander entgegengesetzter Prozesse der Neubildung und Zerstörung.

Wahres Wachstum ist der Prozess der Neubildung von Strukturen.

Aber nicht jede Massenzunahme kann als Wachstum bezeichnet werden; wenn beispielsweise Samen anschwellen, kommt es zu einer Massenzunahme, aber das ist kein Wachstum, da das Phänomen reversibel sein kann.

Wachstumsbedingungen sind :

1. Verfügbarkeit Baumaterial und Energie;

2. das Vorhandensein spezieller Regulatoren – Phytohormone.

Die Quelle von Baustoffen und Energie ist der Prozess der Photosynthese. Durch seinen intensiven Fluss sind Stoffe (Reserve, Mineral, Wasser) an Wachstumsprozessen beteiligt.

Entwicklung laut D.A. Sabinin ist eine qualitative Veränderung der Struktur und funktionellen Aktivität der Pflanze und ihrer Teile während der Ontogenese.

Wachstum und Entwicklung hängen eng miteinander zusammen und erfolgen gleichzeitig. Wachstum ist eine der Eigenschaften der Entwicklung. Damit die Entwicklung beginnen kann, ist daher zumindest ein gerade erst begonnenes Wachstum erforderlich. In Zukunft sind Entwicklungsprozesse entscheidend. Allerdings kann ein schnelles Wachstum mit einer langsamen Entwicklung einhergehen und umgekehrt. Beispielsweise wachsen Winterkulturen schnell, wenn sie im Frühjahr gesät werden, beginnen jedoch nicht zu blühen und wann Aussaat im Herbst Sie wachsen langsam und durchlaufen einen Entwicklungsprozess, der das weitere Erscheinungsbild der Blüten bestimmt. Der Indikator für die Entwicklung ist also der Übergang der Pflanzen zur Fortpflanzung, und der Indikator für die Wachstumsraten ist die Akkumulationsrate von Masse, Volumen und Größe der Pflanze.

Die Wachstums- und Entwicklungsprozesse werden durch die Vererbung der Pflanze bestimmt und durch Phytohormone und Umweltfaktoren reguliert.

Klassifizierung der Ontogenese:

1. Phänologische Phasen– Dies sind deutlich ausgeprägte morphologische Veränderungen in der Struktur und funktionellen Aktivität von Pflanzen. Sie charakterisieren einerseits Veränderungen der morphologischen Eigenschaften von Pflanzen, die mit der Entstehung neuer Organe einhergehen, andererseits sind sie oft mit einer detaillierten Beschreibung der wirtschaftlich wichtigen Eigenschaften von Kulturpflanzen verbunden.

Bei Getreide werden beispielsweise folgende Phasen unterschieden: Samenkeimung, Triebe, drittes Blatt, Bestockung (Verzweigung) aus unterirdischen Knoten des Stängels, Austritt in die Röhre (Stielbildung, Wachstumsbeginn des Hauptsprossstiels), Trieb ( Schießen), Blüte, milchige Reife, wachsartige Reife, vollständige Reife.

Beim Apfelbaum wird Folgendes festgestellt: Schwellung der Knospen, Aufblühen der Blüten- und Blattknospen, Entfaltung der ersten Blätter, Bildung von Blütenständen, Blüte, Fruchtansatz, Fruchtreife, Herbstfärbung der Blätter, Blattfall. Bei Trauben werden Phänophasen unterschieden: Beginn des Saftflusses, Schwellung der Knospen, Öffnen der Knospen, Entfaltung des ersten Blattes, Entfaltung des dritten Blattes, Blüte, Reifung, technische Reife, Herbstfärbung der Blätter.

2. Der Lebenszyklus einer Pflanze besteht aus zwei Perioden - vegetativ und reproduktiv. In der ersten Periode wird die vegetative Masse intensiv gebildet, das Wurzelsystem wächst intensiv, es kommt zu Bestockung und Verzweigung, in Gehölzen wachsen neue Zweige und es werden Blütenorgane gelegt.

Die Fortpflanzungszeit umfasst Blüte und Fruchtbildung. Nach der Blüte nimmt die Luftfeuchtigkeit der vegetativen Organe ab, der Stickstoffgehalt in den Blättern nimmt stark ab, es kommt zum Abfluss plastischer Substanzen in ihre Behälter und die Stängel wachsen nicht mehr in die Höhe.

Mitschurin I.V. unterschieden zwischen Obstbäume 5 Stadien oder Lebensphasen: 1. Samenkeimung;

2. die Phase der Jugend des Sämlings und seiner ersten Fruchtbildung;

3. Stabilisierung der morphologischen und physiologischen Eigenschaften des Körpers;

4. regelmäßige Fruchtbildung und die nächsten 3-5 Jahre;

5. Altern und Sterben.

3. Altersperioden:

Embryonal – die Periode der Zygotenbildung und Embryonalentwicklung;

Juvenil – die Zeit der Jugend, gekennzeichnet durch die Keimung des Embryos und die Bildung vegetativer Organe;

Die Reifezeit - das Auftreten von Blütenprimordien, die Bildung von Fortpflanzungsorganen;

Fortpflanzung (Fruchtbildung) – Einzel- und Mehrfachbildung von Früchten;

Alterung – das Vorherrschen von Zerfallsprozessen, die Strukturen sind inaktiv.

4. Stadien der Organogenese, was die morphophysiologischen Veränderungen widerspiegelt, die im meristematischen Gewebe (Wachstumskegel) auftreten. Die Stadien der Organogenese wurden von F.M. nachgewiesen. Cooperman und fand heraus, dass Pflanzen während der Ontogenese 12 Stadien durchlaufen. Ihre Bewertung bildet die Grundlage für die biologische Kontrolle des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung, die es ermöglicht, den Einfluss natürlicher und klimatischer Bedingungen, den Stand der Landtechnik, die Umsetzung des Produktivitätspotenzials von Sorten zu beurteilen und Möglichkeiten zur Steigerung ihrer Produktivität zu ermitteln. Es wurde festgestellt, dass in den Stadien I-II eine Differenzierung des Wachstumskegels in vegetative Organe erfolgt (die Anzahl der Blätter, Knoten, Internodien und der Pflanzenwuchs werden bestimmt). In den Stadien III-IV wird die Blütenstandsachse verlängert und Blütenstandsmetamere gelegt (Ährchen in einer Ähre, Rispen in einer Rispe, Lappen in einem Korb usw.), in den Stadien V-VIII werden Blütenorgane gelegt und geformt, IX - Befruchtung und Bildung einer Zygote, X-XII – Wachstum und Bildung von Samen. (Die Etappen werden im Praxisunterricht näher besprochen).

Pflanzenwachstum und -entwicklung

Die Wachstums- und Entwicklungsprozesse von Pflanzen weisen im Vergleich zu tierischen Organismen eine Reihe von Besonderheiten auf. Erstens sind Pflanzen in der Lage, sich vegetativ zu vermehren. Zweitens sorgt das Vorhandensein merestematischer Gewebe in Pflanzen für eine hohe Regenerationsgeschwindigkeit und -fähigkeit. Drittens, um sicherzustellen Nährstoffe Pflanzen wachsen ihr ganzes Leben lang.

Konzept von Wachstum und Entwicklung. Sind üblich

Wachstumsmuster

Jeder lebende Organismus unterliegt ständigen quantitativen und qualitativen Veränderungen, die nur unter bestimmten Bedingungen mit Ruhephasen aufhören.

Wachstum ist eine quantitative Veränderung während der Entwicklung, die in einer irreversiblen Vergrößerung der Größe einer Zelle, eines Organs oder eines ganzen Organismus besteht.

Entwicklung ist eine qualitative Veränderung der Bestandteile des Körpers, bei der bestehende Funktionen in andere umgewandelt werden. Unter Entwicklung versteht man die Veränderungen, die in einem Pflanzenorganismus während seines Lebenszyklus auftreten. Betrachtet man diesen Vorgang als Formbildung, so spricht man von Morphogenese.

Ein Beispiel für Wachstum ist die Vermehrung von Zweigen aufgrund der Vermehrung und Vergrößerung von Zellen.

Beispiele für die Entwicklung sind die Bildung von Sämlingen aus Samen während der Keimung, die Bildung einer Blüte usw.

Der Entwicklungsprozess umfasst eine Reihe komplexer und sehr streng koordinierter chemischer Umwandlungen.

Die für das Wachstum aller Organe, Pflanzen, Populationen usw. charakteristische Kurve (von der Gemeinschafts- bis zur molekularen Ebene) hat ein S-förmiges oder signoides Aussehen (Abb. 6.1).

Diese Kurve kann in mehrere Abschnitte unterteilt werden:

– die anfängliche Verzögerungsphase, deren Dauer von internen Veränderungen abhängt, die der Vorbereitung auf das Wachstum dienen;

– logarithmische Phase oder Zeitraum, in dem die Abhängigkeit des Logarithmus der Wachstumsrate von der Zeit durch eine gerade Linie beschrieben wird;

– Phase des allmählichen Rückgangs der Wachstumsrate;

– die Phase, in der der Körper einen stationären Zustand erreicht.

Die Länge jeder Phase, aus der sich die S-Kurve zusammensetzt, und ihr Charakter hängen von einer Reihe interner und externer Faktoren ab.

Die Dauer der Verzögerungsphase der Samenkeimung wird durch das Fehlen oder Übermaß an Hormonen, das Vorhandensein von Wachstumshemmern, die physiologische Unreife des Embryos, Wasser- und Sauerstoffmangel, fehlende optimale Temperatur, Lichtinduktion usw. beeinflusst.

Die Länge der logarithmischen Phase ist mit einer Reihe spezifischer Faktoren verbunden und hängt von den Eigenschaften des im Zellkern kodierten genetischen Entwicklungsprogramms, dem Gradienten der Phytohormone, der Intensität des Nährstofftransports usw. ab.

Wachstumshemmung kann das Ergebnis von Veränderungen in Umweltfaktoren sein und kann auch durch Veränderungen im Zusammenhang mit der Anhäufung von Inhibitoren und spezifischen Alterungsproteinen verursacht werden.

Eine vollständige Wachstumshemmung ist in der Regel mit der Alterung des Organismus verbunden, d. h. mit dem Zeitraum, in dem die Geschwindigkeit synthetischer Prozesse abnimmt.

Während des Wachstums kommt es zur Anreicherung hemmender Substanzen und die Pflanzenorgane beginnen aktiv zu altern. Im letzten Stadium hören alle Pflanzen oder einzelne Teile davon auf zu wachsen und können in einen Ruhezustand übergehen. Dieses Endstadium der Pflanze und der Zeitpunkt des Eintreffens der stationären Phase werden oft durch Vererbung bestimmt, diese Eigenschaften können jedoch in gewissem Maße durch Umwelteinflüsse verändert werden.

Wachstumskurven weisen auf die Existenz verschiedener Arten physiologischer Wachstumsregulation hin. Während der Verzögerungsphase funktionieren Mechanismen, die mit der Bildung von DNA und RNA, der Synthese neuer Enzyme, Proteine ​​und der Biosynthese von Hormonen verbunden sind. Während der logarithmischen Phase wird eine aktive Verlängerung der Zellen, das Auftreten neuer Gewebe und Organe sowie eine Zunahme ihrer Größe beobachtet, d. h. es treten Stadien sichtbaren Wachstums auf. Die Steigung der Kurve kann oft ein ziemlich guter Hinweis auf den genetischen Pool sein, der das Wachstumspotenzial einer bestimmten Pflanze bestimmt und auch bestimmt, wie gut die Bedingungen den Bedürfnissen der Pflanze entsprechen.

Wachstumskriterien werden verwendet, um die Größe, Anzahl, das Volumen der Zellen, das Nass- und Trockengewicht, den Protein- oder DNA-Gehalt zu erhöhen. Doch um das Wachstum einer ganzen Pflanze zu messen, ist es schwierig, einen geeigneten Maßstab zu finden. Daher achten sie bei der Längenmessung nicht auf die Verzweigung; Es ist kaum möglich, das Volumen genau zu messen. Bei der Bestimmung der Anzahl der Zellen und der DNA wird nicht auf die Größe der Zelle geachtet, die Definition von Protein umfasst Reserveproteine, die Definition von Masse umfasst auch Reservestoffe und die Definition von Feuchtmasse umfasst auch Transpirationsverluste usw Daher ist die Größe, mit der sich das Wachstum einer ganzen Pflanze messen lässt, in jedem Fall ein spezifisches Problem.

Die Wachstumsrate der Triebe beträgt durchschnittlich 0,01 mm/min (1,5 cm/Tag), in den Tropen bis zu 0,07 mm/min (~ 10 cm/Tag) und bei Bambussprossen 0,2 mm/min (30 cm/Tag). .

Lebenszyklus (Ontogenese) einer Pflanze. In der Ontogenese werden vier Entwicklungsstadien unterschieden: embryonal, Übergang zur Mutterpflanze von der Bildung der Zygote bis zur Reifung des Samens und von der Initiierung bis zur Reifung der vegetativen Fortpflanzungsorgane; juvenil (Jugend) – von der Keimung eines Samens oder einer vegetativen Knospe bis zum Einsetzen der Fähigkeit, Fortpflanzungsorgane zu bilden; Reifestadium (reproduktiv) - die Bildung der Rudimente der Fortpflanzungsorgane, die Bildung von Blüten und Gameten, die Blüte, die Bildung von Samen und Organen der vegetativen Fortpflanzung; Altersstadium - der Zeitraum vom Ende der Fruchtbildung bis zum Tod.

Der Durchgang der Ontogenese ist mit qualitativen altersbedingten Veränderungen der Stoffwechselprozesse verbunden, auf deren Grundlage der Übergang zur Bildung von Fortpflanzungsorganen und morphologischen Strukturen erfolgt.

In der Praxis des Gemüseanbaus wird der Begriff „Entwicklungsphase“ häufiger zur Bezeichnung des Alterszustands von Pflanzen verwendet und bezeichnet eine bestimmte morphologische Manifestation des Alterszustands der Pflanze. Am häufigsten werden hierfür phänologische Phasen (Samenkeimung, Auflaufen von Sämlingen, Verzweigung, Knospung, Fruchtbildung etc.), die Bildung von Organen im Apikalmeristem (Stadien der Organogenese) herangezogen.

Mehrheitlich Gemüsepflanzen, die aus vegetativen Formationen (Kohl, Kohlrabi, Rosenkohl, Salat) Nahrungsorgane bilden, beenden ihren Aufenthalt auf der Gemüseplantage mit der Jugendperiode, ohne vor der Ernte mit der Bildung von Fortpflanzungsorganen fortzufahren.

Der Erhalt einer Ernte ist mit Wachstum verbunden – einer Vergrößerung der Pflanze, ihrer Organe, einer Vergrößerung der Anzahl und Größe der Zellen und der Bildung neuer Strukturen.

Die Keimzeit ist eine wichtige Phase im Leben der Pflanzen – der Übergang zur eigenständigen Ernährung. Es umfasst mehrere Phasen: Wasseraufnahme und Quellung (endet mit dem Samenpicken); Bildung (Wachstum) von Primärwurzeln; Sprossenentwicklung; die Bildung des Sämlings und sein Übergang zur unabhängigen Ernährung.

Während der Wasseraufnahme und Quellung des Saatguts und bei einigen Kulturen sogar zu Beginn des Wachstums der Primärwurzeln können die Samen austrocknen und in einen Ruhezustand zurückkehren, der bei einigen Methoden der Vorsaat von Saatgut verwendet wird Vorbereitung. In späteren Keimstadien führt der Feuchtigkeitsverlust zum Absterben des Sämlings.

Die Keimungsrate und das anfängliche Wachstum des Sämlings hängen weitgehend von der Größe der Samen ab. Relativ großsaatige Kulturen und große Samen aus einem Haufen sorgen nicht nur für einen schnelleren Aufgang, der mit einer relativ hohen Wachstumskraft verbunden ist, sondern auch für ein stärkeres Anfangswachstum. Lianen (Kürbis- und Hülsenfruchtgewächse) mit großen Samen weisen das stärkste Anfangswachstum auf. Einen Monat nach dem Auflaufen verbraucht eine Gurke bis zu 17 % der ihr zugewiesenen Fläche, und Karotten verbrauchen laut V. I. Edelshtein etwa 1 %. Das schwache Anfangswachstum der Pflanzen aus den Familien Sellerie und Zwiebeln ermöglicht nicht nur keine ausreichende frühe Nutzung der Sonneneinstrahlung, sondern erhöht auch die Kosten für den Unkrautschutz der Pflanzen erheblich.

Einjährige und mehrjährige Obst- und Gemüsekulturen (Tomaten, Paprika, Auberginen, Gurken, Melonen, Chayote usw.) werden hauptsächlich durch remontierende Pflanzen repräsentiert, charakteristisches Merkmal davon gibt es eine verlängerte Fruchtbildung. Dabei handelt es sich um Mehrerntekulturen. Eine Pflanze kann gleichzeitig reife Früchte, junge Eierstöcke, unentwickelte Blüten und solche in der Fruchtphase haben.

Kulturpflanzen und Sorten können im Grad der Remontanz, der den Wachstums- und Ernterhythmus bestimmt, erheblich variieren.

Von dem Moment an, in dem der Samen pickt, übersteigt die Wurzelbildung das Wachstum des Stängels. Mit dem Wurzelsystem sind komplexe Stoffwechselprozesse verbunden. Die absorbierende Oberfläche der Wurzel übersteigt die verdunstende Oberfläche der Blätter deutlich. Diese Unterschiede variieren je nach Kulturpflanze und Sorte und hängen vom Alter der Pflanzen und den Wachstumsbedingungen ab. Der stärkste Fortschritt in der Entwicklung des Wurzelsystems ist charakteristisch für mehrjährige Kulturpflanzen und für spätere Sorten, mit Ausnahme von Zwiebelkulturen, sowie für mehrjährige Pflanzen, die jedoch auf Bergplateaus wachsen, wo die Schicht wächst Fruchtbarer Boden klein.

Die Primärwurzel des Embryos formt sich zur Hauptwurzel, wodurch ein stark verzweigtes Wurzelsystem entsteht. Bei vielen Kulturpflanzen bildet das Wurzelsystem Wurzeln zweiter, dritter und weiterer Ordnung.

Unter den Bedingungen des Mittleren Urals beispielsweise hatte die Weißkohlsorte Slava in der technischen Reifephase eine Gesamtwurzellänge von 9185 m und ihre Zahl erreichte 927.000, bei Tomaten 1893 bzw. 116.000, bei Zwiebeln 240 m und 4600. Bei Kohl und Tomaten erreichte die Verzweigung der Wurzeln die fünfte Ordnung, bei Zwiebeln die dritte. Bei den meisten Gemüsepflanzen stirbt die Hauptwurzel relativ früh ab und das Wurzelsystem wird faserig. Dies wird durch die Transplantation (Sämling) der Ernte sowie durch die Begrenzung der Menge an Bodennährstoffen erleichtert. Bei vielen Nutzpflanzen (Nachtschattengewächse, Kürbisgewächse, Kohlgewächse usw.) spielen Adventivwurzeln, die nach dem Ernten und Pflücken aus dem Unterkeimblatt oder anderen Teilen des Stängels gebildet werden, eine bedeutende Rolle. Das Wurzelsystem vegetativ vermehrter Knollen- und Knollenfrüchte (Kartoffeln, Süßkartoffeln, Topinambur, Zwiebeln, mehrschichtige Zwiebeln etc.) wird ausschließlich durch Adventivwurzeln repräsentiert. Bei der Vermehrung von Zwiebeln aus Samen wird der Großteil der Wurzeln zu Beginn der Zwiebelbildung durch Adventivwurzeln repräsentiert.

Es werden Wachstumswurzeln unterschieden, mit deren Hilfe das fortschreitende Wachstum des Wurzelsystems, einschließlich seines aktiven Teils – der Wurzelhaare – erfolgt. Die absorbierende Oberfläche der Wurzeln übersteigt die Oberfläche des assimilierenden Pflanzenteils deutlich. Besonders ausgeprägt ist dies bei Weinreben. So erreichte bei einer Gurke einen Monat nach dem Pflanzen der Sämlinge die Arbeitsfläche der Wurzeln 20...25 m2 und übertraf damit die Oberfläche der Blätter um mehr als das 150-fache. Dieses Merkmal ist offenbar auf die Tatsache zurückzuführen, dass Reben in der Setzlingskultur keine Schäden am Wurzelsystem tolerieren, was nur möglich ist, wenn Topfsämlinge verwendet werden, wodurch Schäden an den Wurzeln vermieden werden. Die Art der Bildung des Wurzelsystems hängt nicht nur von den genetischen Eigenschaften der Pflanzen ab, sondern auch von der Anbaumethode und anderen Wachstumsbedingungen. Eine Beschädigung der Spitze der Hauptwurzel in einer Sämlingskultur führt zur Bildung eines faserigen Wurzelsystems. Eine hohe Bodendichte (1,4...1,5 g/cm3) verlangsamt das Wachstum des Wurzelsystems und stoppt es bei manchen Kulturen. Pflanzen reagieren sehr unterschiedlich auf die Bodenverdichtung in ihrem Wurzelsystem. Pflanzen mit relativ langsamen Wachstumsraten, wie zum Beispiel Karotten, vertragen die Verdichtung am besten. Bei Gurken hängt die hohe Wachstumsrate des Wurzelsystems eng mit der Notwendigkeit einer ausreichenden Belüftung zusammen – ein Sauerstoffmangel im Boden führt zu einem schnellen Absterben der Wurzeln.

Das Wurzelsystem hat eine abgestufte Struktur. Der Großteil der Wurzeln befindet sich in den meisten Fällen im Ackerhorizont, es ist jedoch auch ein tiefes Eindringen der Wurzeln in den Boden möglich (Abb. 3). Für Brokkoli, Weißkohl, Blumenkohl und Chinakohl, Kohlrabi, Zwiebeln, Zwiebeln und Lauch, Petersilie, Radieschen, Salat, Sellerie, Knoblauch und Spinat beträgt die Wurzeleindringtiefe 40...70 cm; für Auberginen, Steckrüben, Erbsen, Senf, Zucchini, Karotten, Gurken, Paprika, Rüben, Rüben, Dill, Chicorée – 70...120; für Wassermelone, Artischocke, Melone, Kartoffeln, Pastinaken, Haferwurzel, Rhabarber, Spargel, Tomate, Kürbis und Meerrettich – mehr als 120 cm.

Die aktive Wurzeloberfläche erreicht ihre maximale Größe normalerweise zu Beginn der Fruchtbildung und bei Kohl zu Beginn der technischen Reife. Danach nimmt sie bei den meisten Kulturpflanzen, insbesondere bei Gurken, aufgrund des Absterbens der Wurzelhaare allmählich ab. Während der Ontogenese ändert sich auch das Verhältnis von absorbierenden und leitenden Wurzeln.

Wurzelhaare sind kurzlebig und sterben sehr schnell ab. Während die Pflanzen wachsen aktiver Teil Das Wurzelsystem wandert zu Wurzeln höherer Ordnung. Die Produktivität des Wurzelsystems hängt von den Bedingungen ab, unter denen sich die Wurzeln befinden, und von der Versorgung ihres oberirdischen Systems mit Photosyntheseprodukten. Die Biomasse der Wurzeln ist im Vergleich zum oberirdischen System gering.

Bei einjährigen Gemüsekulturen sterben die Wurzeln während der Saison ab. Oft führt das Ende des Wurzelwachstums dazu, dass die Pflanze zu altern beginnt. Die meisten mehrjährigen Gemüsepflanzen weisen saisonale Rhythmen in der Entwicklung des Wurzelsystems auf. Im Mittel- und Spätsommer sterben die Wurzeln ganz oder teilweise ab. Bei Zwiebeln, Knoblauch, Kartoffeln und anderen Nutzpflanzen stirbt das Wurzelsystem vollständig ab. Bei Rhabarber, Sauerampfer und Artischocke stirbt hauptsächlich der aktive Teil der Wurzeln ab, während die Hauptwurzel und ein Teil ihrer Zweige bestehen bleiben. Mit dem Einsetzen des Herbstregens beginnen neue Wurzeln aus der Unterseite der Zwiebeln und den Hauptwurzeln zu wachsen. Dies geschieht in verschiedenen Kulturen unterschiedlich. Knoblauch bildet Wurzeln und bald erwacht eine Knospe und bringt Blätter hervor. Zwiebeln bilden nur Wurzeln, da die Zwiebel ruht.

Andere Stauden (Zwiebel, Estragon, Sauerampfer) bilden neue Wurzeln und Blätter. Die Wurzelentwicklung im Herbst ist die wichtigste Voraussetzung für eine erfolgreiche Überwinterung und ein schnelles Wachstum im Frühjahr, was eine frühe Produktion gewährleistet.

Während die Kartoffelknolle ruht, kann die Bildung von Wurzeln nicht herbeigeführt werden, da diesem Prozess die Keimung der Knolle vorausgeht.

Ein Nachwachsen der Wurzeln im Herbst wird auch bei zweijährigen Gemüsepflanzen beobachtet, wenn sie auf dem Feld bleiben, was bei der Samenproduktion bei nicht umgepflanzten Pflanzen oder bei der Herbstpflanzung von Königinnenzellen der Fall ist.

Das Wachstum der Wurzel- und oberirdischen Systeme wird durch Phytohormone reguliert, von denen einige (Gibberelline, Cytokinine) in der Wurzel und andere (Indolessigsäure und Abscisinsäure) in den Blättern und Triebspitzen synthetisiert werden. Nach dem Wachstum der embryonalen Wurzel beginnt die Verlängerung des Hypokotyls des Sprosses. Nachdem es die Erdoberfläche erreicht hat, wird das Wachstum durch den Einfluss von Licht unterdrückt. Das Epikotyl beginnt zu wachsen. Wenn kein Licht vorhanden ist, wächst das Hypokotyl weiter,

was zu einer Schwächung der Sämlinge führt. Um stark zu werden gesunde Pflanzen Es ist wichtig zu verhindern, dass das Hypokotyl herausgezogen wird. Beim Züchten von Sämlingen ist auf ausreichende Beleuchtung, niedrige Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit während der Auflaufphase zu achten.

Die äußeren Bedingungen während dieser entscheidenden Übergangsphase zur unabhängigen Ernährung bestimmen maßgeblich die nachfolgenden Wachstums-, Entwicklungs- und Produktivitätsraten der Pflanzen.

Das weitere Wachstum der Triebe ist mit den Prozessen der Differenzierung des apikalen und lateralen Meristems, der Morphogenese, dh der Bildung von Wachstumsorganen und der Entwicklung von Zellen und Geweben (Zytogenese), verbunden. vegetative und generative Organe (Organogenese). Die Morphogenese ist genetisch programmiert und verändert sich abhängig davon äußere Bedingungen, die phänotypische Merkmale beeinflussen – Wachstum, Entwicklung und Produktivität.

Das Wachstum von Gemüsepflanzen ist mit einer Verzweigung verbunden, die bei Nutzpflanzen verschiedener Lebensformen monopodial sein kann, wenn die Spitzenknospe während der Ontogenese eine Wachstumsknospe bleibt (Pumpkinaceae), sympodial, wenn die Achse erster Ordnung in einer Endblüte endet oder Blütenstand (Solanaceae) und gemischt, wobei beide Arten der Verzweigung kombiniert werden.

Die Verzweigung ist ein sehr wichtiges Merkmal, das mit der Geschwindigkeit der Pflanzenbildung, ihrer Qualität und Pflanzenproduktivität, der Möglichkeit der Mechanisierung und den Arbeitskosten für das Kneifen und Kneifen zusammenhängt.

Kulturpflanzen und Sorten unterscheiden sich in der Art der Verzweigung. Dies hängt auch von den Umgebungsbedingungen ab. Unter optimalen Bedingungen ist die Verzweigung deutlich ausgeprägter. Kohlpflanzen, Wurzelgemüse, Zwiebeln und Knoblauch verzweigen sich im ersten Lebensjahr nicht, wenn sie aus Luftzwiebeln gezogen werden. Erbsen und Bohnen verzweigen sich schwach. Sorten von Tomaten-, Paprika-, Gurken- und Melonenkulturen unterscheiden sich deutlich in der Stärke der Verzweigung (Anzahl der Zweige und Ordnungen).

Das Fortpflanzungsstadium der Ontogenese beginnt mit der Bildung der Urrudimente der Geschlechtsorgane. In den meisten Kulturen stimuliert es das aktive Wachstum der Achsenorgane und des Assimilationsapparates. Das aktive Wachstum setzt sich während der Anfangsphase der Fruchtbildung fort und lässt mit zunehmender Fruchtmenge allmählich nach. Bei Gurken, Erbsen und vielen anderen Nutzpflanzen stoppt das Wachstum während der Zeit der Massenfruchtbildung und der Samenbildung. Eine hohe Fruchtbelastung beschleunigt die Alterung der Pflanzen und kann zu einem vorzeitigen Absterben führen. Bei Erbsen und Gurken ermöglicht das Sammeln unreifer Eierstöcke eine deutliche Verlängerung der Vegetationsperiode.

Kulturpflanzen und Gemüsesorten zeichnen sich durch saisonale und tägliche Wachstums- und Entwicklungsrhythmen aus, die genetisch (endogen) und Umweltbedingungen (exogen) bestimmt sind.

Mehrjährige, zweijährige und Winterkulturen aus

Zonen gemäßigten und subtropischen Klimas werden hauptsächlich durch Rosetten- und Halbrosettenpflanzen repräsentiert. Im ersten Lebensjahr bilden sie einen sehr kurzen, verdickten Stängel und eine geschliffene Rosette aus Blättern.

Im Frühjahr des zweiten Jahres bildet sich schnell ein blühender Stängel, der bei Halbrosetten-Lebensformen (Sauerampfer, Rhabarber, Meerrettich, Kohl, Karotten usw.) belaubt und bei Rosetten-Lebensformen (Zwiebeln) ohne Blätter ist. Am Ende des Sommers, wenn die Samen reifen, stirbt dieser Stängel ab. Bei zweijährigen Pflanzen (monokarpischen Pflanzen) stirbt die gesamte Pflanze ab. Bei Stauden (polykarpische Pflanzen) sterben ein Teil der Stängel, teilweise oder ganz (Zwiebeln, Knoblauch) Blätter und Wurzeln ab. Pflanzen treten in einen Zustand der physiologischen und dann erzwungenen Ruhephase ein.

Das Vorhandensein einer Rosette, die die geringe Größe des Stängels bestimmt, gewährleistet die Überwinterung der Pflanzen im Winter und bei mehrjährigen Kulturen. Das Erscheinen eines blühenden Stängels, der den Übergang zur generativen Entwicklung bedeutet, ist nur unter der Bedingung der Vernalisierung möglich – die Exposition der Pflanze gegenüber niedrigen positiven Temperaturen für einen bestimmten Zeitraum. Mehrjährige Pflanzen sollten jedes Jahr einen Stamm bilden. Darüber hinaus tragen niedrige Temperaturen (bei Rhabarber) zur Beendigung der Ruhephase bei und stimulieren das Nachwachsen der Blätter, was beim Treiben in geschütztem Boden genutzt wird.

Bei Kohl und Blumenkohl sind die Rosetten unterschiedlich geformt. Zu Beginn der Sämlings- und Nachkeimlingsperiode wachsen die Pflanzen dieser Kulturen wie ohne Rosetten, und erst nach der Bildung von 10...15 Blättern beginnt die Bildung einer oberirdischen Rosette. Der Stiel ist länger als der von Wurzelgemüse und anfälliger für Minustemperaturen. Im ersten Lebensjahr verzweigen sich Rosetten- und Halbrosettenpflanzen nicht, wenn sie aus Samen gezogen werden. Eine Verzweigung wird bei zweijährigen Kulturen erst im zweiten Jahr und bei mehrjährigen Kulturen ab dem zweiten Jahr beobachtet.

Mehr- und zweijährige Kulturen zeichnen sich nach der Überwinterung durch ein sehr starkes (explosives) Wachstum aus, das in kurzer Zeit die Bildung einer Rosette aus Blättern und Stängeln gewährleistet. Pflanzen verzweigen sich stark. Fruchtsprosse werden aus aktiven Knospen gebildet und vegetative Triebe werden aus ruhenden Knospen gebildet, die keiner Vernalisation unterzogen wurden.

Mehrjährige Pflanzen bilden ihren Assimilationsapparat im zweiten und den folgenden Jahren schneller aus und sorgen so für eine frühere Ernte als bei der Anzucht aus Samen im ersten Jahr.

Eine Besonderheit zweijähriger Gemüsekulturen sowie Zwiebeln ist die lange Dauer der Jugendperiode (60...70 %) im Vergleich zur Fortpflanzungsperiode (30...40 %). Die wichtigsten photosynthetischen Organe während der Fortpflanzungszeit sind bei Kohl, Radieschen und Rüben die Stängel und Schoten der Samenpflanzen und bei Zwiebeln die Triebe und die Hülle der Früchte.

Bei einjährigen Kulturen ist die Fortpflanzungsperiode doppelt so lang wie die Jugendperiode.

Lianen sind kletternde, kriechende Kletterpflanzen, die keine vertikale Position beibehalten können und daher andere Pflanzen als Stütze nutzen. Kletter- und Kletterreben zeichnen sich durch ein starkes Anfangswachstum und eine erhebliche Größe der wachsenden Sprosszone aus, was sehr hohe Wachstumsraten in der Zukunft bestimmt. Junge Pflanzen von Kletterpflanzen (Bohnen) verfügen nicht über die kreisförmige Nutation, um sich um eine Stütze zu winden; sie erscheint später. Ihre Besonderheit ist das langsame Wachstum etablierter Blätter an der Wachstumszone.

Rankentragende Kletterpflanzen (Gemüse aus der Familie der Kürbisgewächse und Erbsen) haben aufgrund des Vorhandenseins von Ranken mit hoher Empfindlichkeit gegenüber Kontakt mit dem Träger (Thigmomorphogenese) die Fähigkeit, sich schnell und gründlich daran zu befestigen. Unter den rankentragenden Ranken der Familie der Kürbisgewächse nimmt eine Gruppe kriechender Ranken, zu denen Melonen (Wassermelone, Melone und Kürbis) und europäische Feldgurkensorten gehören, einen besonderen Platz ein. Sie zeichnen sich durch eine plagiotrope (kriechende) Position des Stängels, eine relativ schnelle Unterbringung der Stängel nach dem Auflaufen, eine starke Verzweigung verbunden mit der schnellstmöglichen Eroberung des Territoriums und dessen Dominanz aus. Bei ausreichender Feuchtigkeit entwickeln einige dieser Reben (z. B. Kürbis) Adventivwurzeln an den Knoten, die für eine zusätzliche Befestigung des Stängels am Boden sorgen.

Das Wachstum einer Pflanze, ihrer einzelnen Organe und die Bildung einer Kulturpflanze hängen weitgehend von der Verteilung der Photosyntheseprodukte zwischen einzelnen Teilen ab, die mit der Aktivität anziehender (mobilisierender, anziehender) Zentren verbunden ist. Die Aktivitätsrichtung dieser Hormonregulationszentren ändert sich während der Ontogenese. Neben der genetischen Konditionierung wird sie maßgeblich von den Umweltbedingungen bestimmt. Anziehungszentren sind in der Regel die wachsenden Teile von Pflanzen: Wachstumspunkte und Blätter, Wurzeln, generative (Früchte und Samen bildende) sowie Speicherorgane (Wurzelfrüchte, Zwiebeln und Knollen). Bei der Aufnahme von Photosyntheseprodukten besteht häufig eine Konkurrenz zwischen diesen Organen.

Die Intensität der Photosynthese, die Wachstumsrate und das Wachstumsverhältnis einzelner Pflanzenorgane und letztendlich der Ertrag, seine Qualität und der Zeitpunkt des Erhalts hängen von der Aktivität der Anziehungszentren ab.

Eine besonders starke Anziehungskraft der Geschlechtsorgane zeichnet Sorten von Obst- und Gemüsepflanzen (Erbsen, Bohnen, Tomaten, Gurken, Paprika usw.) aus, die für die gleichzeitige maschinelle Ernte bestimmt sind. Bei den meisten dieser Sorten erfolgen Fruchtbildung und Erntereife in kurzer Zeit. Sie zeichnen sich außerdem durch einen relativ frühen Wachstumsstopp aus.

Viele agrotechnische Techniken basieren auf der Regulierung der Lage von Lockzentren und ihrer Aktivität (Anbaudauer, Wachstumsmanagement der Sämlinge, Pflanzenbildung, Temperaturregime, Bewässerung, Düngemittel, Verwendung wachstumsregulierender Substanzen). Durch die Schaffung von Bedingungen bei der Lagerung von Zwiebelsätzen, die die Möglichkeit einer Vernalisierung ausschließen, wird die Zwiebel zum Anziehungspunkt, was Ihnen eine gute Ernte ermöglicht. Bei der Lagerung von Mutterzwiebeln und Mutterpflanzen zweijähriger Kulturen ist es dagegen wichtig, Bedingungen für deren Vernalisation zu schaffen.

Ertragsverluste und eine Verschlechterung der Produktqualität werden beobachtet, wenn Hackfrüchte, Kohl, Salat, Spinat und andere Kulturpflanzen blühen. Der Schwerpunkt verlagert sich in diesen Fällen von vegetativen Speicherorganen zu generativen. Rettichwurzeln werden schlaff (wollig), Salatblätter werden grob und geschmacklos und das Zwiebelwachstum stoppt.

Die Topographie und Aktivität der Anziehungszentren, ihr Gleichgewicht mit der photosynthetischen Aktivität des Assimilationsapparats bestimmen die wirtschaftliche Effizienz der Photosynthese, die Erntezeit sowie quantitative und qualitative Indikatoren der Ernte. Beispielsweise führt eine große Anzahl von Früchten pro Blattflächeneinheit bei einigen Tomaten- und Melonensorten zu einer Verringerung des Trockensubstanzgehalts in den Früchten und zu einem Geschmacksverlust.

Wachstumspunkte und junge Blätter verbrauchen alle Produkte der Photosynthese sowie einen erheblichen Teil der Mineralstoffe aus erwachsenen und alternden Blättern. Alte Blätter geben zudem einen Teil der zuvor angesammelten plastischen Stoffe an die jungen ab.

Die phänomenale Anziehungskraft befruchteter Embryonen zeigt sich bei einigen Kulturpflanzen in von der Mutterpflanze getrennten Früchten. Stiele mit blühenden Blüten von Kartoffeln, Zwiebeln, nach der Bestäubung geschnitten oder sogar nach dem Schneiden bestäubt, in Wasser gelegt, bilden aus einem Teil der Eizellen Samen. Während dieser ganzen Zeit werden Blütenstiele und Früchte aufgenommen. Einwöchige grüne Gurken, unreife Früchte grünfruchtiger Zucchini- und Kürbissorten, die ein bis zwei Monate lang unter günstigen Licht-, Hitze- und relativen Luftfeuchtigkeitsbedingungen von Pflanzen gesammelt wurden, bevor die Samen reifen, trocknen nicht aus und nehmen Kohlendioxid (CO) auf 2). Einige der Samenanlagen bilden, abhängig von der Größe und dem Alter des Eierstocks, vollwertige, lebensfähige Samen, die oft viel kleiner sind als die in Früchten gebildeten Samen Mutterpflanze. Früchte, die kein Chlorophyll (weiß) haben, verfügen nicht über diese Fähigkeit.