Материал: физиология ответы

Тонкая оболочка корневого волоска плотно склеивается с комочками почвы. Корневые волоски служат опорой для растущей верхушки корня, выполняют функцию поглощения воды и минеральных веществ из почвы. Длина корневого волоска - 0,6-10 мм, но общая длина волосков весьма значительна и может достигать в сумме 20 км. Волоски выделяют в почву различные вещества, растворяющие труднодоступные растению соединения в почве. Продолжительность жизни корневого волоска - 15-20 дней.

Функционально поглотительной тканью корня являются корневые волоски (у водных растений - ризодермис), а первичная ассимиляция ионов происходит в коре корня.

Корневая система поглощает из почвенного поглощающего комплекса через почвенный раствор все необходимые элементы, причем способна растворять и нерастворимые соединения за счет выделения органических кислот. Это явление подтверждается опытами с использованием мраморной пластинки в сосуде, на которой ясно образуется отпечаток корневой системы растения, растворяющей мрамор в местах соприкосновения с корневыми волосками. Лучшему усвоению минеральных веществ способствует внесение физиологически кислых солей (при этом происходит освобождение анионов из трудно растворимых соединений), например, внесение сульфата аммония в почвы высвобождает фосфорную кислоту из фосфоритов, а внесение натриевой селитры не производит такого действия.

Корневые выделения при бессменном возделывании одной культуры могут влиять на растения отрицательно, создавая неблагоприятную рН почвенного раствора. При этом происходит накопление вредной микрофлоры, возбудителей корневых гнилей, что приводит к увеличению степени поражаемости культуры болезнями.

Корневые выделения состоят из:

веществ, которые отчуждаются клетками в обмен на поглощаемые ионы питательных солей,

веществ, теряемых корнем вследствие выщелачивания наружным раствором и " вытягиваемых" их корня электростатическими силами,

веществ, которые освобождаются отмирающими клетками чехлика, эпидермиса и коры.

Корневая система растений - это и место синтеза многих важных органических соединений, таких как аминокислоты, алкалоиды, гормоны и ряд других веществ. О синтетической роли корневой системы свидетельствует факт прекращения жизнедеятельности срезанных растений, даже если их помещают в питательный раствор. Только если у срезанного побега образуются новые придаточные корни, рост растения возобновляется. В культуре in vitro рост корневой ткани неограничен, а культуру клеток из стебля получить не удается.

Количественные показатели поглощения минеральных элементов.

Между клетками корня могут существовать значительные электрические градиенты, которые возникают и исчезают, по-видимому, вследствие включения и выключения ионных насосов и изменения концентрационных градиентов в тканях корня.

Поглощенные ионы должны сначала пересечь плазмалемму, чтобы проникнуть в цитоплазму, а затем и в мембрану, окружающую вакуоль, или другую органеллу, чтобы попасть затем во внутренний компартмент цитоплазмы.

Ионы могут проникать через мембрану активно или пассивно, при этом они перемещаются благодаря своей кинетической энергии, не потребляя при этом энергию АТФ. Липидорастворимые молекулы проходят сквозь мембраны легко, многие неорганические ионы, не растворимые в липидах, проникают, по-видимому, через специальные водные белковые каналы в мембране, то есть используется механизм облегченной диффузии с участием пермеаз.

Вопрос 5. Физиологическая роль и структурная организация ближнего, среднего и дальнего транспорта электронов минерального питания растений.

Различают ближний и дальний транспорт веществ по растению. Ближний транспорт – это передвижение ионов, метаболитов и воды между клетками по симпласту и апопласту. Дальний транспорт – передвижение веществ между органами в растении по проводящим пучкам. Он включает транспорт воды и ионов по ксилеме (восходящий ток от корней к органам побега) и транспорт метаболитов по флоэме (нисходящий и восходящий потоки от листьев к зонам потребления веществ или отложения их в запас). Загрузка сосудов ксилемы наиболее интенсивно происходит в зоне корневых волосков. В паренхимных клетках проводящего пучка, примыкающих к трахеидам или сосудам, функционируют насосы, выделяющие ионы, которые через поры в стенках сосудов попадают в их полости. В сосудах в результате накопления ионов увеличивается сосущая сила, которая притягивает воду. В сосудах развивается гидростатическое давление и происходит подача жидкости в надземные органы. Разгрузка ксилемы, то есть выход воды и ионов через поры сосудов ксилемы в клеточные стенки и в цитоплазму клеток мезофилла листа или клеток обкладки, обусловлена гидростатическим давлением в сосудах, работой насосов в плазмалемме клеток и влиянием транспирации, повышающей сосущую силу клеток листа

Вопрос 6. Распределение по органам, накопление и вторичное использование (реутилизация) элементов минерального питания в растении.

Известные исследователи (И. Кноп, Ю.Сакс, Д.Н.Прянишников и др.) установили, что потребность растения в отдельных зольных элементах изменяется на разных фазах его развития. Более высокие потребности связаны с активным метаболизмом, ростом и новообразованиями. При дефиците многих минеральных элементов симптомы голодания проявляются, в первую очередь, на старых органах. Это обусловлено тем, что регуляторные системы растения мобилизуют необходимые минеральные элементы и они транспортируются в молодые, активно растущие ткани. Очень подвижны азот, фосфор, калий. Плохо или совсем не реутилизируются бор и кальций. Для нормальной жизнедеятельности растений должно соблюдаться определенное соотношение различных ионов в окружающей среде. Чистые растворы одного какого-либо катиона оказываются ядовитыми. Так, при помещении проростков пшеницы на чистые растворы KCL или CaCL2 на корнях сначала появлялись вздутия, а затем корни отмирали. Смешанные растворы этих солей не обладали ядовитым действием.

Вопрос 7. Физиологические основы применения удобрений при возделывании с-х культур. Возможности использования листовой диагностики условий минерального питания.

В естественных сложившихся фитоценозах   существует биогеохимический круговорот веществ. В агроценозах вынос питательных веществ при уборке урожая должен быть возмещен внесением удобрений.   Низкая урожайность возделываемых с.-х. культур связана с нарушением технологии, доз, сроков и способов внесения удобрений.

В настоящее время для возделывания определенных культур разрабатывается своя система удобрений, т.е., программа внесения удобрений в севообороте с учетом плодородия почвы и климатических условий, предшественников, биологических особенностей растений и сортов, состава вносимых удобрений и др. факторов.

Физиологические особенности культур:

• Растения имеют периоды максимального потребления питательных веществ, когда в сжатые сроки поступает довольно большое количество минеральных элементов. Для льна, конопли, яровых зерновых это короткий срок, а для других - более продолжительный (картофель, сахарная свекла).

• Растения имеют критические периоды потребления элементов питания. Отсутствие в это время того или иного элемента может нанести серьезный ущерб урожаю. В период прорастания растения очень чувствительны к недостатку Р (способствует хорошему развитию корневой системы), а в период интенсивного образования вегетативной массы - к недостатку азота. В период накопления запасных веществ – растения особенно нуждаются в калии и фосфоре. У многих растений критические периоды по потреблению минеральных элементов совпадают с потребностью в воде.

• Продолжительность вегетационного периода с.-х. культур. Культуры и сорта с длинным вегетационным периодом (или позднеспелые сорта) способны формировать значительно большее количество органического вещества и соответственно, потребляют большее количество элементов питания.

Листовая диагностика основана на валовом анализе листьев (целого растения или отдельных органов). Полученные данные по химическому составу растений (индикаторного органа) сопоставляют с данными таблиц. С учетом состояния, роста и развития растений определяют их обеспеченность элементами минерального питания.

Растительные образцы для диагностического контроля отбирают с типичных для каждого поля по почвенному покрову и состоянию растений участков. Образцы растений отбирают в определенные для каждой культуры фенофазы, чтобы иметь возможность сравнивать полученные результаты с имеющимися данными. Для вторично используемых элементов питания обычно берут верхний, полностью сформировавшийся лист, а для слабо реутилизируемых элементов анализы выполняют на нижних листьях. Целесообразно параллельно проводить анализы корней и по соотношению содержания элементов минерального питания в листьях и корнях делать окончательное заключение. Для определения нитратов берут нижнюю часть стебля или черешки нижних листьев. Обеспеченность растений минеральными элементами при работе с проростками, рассадой и молодыми растениями определяют по всей надземной части. Надземную часть и корни рекомендуется анализировать при определении выноса питательных веществ.