Материал: физиология ответы

Вопрос 12. Физиологическая роль фосфора и серы, их усвояемые формы и распределение по растению.

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, которые образуют хроматин, рибосомы и другие нуклеопротеиды ядра и цитоплазмы. Также фосфор входит в клеточные мембраны.

Регуляторная роль фосфора состоит в обмене веществ. Различные фотосодержащие соединения являются промежуточными продуктами С3-цикла, пентозофосфатного окислительного пути дыхания, гликолиза, акцепторами СО2 в темновых реакциях фотосинтеза. Двух- и одноосновные соли фосфорной кислоты участвуют в создании осмотического потенциала клеточного сока, а энергетически богатые фосфорные соединения играют важную роль в обмене клетки.

Также фосфор участвует в фосфорилировании /дефосфорилировании белков с помощью протеинкиназ и фосфорилаз. Присоединение фосфата к молекуле белка вызывает изменение ее формы и свойств. Фосфорилирование регулирует синтез РНК и белка, деление и др процессы.

В клетке всегда есть запас ортофосфорной кислоты либо в свободной форме, либо в форме фитина – фосфорного эфира 6- атомного спирта инозита. Фосфор фитина активно используется растением во время засухи.

Недостаток фосфора в растении характеризуется задержкой роста надземных органов и формированием плодов. Так как нарушается дыхание и фотосинтез, образуются более узкие листья, молодые становятся сине-зелеными, а старые начинают желтеть от краев к центру, появляются некротические пятна. Постепенно засыхают листья, замедляется рост корней, в клетках образуется меньше АТФ и кетокислот. Также при недостатке наблюдается аномальный круговорот сахаров, т.е. углеводы сначала транспортируются в корень, а потом возвращаются обратно в лист, так как без фосфора в корнях не происходит гликолиз.

Сера входит в состав аминокислот: цистина, цистеина и метионина, многих витаминов, коферментов. Почти все белки содержат серу.

В аминокислотах сера находится в восстановленном виде как сульфгидрильная группа, от которой легко отрывается водород. При окислении двух молекул цистеина они соединяются с помощью серного мостика, и образуется цистин. Серные мостики влияют на третичную структуру белковой макромолекулы, часто обеспечивают взаимодействие между белковыми компонентами ферментов и их простетическими группами.

Симптомы дефицита серы: хлороз(дефицит серы вызывает хлороз только в молодых листьях), торможение роста и синтез антоцианов. У растений желтеют жилки листьев, затем на листовой пластине появляются красноватые пятна мертвых тканей. Быстро снижается скорость роста корневой системы.

Вопрос 13. Вегетационный и полевой методы исследования, их роль в изучении основных закономерностей жизнедеятельности растений и решения практических задач.

Основным методом исследований в растениеводстве является полевой опыт, так как только в результате проведения полевого опыта с тем или иным видом, сортом можно сделать определенное заключение, например, о реакции сорта на сроки, нормы высева в той или иной точке исследования и другие выводы, имеющие прикладное значение. По этому методу опыты ставят в полевой обстановке, приближенной к производственным условиям.

Полевой сельскохозяйственный опыт — исследование, осуществляемое в полевой обстановке на специально выделенном участке. Основной задачей полевого опыта является установление различий между вариантами опыта, количественная оценка действия факторов жизни, условий или приемов возделывания на урожай растений и его качество.

Как бы ни были ценны наблюдения, результаты лабораторных, вегетационных и лизиметрических опытов, прежде чем сделать выводы из них и рекомендации для производства (если вообще такие могут быть предложены), они должны быть проверены в условиях сравнительного полевого опыта. Все это делает полевой опыт основным, важнейшим методом исследования в полеводстве, луговодстве, овощеводстве и плодоводстве.

Полевой опыт связывает теоретические исследования в агрономии с сельскохозяйственной практикой. Результаты полевых опытов и обобщения практических наблюдений могут быть достаточно убедительным основанием для широкого внедрения новых средств повышения урожаев — агротехнических приемов, новых сортов, удобрений и др.

Полевые опыты проводят в нескольких повторностях на одном участке для нивелировки различий, вызываемых микрорельефом почвы. Результаты полевых опытов подвергают вариационно-статистической обработке.

Полевые опыты делятся на две большие группы: 1) агротехнические; 2) опыты по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур.

Основная задача агротехнических опытов — сравнительная объективная оценка действия различных факторов жизни, условий, приемов возделывания или их сочетаний на урожай сельскохозяйственных культур и его качество.

К этой группе относятся, например, полевые опыты по изучению обработки почвы, предшественников, удобрений, способов борьбы с сорняками, болезнями и вредителями, норм и сроков посева и т. д.

Опыты по сортоиспытанию, где сравниваются при одинаковых условиях генетически различные растения, служат для объективной оценки сортов и гибридов сельскохозяйственных культур. На основании этих опытов наиболее урожайные, ценные по качеству и устойчивые сорта и гибриды районируют и внедряют в сельскохозяйственное производство.

Не менее широко в растениеводстве применяют и вегетационный метод, при котором растения выращивают в вегетационных домиках, в специальных сосудах (почвенные или водные культуры). В последние годы наряду с вегетационными домиками используют фотопериодические камеры, люминесцентные установки, а также фитотроны, в которых изучают влияние различных условий (продолжительность фотопериодов, спектральный состав, интенсивность света, температурный режим и другие) на жизненные процессы растений.

Вопрос 14. Физиологические основы выращивания растений без почвы, использование в практике защищенного грунта.

Выращивание растений без почвы на питательных растворах называется гидропоникой. В зависимости от среды, в которой развивается корневая система растений, различают 3 вида гидропоники:

- водная культура – отсутствует субстрат, а корневая система погружена непосредственно в раствор

- субстратная культура – корневая система развивается в твердом инертном субстрате (почве, песке, торфе, перлите и др.), а в свободном пространстве циркулирует питательный раствор

- воздушная (аэропонная) культура – питательный раствор поступает к корням растений в виде аэрозоля

При выращивании растений на гидропонике очень важно поддерживать достаточную аэрацию корней. Еще одной проблемой является состав питательных растворов. Между ионами в питательном растворе возможны взаимодействия 3 типов:

- аддитивность – ионы не влияют друг на друга, поэтому физиологическое действие смеси ионов равно сумме действий каждого из этих ионов

- синергизм – ионы усиливают физиологическое действие друг друга, поэтому действие смеси ионов превышает сумму действий отдельных ионов

- антагонизм – ионы ослабляют действие друг друга, поэтому действие смеси ионов меньше, чем каждого из ионов

В питательных смесях между отдельными компонентами должен быть антагонизм – в этом случае токсическое действие различных типов ионов на растение взаимно подавляется.

Реакция питательной среды должна находиться в пределах 5,5-6,5.

Концентрацию питательного раствора меняют по мере роста и развития растений. Проростки растений снабжаются питательными веществами за счет запасов семени, поэтому проращивание проводят на питательных растворах низкой концентрации. Во время интенсивного роста вегетативной массы возрастает потребность в азоте, поэтому в смеси нужно увеличить количество азотсодержащих солей. Перед цветением увеличивается потребность в фосфоре и калии, и нужно увеличить концентрацию их соединений в растворе. Для более длительного плодоношения в питательном растворе на 1 часть аммиачного азота должны приходиться 2 и более части нитратного азота.

Глава 6 рост и развитие

1.Рост и развитие растений

1. Понятие роста и развития (примеры роста и развития на различных структурных уровнях организации растительного организма).

Рост- это необратимое новообразование структуры клеток, тканей, органов целого растения, сопровождаемое увеличением их числа, объема.

Развитие- это качественные изменения структуры организма, сопровождаемые превращением уже существующих форм и их функций в другие во времени и пространстве. Возникновение качественных различий между клетками, тканями и органами получило название дифференцировки

Пример: Верхушечная меристема побега формирует новые зачатки листьев и междоузлий – это рост. В ее деятельности происходят изменения и начинают образовываться зачатки цветков или соцветий – это развитие.

2. Фазы роста н развития клетки, их физиолого-биохимические особенности и пути регулирования.

Эмбриональная фаза или митотический цикл клетки

Новая клетка начинает свое существование благодаря меристематической клетке; правильная форма клетки; тонкие клеточные стенки; сплошь заполнены цитоплазмой с крупным ядром; анаэробное дыхание; субстратное фосфорилирование; дочерняя клетка вырастает до размеров материнской; энергопотребность снижена за счет анаэробного дыхания; после роста цитоплазмы переход к делению либо к растяжению.

митотический цикл клетки делится на два периода:собственно деление клетки (2-3 ч) и период между делениями – интерфаза (15-20 ч).Митоз – это такой способ деления клеток, при котором число хромосом удваивается,так что каждая дочерняя клетка получает набор хромосом, равный набору хромосомматеринской клетки. В зависимости от биохимических особенностей различают следующие этапы интерфазы: пресинтетический – G1 (от англ. gap – интервал), синтетический - S и премитотический - G2. В течение этапа G1 синтезируются нуклеотиды и ферменты, необходимые для синтеза ДНК. Происходит синтез РНК. В синтетический период происходит удвоение ДНК и образование гистонов. На этапе G2 продолжается синтез РНК и белков. Репликация митохондриальной и пластидной ДНК происходит напротяжении всей интерфазы.

Фаза растяжения.

Характеризуется значительным увеличением размеров клетки; появляются вакуоли; клеточная стенка растягивается (микрофибрилл целлюлозы); повышенная активность митохондрий; продолжительность 10-20 час.; клетки корня увеличиваются в 10-30 раз, тычиночные нити увел. в 150 раз; лист увел. в 2 раза за несколько суток; новообразование цитоплазмы.