Regulace růstu a vývoje

Transkript

1 Regulace růstu a vývoje

2 REGULACE RŮSTU A VÝVOJE ROSTLINNÉHO ORGANISMU a) Regulace na vnitrobuněčné úrovni závislost na rychlosti a kvalitě metabolických drah, resp. enzymů a genů = regulace aktivity enzymů a genů, ovlivněno i faktory mezibuněčné regulace a vnějšími faktory b) Regulace na mezibuněčné úrovni vzájemné regulační vztahy mezi buňkami, pletivy a orgány, závislé na rychlosti a kvalitě transportu chemických faktorů, tj. minerální látky, asimiláty, fytohormony, např. dobře vyvinutý kořenový systém zaručuje dobrý vývoj nadzemních částí a naopak viz. dále Fytohormony: organické sloučeniny syntetizovány v jedné části rostliny a transportovány do jiné části, kde vyvolávají fyziologické účinky při velmi nízkých koncentracích FYRO 6 /1

3 nejsou vázané na specifické endokrinní systém, vznikají v různých orgánech o různé intenzitě; působí při nízkých koncentracích ( M) transport je vázán na transpirační proud, kořenový vztlak, asimilační proud (symplast, apoplast) působí ve vzájemných interakcích a jsou napojeny na metabolické dráhy, působí PŘÍMO (reakce přímo v cytosolu na receptor, popř. substrát) nebo NEPŘÍMO (aktivuje svým navázání na receptor reakční kaskádu) FYRO 6 /2

4 I. AUXINY kyselina β- indolyloctová IAA, fce: buněčná úroveň stimulace a indukce buněčného dělení, expanzní růst, buněčná diferenciace; orgánová úroveň stimulace a indukce adventivních kořenů apikální dominance auxinů, tj. produkce vlastního inhibitoru (ethylen) při bazipetální distribuci (orgány jsou různě citlivé na koncentraci auxinů, kořen x stonek) kultivace rostlin a rostlinných pletiv in-vitro, umělé auxiny, tj. NAA (kyselina α- naftyloctová), 2, 4- D (kyselina 2, 4- dichlorfenoxyoctová) i jako herbicid (iniciuje nadměrnou metabolickou činnost) FYRO 6 /3

5 II. GIBERELINY cyklické diterpeny, např. GA1-n (cca 90 ks), fce: buněčná úroveň stimulace buněčného dělení, expanzní růst; orgánová úroveň stimulace prodlužování stonku, indukce kvetení, stimulace klíčení semen objeveny ve 30. letech 20. stol. v Japonsku, jako produkt houby rodu Giberela, v 50. letech 20. stol. chemicky determinovány III. CYTOKININY odvozeny od adennu, trans- zeatin, kinetin, fce: buněčná úroveň indukce buněčného dělení; orgánová úroveň tvorba pupenů, inhibice procesu stárnutí pletiv a orgánů FYRO 6 /4

6 IV. ABSCISINY kyselina abscisová (ABA), seskviterpeny, působí inhibičně, fce: buněčná úroveň inhibice buněčného dělení; orgánová úroveň stimulace opadu listů a plodů, navozují sezónní stav odpočinku pupenů a hlíz, uzavírání průduchů (indukce vodní stres) V. ETHYLEN jediný plynný fytohormon, tvorba je stimulována auxiny, fce: zrání a opad plodů a listů, dozrávání ve skladech ovoce, opad plodů a listů v kooperaci s ABA!!! OBECNĚ: kultivace rostlinných buněk a pletiv in-vitro, základ pro rostlinné biotechnologie, genové inženýrství!!! FYRO 6 /5

7 FYRO 6 /6

8 c) Regulace růstu a vývoje rostlin vnějšími faktory okolí (životní prostředí) působí na rostlinu a její růst a vývoj dvěmi aspekty: A) výživou (zásobování vodou, minerálními látkami), B) prostřednictvím specifických mechanismů, tj. fytochromový systém a fytohormonů Hlavní faktory vnějšího prostředí: TEPLOTA a) nespecifický vliv: optimum pro růst cca C, působí škodlivě, adaptace kryoproteiny, transpirační mechanismy; b) specifický vliv: 1. klíčení semen (pakliže prošla obdobím snížené teploty), 2. přechod z vegetativního růstu ke kvetení (za předpokladu snížení teploty, přemrznutí vzrostlého vrcholu), tzv. jarovizace SVĚTLO působí 2 směry na rostliny: a) trofická fce (fotosyntéza), b) jako signál 1. fotoperiodismus, 2. biorytmicita, 3. pohyby rostlin FYRO 6 /7

9 signální pigmenty: fytochrom (absorpce červené a modré složky světla), zvl. ve fotoperiodicitě a biorytmicitě rostlin; flaviny (absorpce modré složky světla), zvl. při pohybu rostlin FOTOPERIODISMUS závislost životních procesů rostlinného organismu, zvl. růstových a vývojových, na délce světelné a temnostní fáze (tj. dne a noci) v rámci 24 hodinového cyklu (tj. 1 den). je to ekologická adaptace umožňující optimální využití příznivého období roku a přežití nepříznivého období (zima nebo sucho) v kooperaci s teplotními faktory regulace: růst stonku do délky, velikost a tvar listů, charakter větvení, tvorba vegetativních, rozmnožovacích a zásobních orgánů, vznik odnoží, opad listů a plodů, dormace pupenů, např. dlouhý den indukuje vznik květů, krátký den indukuje vznik hlíz brambor FYRO 6 /8

10 závislost na funkci fytochromového komplexu: Pr (absorpce červeného světla o vlnové délce 660 nm, hlavně ve dne); Pfr (absorpce červeného světla o vlnové délce 730 nm, hlavně na večer) systém biochemické odpovědi na změnu signálu, spřaženo s biorytmicitou rostlin vznik tzv. ekofyziologického čidla pro orientaci a vnímání dne/noci, ročního období základní pojem, tzv. FOTOPERIODA = doba osvětlení v rámci 24 hodin stanovuje se tzv. KRITICKÁ DÉLKA DNE, resp. NOCI = fotoperioda o určité délce, která navodí fyziologickou změnu; kvantitativní závislost než absolutní, tj. čím více dlouhých nebo krátkých dní intenzivnější fyziologická reakce (kumulativní charakter) FYRO 6 /9

11 etiolace: jev vznikající při dlouhodobém růstu rostliny ve tmě (podrost), rostlina má zažloutlé a vytáhlé listy, slabě vyvinuté listové laminy, zvýšená hladina auxinů a giberelinů, ekonomické hospodaření se zásobními látkami (vše se investuje do elongačního růstu stonku) BIORYTMICITA ROSTLIN existence vnitřních hodin, které rytmicky časují životní (fyziologické) procesy a děje, odráží endogenní rytmicitu živého organismu. evoluční přizpůsobení ke střídání dne a noci, ročních období, přílivu a odlivu apod. (vnějšímu prostředí). základní pojem, tzv. BIORYTMUS = pravidelná změna v živé soustavě, která je podmíněna endogenními nikoliv exogenními procesy FYRO 6 /10

12 BIOLOGICKÝ CYKLUS = sled dějů, opakující se ve stejném pořadí a ve stejném časovém intervalu CYKLY: cirkadiální (24 hodin), semilunární, lunární, annuální PERIODA = čas nutný pro průběh jednoho cyklu FREKVENCE = počet cyklu / čas. jednotku FÁZE CYKLU = libovolná část cyklu BIORYTMY: a) spánkové pohyby listů jev, známý už od starověku, ve dne = horizontální poloha listu vůči Slunci, v noci = vertikální poloha, spánkové pohyby probíhají samovolně i ve tmě (endogenní projev rostliny) b) přechod z vegetativní fáze do generativní fáze (sója, tabák apod.) jako reakce na světlo, resp. délku dne a noci; interakce 2 mechanismů, tj. fytochromový systém, vnitřní hodin (cirkadialní oscilátor) FYRO 6 /11

13 biologické hodiny (vnitřní oscilátor) vymezí určitou fázi biorytmu, po kterou musí aktivní forma fytochromu působit aby byla vyvolána fyziologická reakce. FYRO 6 /12

14 !!! FIN!!!