PROCESY WZROSTU I ROZWOJU ROŚLIN

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

WZROST

to nieodwracalny przyrost rozmiarów rośliny

Wzrost

rośliny

Podziały

komórek

Wydłużanie

komórek

Najczęściej miarą wzrostu jest przyrost:



długości

  średnicy
  powierzchni liści
  objętości
  liczby komórek
  świeżej masy
  suchej masy
  ilości białka
  ilości DNA

Obserwując wzrost rośliny i przedstawiając go na wykresie otrzymamy

charakterystyczną krzywą, przypominającą kształtem literę „S”

wie

oś

czas

W krzywej wzrostu możemy wyróżnić
trzy okresy:

Okres powolnego wzrostu

(w roślinie

zachodzą zmiany wewnętrzne, stanowiące
przygotowanie do wzrostu)

II. Okres szybkiego wzrostu

III. Okres powolnego wzrostu

, w którym

organizm osiąga dojrzałość, a wzrost
ustaje

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KRZYWA WZROSTU

Podziały komórek (wzrost embrionalny) przebiegają w tkankach merystematycznych

Nazwa

Występowanie

Funkcja

Merystemy apikalne

(wierzchołkkowe)

Wierzchołki łodygi oraz korzenia

Wywołują wzrost na
długość

Merystemy interkalarne

(wstawkowe)

Komórki embrionalne położone
(„wstawione”) między tkankami,
które już zakończyły wzrost (np. w
węzłach łodygi, w liściach traw)

Wywołują szybki wzrost
łodygi na długość (np.
źdźbeł traw)

Merystemy boczne

(np.

kambium)

Równolegle wzdłuż osi pionowej
łodygi i korzenia

Wywołują wzrost na
grubość

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

WZROST EMBRIONALNY

Merystem

boczny

Kambium – tkanka
twórcza, oddziela
łyko (floem) od
drewna (ksylem)

W dalszym rozwoju
wytworzony zostaje
również fellogen
wytwarzający korę

Ksylem pierwotny

Ksylem wtórny

Floem pierwotny

Floem wtórny

Kambium waskularne

Kambium korkowe

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

ROZWÓJ

– w fazie różnicowania z jednakowych pierwotnie komórek merystematycznych

powstają określone rodzaje tkanek; równolegle odbywa się różnicowanie organów

Rozwój

rośliny

Podziały

komórek

Wydłużanie

komórek

Różnicowanie

komórek

STADIA ROZWOJOWE ROŚLINY

I. Stadium wegetatywne



rozwój embrionalny

 kiełkowanie nasion

 wzrost wegetatywny

(okres juwenilny)

II. Stadium generatywne



wytwarzanie pąków kwiatowych i kwitnienie

 wytwarzanie owoców i nasion

 okres starzenia się i śmierci

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

CYKL ŻYCIOWY ROŚLINY NASIENNEJ

rozwój

embrionalny

stadium

wegetatywne

stadium

generatywne

kiełkowanie

Wytwarzanie

zawiązków

kwiatowych

zarodek

pylniki

zalążki

Rośliny monokarpiczne

–

rośliny kończące swój cykl życiowy na jednorazowym

wydaniu nasion (rośliny jednoroczne i dwuletnie)

Rośliny polikarpiczne

–

rośliny mogące corocznie zakwitać i wielokrotnie wydawać

owoce oraz nasiona (drzewa, krzewy, byliny)

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KIEŁKOWANIE NASION

W nasionach niekiełkujących zarodek jest pozbawiony aktywności fizjologicznej, czyli

znajduje się w stanie spoczynku

Czynniki warunkujące kiełkowanie:

1. Woda

Kiełkowanie rozpoczyna się od pobierania wody – pęcznienie (imbibicja). Spowodowane jest
to obecnością w nasieniu substancji koloidowych (białko, skrobia, celuloza).

2. Tlen

Rozwijający się zarodek wymaga dopływu energii uwalnianej podczas oddychania, które z
kolei wymaga tlenu.

3. Temperatura

Do rozpoczęcia kiełkowania nasion konieczna jest określona temperatura, która umożliwia
właściwy przebieg biochemicznych reakcji metabolizmu. Zależy od strefy klimatu. Na ogół
optymalna temperatura dla procesu kiełkowania jest niższa niż optymalna temperatura
późniejszego wzrostu.

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KIEŁKOWANIE NASION

4. Światło

Niektóre nasiona wrażliwe są na światło. Wrażliwość na światło wykazują jedynie nasiona
napęczniałe. Czas naświetlania potrzebny do pobudzenia kiełkowania jest niezwykle krótki (często
1-2 minuty lub nawet błysk światła bądź poświata księżyca)

 Światło jest niezbędnym warunkiem kiełkowania nasion wielu gatunków roślin

np. tytoniu, naparstnicy, szczawiu, sałaty, wielu traw.

 Światło może również hamować kiełkowanie niektórych nasion

np. czarnuszki,

facelii, szarłatu.

Tytoń
(Nicotiana tabacum)

Naparstnica
(Digitalis purpurea)

Czarnuszka
(Nigella arvensis)

Szarłat
(Amaranthus caudatus)

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KIEŁKOWANIE NASION

5. Zbyt twarda łupina

Zbyt twarda łupina nasienia jest nieprzepuszczalna dla wody i gazów. Nasiona takie nawet
zanurzone w wodzie przez okres całych tygodni czy miesięcy pozostają bez zmian – nie pęcznieją i
nie gniją, a nie pęczniejąc nie mogą kiełkować. Np. lucerna, koniczyna, łubin).

 Bakterie i grzyby glebowe

– w warunkach naturalnych rozkładają celulozę i inne substancje

wchodzące w skład łupiny nasiennej

 Skaryfikacja

– mechaniczne uszkodzenie łupiny nasiennej

Lucerna
(Medicago sativa)

Koniczyna łąkowa
(Trifolium pratense)

Łubin żółty
(Lupinus luteus)

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KIEŁKOWANIE NASION

Pierwszym organem, który pojawia się podczas kiełkowania jest korzeń zarodkowy,

następnie zaś ukazuje się łodyżka zarodkowa

fasola

groszek

kukurydza

Wyróżniamy nasiona:



kiełkujące epigeicznie (nadziemnie)

–

wydłuża się

część podliścieniowa łodygi

(

hipokotyl

); np. dynia, fasola, cebula, rosliny

szpilkowe



kiełkujące hipogeicznie (podziemnie)

–

wydłuża się

część nadliścieniowa łodygi (

epikotyl

);

np. trawy zbóż, groch, bobik, kukurydza

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

WZROST WEGETATYWNY

Kiełkowanie zapoczątkowuje okres rozwoju juwenilnego rośliny;

w tym czasie roślina szybko rośnie i tworzy wyłącznie organy wegetatywne

Organy wegetatywne:

 korzeń

 łodyga

 liście

mogą przyrastać wtórnie
na grubość

Blaszka

Pąk wierzchołkowy

Szypułka

Węzeł

Międzywęźle

Węzeł

Pąk boczny

Łodyga

Korzeń boczny

Korzeń główny

Liść

Pęd

Korzeń

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

WZROST WEGETATYWNY

Cechą każdej rośliny wyższej jest istnienie dwóch określonych regionów,

zlokalizowanych na przeciwległych końcach osi -

BIEGUNOWOŚĆ

Każda roślina wyższa ma:

 biegun korzeniowy
 biegun pędowy

Jeśli odcinek gałązki wierzbowej zostanie
zawieszony w pomieszczeniu nasyconym parą
wodną, to biegun korzeniowy zawsze wytworzy
korzenie, natomiast biegun pędowy odtworzy
pędy.

Zawieszenie sadzonki w położeniu
odwrotnym nie wpływa na zmianę
biegunowości, korzenie wytworzą się bowiem
na biegunie korzeniowym, pędy zaś na
biegunie pędowym

II.

Przecięcie sadzonki na dwie części spowoduje,
że każda z obu części wytworzy własne
korzenie i pędy

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

WZROST WEGETATYWNY

W roślinie istnieje współzależność pomiędzy organami, czyli zdolność pewnej części

rośliny do kierowania wzrostem lub rozwojem innej części –

KORELACJE

1. Dominacja wierzchołkowa – pąk wierzchołkowy

hamuje rozwój pąków bocznych

2. Zrzucanie liści i owoców – wytworzone w blaszce

liściowej substancji: auksyny, etylen, kwas
abscysynowy, wpływają na wytworzenie u nasady
ogonka liściowego warstwy odcinającej

3. Aktywność fotosyntetyczna liści wpływa na rozmiary

i funkcjonowanie systemu korzeniowego

4. Rozwijające się owoce wpływają na wierzchołki

wzrostu pędu

W nienaruszonej roślinie zjawiska korelacyjne hamują wzrost pewnych komórek, co nie
pozwala roślinie rozwijać się i rosnąć w sposób nieograniczony

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

WZROST WEGETATYWNY

Zdolność regeneracji może być u niektórych komórek posunięta tak daleko, iż wykazują

one zjawisko

TOTIPOTENCJI

– jedna komórka może wytworzyć cały organizm

W przypadku skaleczenia organów roślinnych, komórki w miejscu zranienia zaczynają się dzielić. W
komórkach tych zostaje zniesiona blokada genów, dzięki czemu wracają one do stanu embrionalnego.
W wyniku podziałów wytwarza się początkowo

KALUS

składający się z komórek niezróżnicowanych

Następnie dochodzi do różnicowania i regeneracji utraconych tkanek lub nawet całych organów.

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KWITNIENIE

Podczas przejścia od rozwoju wegetatywnego do generatywnego merystem

wierzchołkowy łodygi przestaje tworzyć liście i międzywęźla, wydłuża się i zaczyna

wytwarzać zawiązki kwiatowe, z których powstają kwiaty

Warunki przejścia roślin do stadium generatywnego

WARUNKI WEWNĘTRZNE

WARUNKI ZEWNĘTRZNE

Stan gotowości do kwitnienia

– roślina musi osiągnąć stan odpowiedniego rozwoju

wegetatywnego (odpowiedni wiek i rozmiary)

1. Temperatura

2. Długość dnia i nocy

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KWITNIENIE

Kwitnienie może warunkować

WERNALIZACJA

(

jaryzacja

), czyli pobudzający wpływ

niskich temperatur

I. Rośliny dwuletnie

w pierwszym roku wytwarzają jedynie organy

generatywne. Mogą one tworzyć zawiązki kwiatowe jedynie po
przejściu zimy, tj. po poddaniu ich przez dłuższy czas działaniu
niskiej temperatury. Po tym okresie, tzn. w drugim roku, rośliny
przechodzą do stanu generatywnego.

II. Zboża ozime

wysiane na wiosnę lub trzymane w ciągu zimy w

ciepłej szklarni, a zatem nie poddane działaniu niskiej temperatury,
nie kłoszą się, bądź kłoszą się z opóźnieniem. Zatem niska
temperatura pobudza więc wytwarzanie zawiązków kwiatowych

Miejscem percepcji bodźca termicznego jest
merystem wierzchołkowy

Wysunięto przypuszczenie, że istnieje specyficzna
substancja tworząca się w roślinach podczas wernalizacji,
która wywołuje kwitnienie -

wernalina

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KWITNIENIE

Na zakwitanie może mieć wpływ czasu trwania dnia i nocy -

FOTOPERIODYZM

Rośliny krótkiego dnia (RKD)

– kwitną wtedy, gdy dzienny okres oświetlenia

jest krótszy od pewnej krytycznej długości (11-15 godzin). Wymagają
określonego czasu trwania nieprzerwanej ciemności. Kwitną jesienią.

Rośliny krótkiego dnia (RKD)

Krytyczna długość dnia

Tytoń (Nicotiana tabacum)

Rzepień (Xanthium pensylvanicum)

15,5

Złocień ogrodowy (Chrysanthemum indicum)

Wilczomlecz (Euphorbia pulcherrima)

12,5

Kalanchoe (Kalanchoe blossfediana)

Słuszniejsza byłaby nazwa „rośliny długiej nocy”, gdyż odpowiednio długa
noc umożliwia im zakwitnięcie – OKRES TEN NIE MOŻE BYĆ PRZERWANY!!!

Rośliny długiego dnia (RDD)

Krytyczna długość dnia

Szpinak (Spinacia oleracea)

Jęczmień, odm. ozime (Hordeum vulgare)

Lulek (Hyoscyamus sativa)

Owies (Avena sativa)

Burak cukrowy i pastewny (Beta vulgaris)

Rośliny długiego dnia (RDD)

– kwitną wtedy, gdy dzienny okres oświetlenia

(fotoperiod) jest dłuższy od krytycznego (8 - 15 godzin). Kwitną latem.

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KWITNIENIE

Rośliny długiego dnia nie wymagają wcale ciemności i zwykle
najlepiej kwitną w warunkach nieprzerwanego oświetlenia (zbyt
długi okres ciemności hamuje kwitnienie)

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KWITNIENIE

Rośliny neutralne

– niewrażliwe na długość dnia, zakwitają po osiągnięciu

stanu gotowości do kwitnienia niezależnie od długości dnia.

Rośliny neutralne

Ogórek (Cucumis sativus)

Ryż, odm. jare (Oryza sativa)

Groch, większość odmian (Pisum sativum)

Bób (Vicia faba)

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KWITNIENIE

Według jednej z hipotez, w skład regulatora kwitnienia wchodzą dwie różne substancje:

jedna pobudza wytwarzanie pędów kwiatowych, druga pobudza wytwarzanie kwiatów

TEORIA FLORIGENU

Florigen

Giberelina

Antezyna

Hipotetyczny

regulator

kwitnienia

Pobudza wytwarzanie

pędów kwiatowych

Pobudza wytwarzanie

kwiatów

(nie wyodrębniono)

Syntezą regulatorów kwitnienia kieruje system barwników –

FITOCHROMÓW

Rośliny krótkiego dnia wytwarzają zawsze giberelinę

(tworzą zawsze normalna łodygę), natomiast

przy nieodpowiednim fotoperiodzie nie wytwarzają antezyny – nie zakwitają

Rośliny długiego dnia wytwarzają zawsze antezynę

, natomiast przy nieodpowiednim fotoperiodzie

nie wytwarzają gibereliny – nie mogą wytworzyć łodyg i nie zakwitają (spryskanie roslliny gibereliną
pobudza do „strzelania w łodygę” – powstaje kwiat)

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

FITOCHROM

Barwnik ten jest „dopasowuje” rytm wzrostu i rozwoju roślin do warunków

świetlnych panujących w danej porze roku

Fitochrom 660

660

)

nieaktywny

fizjologicznie

Fitochrom 730

730

)

aktywny

fizjologicznie

czerwień

Daleka czerwień

(Szybkie, odwracalne reakcje fotochemiczne)

(powolna reakcja biochemiczna w ciemności)

Fitochrom 730 jest aktywny fizjologicznie i prawdopodobnie
zmienia aktywność genów kierujących takimi procesami jak:

 zakwitanie
 kiełkowanie nasion wrażliwych na światło
 wydłużanie łodygi
 rozwój chloroplastów
 synteza niektórych barwników, np. antocyjanów

Fitochrom

– błękitny barwnik

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

KWIAT

Płatek

Znamię

Szyjka

Zalążnia

Słupek

Pylnik

Nitka

Pręcik

Działka kielicha

Zalążek

Dno kwiatowe



kwiaty obupłciowe

– pręciki i słupki

(owocolistki) występują na tym samym
kwiecie; u większości okrytozalążkowych



kwiaty rozdzielnopłciowe

– pręciki i słupki

znajdują się w osobnych kwiatach:



roślina jednopienna

– kwiaty męskie i

żeńskie znajdują się na tym samym
osobniku



roślina dwupienna

– na jednym

osobniku występują tylko kwiaty męskie,
na innym zaś tylko kwiaty żeńskie

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

ROZWÓJ MEGASPORY I GAMETOFITU ŻEŃSKIEGO

 zalążki powstają z łożyska (placenta – specjalna tkanka merystematyczna)

 tworzący się zalążek stanowi początkowo uwypuklenie łożyska, z którego rozwija się

ośrodek

(nucelus)

 u podstawy ośrodka wyrastają

osłonk

i (intergumenty), które są zwykle dwie (zewnętrzna i

wewnętrzna)

 osłonki otaczają ośrodek, pozostawiając na szczycie mały otwór –

okienko

(

mikropyle

)

 zalążek przyczepiony jest do ściany zalążni

sznureczkiem

 w zalążku z jednej z komórek powstaje

megasporocyt

– komórka macierzysta megaspor

 megasporocyt dzieli się mejotycznie na 4 ułożone liniowo komórki tetrady –

megaspory

 trzy z megaspor, bliższe okienka zamierają i jedynie czwarta wytwarza gametofit żeński –

woreczek

zalążkowy

 jądro megaspory dzieli się mitotycznie, a powstałe 2 jądra rozmieszczone są na dwóch biegunach
woreczka zalążkowego, które z kolei dzielą się 2 razy – na dwóch biegunach znajdują się po 4 jądra

 z każdego bieguna jedno jądro przemieszcza się ku centralnej części woreczka –

jądra biegunowe

które tworzą

komórkę centralną

 na biegunie mikropylarnym tworzy się 3-komórkowy aparat jajowy –

komórka jajowa + 2 synergidy

 na przeciwnym biegunie powstają

3 antypody

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

ZAPŁODNIENIE

 ziarno pyłku dociera na znamię słupka (przez wiatr lub owady)

 komórka wegetatywna ziarna pyłku zaczyna rosnąć i jako

łagiewka

wnika do szyjki słupka

 do łagiewki wchodzi jądro wegetatywne oraz dwie komórki plemnikowe

 łagiewka rosnąc kieruje się ku zalążni, a następnie ku zalążkom (na jednym znamieniu może
kiełkować kilka ziaren pyłku, których łagiewki kierują się ku poszczególnym zalążkom)

 jedna komórka kieruje się do komórki jajowej, a druga do komórki centralnej woreczka zalążkowego
–

podwójne zapłodnienie

Komórka plemnikowa (n) + komórka jajowa (n)



zygota (2n)

Komórka plemnikowa (n) + komórka centralna (2n)



komórka macierzysta bielma (3n)

objawem zapłodnienia jest więdnięcie znamienia i szyjki słupka, pręcików, opadanie płatków korony

w woreczku zalążkowym zygota rozwija się w zarodek rośliny

 komórka bielmowa wytwarza bielmo

 osłonki zalążka rozwijają się w łupinę nasienną

 ściany zalążni rozrastają się tworząc owocnię (owocnia + nasiona = owoc)

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

BIOLOGIA ZAPYLANIA

SAMOPYLNOŚĆ

– samozapylenie przez pyłek pochodzący z tego samego kwiatu

OBCOPYLNOŚĆ

– zapylenie pyłkiem pochodzącym z innej rośliny (zapylenie krzyżowe)

Mechanizmy chroniące przed samozapyleniem

 Przedprątność

– pręciki dojrzewają wcześniej niż słupki

 Przedsłupność

– słupki dojrzewają wcześniej niż pręciki

 Różnosłupkowość

(

heterostylia

) – słupki wykształcone w dwojaki sposób, u jednych

osobników szyjki słupków są krótkie a pręciki wysokie, natomiast u innych osobników odwrotnie
(ułatwia to zapylenie krzyżowe)

 Samoniezgodnosć

– pyłek nie kiełkuje na znamionach tej samej rośliny lub też wzrost łagiewek

wcześnie ulega zahamowaniu, tak że nie docierają one do zalążków

WZROST I ROZWÓJ ROSLIN

ROZWÓJ OWOCÓW

Owoc powstaje przez rozrost dna kwiatowego lub zalążni pod wpływem

regulatorów wzrostu

Pojedyncze

1. Suche

a) Pękające



Mieszek (kaczeniec)



strąk (fasola, groch)



torebka (mak, len)



Łuszczyna (gorczyca, rzepak)

b) Niepękające



orzech (leszczyna, lipa)



ziarniak (kukurydza, pszenica)



niełupka (słonecznik, mniszek, klon)



Rozłupnia (marchew, kminek)

2. Mięsiste



jagody (pomidor, porzeczka, dynia,
ogórek, winorośl)



pestkowce (śliwa, brzoskwinia)

II. Złożone

 Owoc wielopestkowcowy maliny
 Owoc wieloorzeszkowy truskawki

III. Owocostany



Jagodostan ananasa



Owocostan pestkowcowy figi



Owocostan orzeszkowy morwy