Fizjologia roślin
1. Transport substancji w roślinie:
Bierny (pasywny, bez nakładu ATP) - możliwy dzięki sile ssącej liścia. Liść transpiruję, przez co jego komórki tracą wodę. Taka utrata wody obniża ich potencjał. Komórki z niższych partii oddają wodą w kierunku liści i tak woda jest zasysana.
Aktywny (z nakładem ATP) - możliwy dzięki parciu korzeniowemu. Korzenie pobierają jony soli mineralnych z gleby i transportują je do ksylemu zawartego w walcu osiowym. Jony obniżają potencjał wody w soku drewna, co warunkuje napływ wody. Napływ wody do cewek i naczyń powoduję powstanie ciśnienia hydrostatycznego, które tłoczy wodę ku górze. Transport aktywny zachodzi przy dużej wilgotności powietrza.
Szlak symplastyczny - tworzą go żywe elementy protoplastu połączone plazmodesmami.
Szlak apoplastyczny -tworzą go martwe elementy protoplastu (ściany komórkowe, przestwory międzykomórkowe, naczynia i cewki).
2. Fitohormony:
Auksyny - w zależności od stężenie auksyny stymulują procesy wzrostowe (wydłużanie komórek), a także podziały komórek. Hamują natomiast rozwój pąków bocznych. Opóźniają opadanie owoców oraz liści, przyśpieszają ukorzenianie się sadzonek zielnych, stymulują rozwój owoców partenokarpicznych (nie wymagające zapylenia).
Cytokininy - produkowane są przez korzeń i rozprowadzane przez ksylem. W większych stężeniach występują w niedojrzałych nasionach i rosnących organach gdzie stymulują podziału komórkowe, wpływają na różnicowanie się komórek, transport asymilantów. Dodatkowo cytokininy opóźniają procesy starzenia się roślin.
Gibereliny - stymuluje procesy wzrostowe i podziały komórkowe. Wpływają na rozwój pąków bocznych oraz na zakwitanie.
Etylen - wiele czynników zewnętrznych (tj. urazy mechaniczne) stymulują produkcję etylenu, który odpowiada za hamowanie wzrostu roślin, stymuluje wzrost oraz dojrzewanie owoców, przerywa spoczynek bezwzględny nasion i pąków, a także przyśpiesza proces starzenia się roślin.
Kwas abscysynowy - hamuje wzrost oraz rozwój roślin, a także indukuje stan spoczynku. Wpływa na zamykanie aparatów szparkowych oraz odgrywa dużą rolę w opadaniu liści i owoców.
4. Ruchy roślin:
Tropizmy - są to reakcje roślin na bodźce kierunkowe. Ruchy wzrostowe uwarunkowane rozłożeniem auksyn w roślinie. Hormony te wytwarzane są w stożkach wzrostu i powodują szybsze wydłużanie się komórek oraz wyginanie się organu roślinnego w kierunku bodźca poprzez gromadzenie się po odpowiedniej stronie pędu.
Fototropizm - bodźcem jest światło. Pęd +, korzeń -.
Geotropizm - bodźcem jest grawitacja. Korzeń +, pęd -
Hydrotropizm - bodźcem jest woda.
Tigmotropizm - bodziec mechaniczny.
Chemotropizm - bodziec chemiczny (np. ruch łagiewki pyłkowej).
Nastie - są to ruchy turgorowe, bezkierunkowe roślin wywołane przez bodźce zewnętrzne.
Sejsmonastia – bodziec mechaniczny (np. mimoza, rośliny owadożerne).
Termonastia – bodźcem jest temperatura (np. otwieranie i zamykanie się kwiatów krokusa).
Fotonastia – bodźcem jest światło (np. otwieranie i zamykanie się kwiatów maciejki), odmianą jest nyktynastia (czyli ruchy dobowe roślin).
Chemonastia – bodziec chemiczny.
Taksje - ruch całych komórek lub organelli
Fototaksja - bodźcem jest światło (np. ruch chloroplastów, glonów).
Chemotaksja - bodziec chemiczny (np. ruch gamet w poszukiwaniu lepszych warunków chemicznych)
Ruchy autonomiczne
Nutacje - kołujące ruchy młodych pędów (m.in. chmielu, grochu) ułatwiające roślinie znalezienie podpory, uwarunkowane nierównomiernym wzrostem poszczególnych części organu.
Kohezyjne - w wyniku działania sił kohezji wody podczas wysuszania komórek (otwieranie zarodni mchów, paprotników i woreczków pyłkowych roślin nasiennych).
Eksplozyjne są spowodowane przez napięcia tkankowe wynikające z różnic turgoru w poszczególnych komórkach. Efektem jest rozerwanie organu i wyrzucenia jego zawartości, np. nasion.
Ruchy higroskopijne powstają podczas zmian wilgotności powietrza.
*ballochoria - sposób rozsiewania diaspor za pomocą mechanizmów eksplozyjnych.
3. Reakcje periodyczne
Termoperiodyzm - jest to reakcja rośliny na temperaturę.
Jaryzacja (jarowizacja) - jest to poddanie niektórych roślin wpływom niskich temperatur. Aby rośliny mogły zakwitnąć, muszą wykiełkować przed nastaniem zimy. (np. jęczmień).
Fotoperiodyzm - jest to reakcja rośliny na odpowiednią długość dnia i nocy. Przy odpowiednim stosunku rośliny są w stanie zakwitnąć. Ma to związek z przemianami fitochromu (P₆₆₀ i P₇₃₀). Dlatego wyróżniamy rośliny:
Dnia krótkiego - które do zakwitnięcia wymagają dłuższej nocy od dnia. Nie zakwitają kiedy powstaje P₇₃₀.
Dnia długiego - które do zakwitnięcia wymagają dłuższego dnia od nocy. Nie zakwitają kiedy powstaje P₆₆₀.
Neutralne - fotoperiodycznie obojętne.
P₆₆₀ P₇₃₀
5. Ochrona przed samozapyleniem:
Kwiaty jednopłciowe
Dichogamia - niejednoczesne dojrzewanie pręcików i słupków.
przedprątność - wcześniejsze dojrzewanie pręcików, np. w rodzinie złożonych
przedsłupność - wcześniejsze dojrzewanie słupka , np. u babki
Herkogamia - występujące w kwiatach obupłciowych przestrzenne lub mechaniczne (włoski, szczecinki) zabezpieczenie przed samozapyleniem.
heterostylia (różnosłupkowość) - różne umieszczeniem pręcików w stosunku do słupka, np. u pierwiosnka
samosterylność (samopłonność) - pyłek nie kiełkuje na znamieniu słupka i ginie, np. u żyta.
Jednopienność – występowanie u roślin rozdzielnych męskich i żeńskich narządów rozrodczych na jednym osobniku.
Dwupienność - występowanie tylko jednego narządu rozrodczego (męskiego lub żeńskiego) na roślinie.
6. Susza fizjologiczna - okres, w którym roślina nie może pobrać wody z otocznia, mimo iż woda jest obecna. Powodem suszy może być zbyt niska temperatura powietrza, zbyt duże zasolenie lub nawożenie gleby, a także jej zbyt małe napowietrzenie.
7. Mechanizm otwierania i zamykania aparatów szparkowych:
Mechanizm glukozowy:
Gdy stężenie dwutlenku węgla jest wysokie, a przez to pH niskie, następuję intensywna fotosynteza w komórkach aparatu szparkowego. Wytwarzana glukoza przekształcana jest w skrobię, która jest osmotycznie bierna. Co za tym idzie - aparat szparkowy zamyka się.
W przypadku gdy CO₂ zostało zużyte na fotosyntezę, a pH wzrosło, aktywowana jest przemiana skrobi w osmotycznie czynną glukozę. Podczas gdy wzrósł potencjał osmotyczny, woda przepływa z sąsiednich komórek do komórek szparkowych zwiększając ich turgor. Tym samym powoduję to wygięcie zgrubiałych, wewnętrznych ścian komórek szparkowych i otwarcie aparatu szparkowego.
| Aparat szparkowy | Otwarty | Zamknięty |
|---|---|---|
| Stężenie CO₂ | niskie | wysokie |
| pH | wysokie >7 | niskie <7 |
| Przemiany węglowodanów | skrobia glukoza | glukoza skrobia |
| Ciśnienie turgorowe | wysokie | niskie |
| Pora dnia | dzień | noc |
Mechanizm jonowy:
Zostaje aktywowana H+-ATPaza, która wykorzystując ATP wytwarza gradient protonowy przez błonę, co umożliwia transport K+ przez specyficzne kanały potasowe i akumulację tego kationu w wakuoli. Do wakuoli pobierane są też jony chloru, co pozwala zobojętnić ładunek kationu nagromadzonego w wakuoli. Wzrastające stężenie jonów obniża potencjał wodny komórki szparkowej wywołując napływ wody z komórek o większym potencjale. Napływająca woda zwiększa turgor i aparat szparkowy otwiera się.