Růst a vývoj rostlin

1. Růst a vývoj rostlin Petra Hoskovcová 4.B Použitý zdroj: Biologie rostlin, pro gymnázia, Lubomír Kincl

2. Růst rostlin • Nápadným projevem života- nevratné zvětšování rozměrů i hmotnosti rostliny • Spojen se změnami tvaru a vnitřního uspořádání rostlinných orgánů • Růst probíhá během celého života • Růst rostlinných orgánů je způsoben buněčným dělením, i růstem buňěk • Na buněčné úrovni rozlišujeme 3 růstové fáze: • Zárodečná (embryonální)- dochází ke zmnožení buněk dělivých pletiv a k nárůstu cytoplazmy • Prodlužovací (elongační)- zvětšování objemu buněk(hl. růst buněčné stěny a vznik velkých centrálních vakuol), množství cytoplazmy se nemění • Rozlišovací (diferenciační)- buňky získávají stavební i funkční specializaci v rámci určitých pletiv a orgánů (vznikají např. buňky krycí, vodivé apod.), časté je až několikanásobně zvětšení objemu buňky

3. Vnější faktory růstu • Světlo- nezbytné pro tvorbu asimilátů v procesu fotosyntéze • Rostliny mohou růst i ve tmě, jejich orgány však po určité době získávají některé morfologické znaky, kterými se odlišují od rostli rostoucích na světle (mívají bledě žlutou barvu, málo vyvinuty mechanická pletiva, silně prodloužené lodyžní články)= etiolované rostliny • Etiolizace=přizpůsobení nadzemních orgánů rostlin, které se např. po zasypání půdou rychle dostávají na povrch; světlo pak jejich intenzivní růst během několika minut zabrzdí

4. Vnější faktory růstu • Teplota- růst u většiny rostlin probíhá v rozmezí 5 až 40°C • pro každý druh leze stanovit teplotní body: minimum, optimum a maximum; v tep. minimu růst začíná, v optimu je růst nejrychlejší, při maximu je růst zastaven • Voda- nezbytná zejména v zárodečné a prodlužovací růstové fázi • Minerální živiny- příznivě ovlivňují růst, jejich nedostatek (hl. dusíku) vede naopak k zakrnělému růstu

5. Vnitřní faktory růstu • Rostlinné hormony (fytohormony, růstové hormony)- slouží k regulaci životních pochodů rostlin • Mezi základní fytohormony patří auxiny, gibereliny a cytokininy, brzdící účinky na zejména kyselina abscisová a etylen • Auxiny- tvoří se zejména v dělivých pletivech vzrostných vrcholů stonku a v nejmladších listech, stimulují růst buněk kambia a tvorbu kořenů • Gibereliny- vznikají v mladých listech, urychlují růst rostlinných orgánů (hl. lodyhy), význam při klíčení semen • Cytokininy- tvoří v kořenech, urychlují buněčné dělení, zpomalují stárnutí listů a stimulují klíčení semen • Kyselina abscisová- vyskytuje se hl. v plně vyvinutých listech, zpomaluje růstové procesy, navozuje u rostlin odpočinek • Etylen- zpomaluje růst kořenů i stonků a důležitá úloha při regulaci opadu listů, květů i plodů • herbicidy- přípravky na ničení nežádoucích rostlin (plevelů)

6. Hlavní místa vzniku fytohormonů a jejich pohyb v těle rostliny

7. Periodicita růstu • Rostliny zpravidla v noci zvyšují rychlost růstu a za dne ji snižují • Při denní periodicitě růstu se nejvíce uplatňují změny teplot, vlhkosti a rozdíly v přísunu min. živin • Roční periodicita růstu je podmíněna hlavně změnou podmínek prostředí v ročních obdobích, kdy se střídá období růstu (vegetační období) s obdobím vegetačního klidu • Vegetační klid je v našem mírném pásmu podmíněn zejména nízkými teplotami v zimním období, v jižních oblastech letním suchem s vysokými teplotami

8. Celistvost rostlin • Korelace- odrážejí vzájemnou závislost růstu a vývoje jednotlivých orgánů v rámci celé rostliny • Mezi základní korelace patří tzv. apikální dominance- nadvláda vzrostného vrcholu stonku, který brání růstu úžlabních pupenů. Po odstranění vrcholu mohou úžlabní pupeny pokračovat v růstu • Regenerace- nahrazení opotřebovaných, poškozených či ztracených částí těla rostliny • Tvorbu ochranné vrstvy zkorkovatělých buněk, které zacelují ránu, podporují auxiny • Regenerační schopnost rostliny využívají jedna jako obranu, také k vegetativnímu rozmnožování a rozšiřování • Regenerace také stěžuje boj s plevely • Regenerace umožňuje rozmnožování rostlin řízky. U stonkových řízků vznikají adventivní kořeny na spodním (bazálním) pólu, adventivní pupeny, z nichž vyrůstají stonky, na pólu vrcholovém (apikálním)

9. Vývoj rostlin (ontogeneze) • Zahrnuje období od vzniku zygoty až do smrti rostlinného jedince • Je charakterizován kvalitativními změnami ve stavbě, látkové výměně i aktivitě rostliny • Během vývoje se uplatňují vlivy genetické, i vlivy vnějšího prostředí • Vývoj vyšších rostlin se rozděluje do 4 období • Embryonální- zahrnuje vývoj embrya od vzniku zygoty až po dozrání semene • Vegetativní- začíná klíčením semene a vyznačuje se tvorbou vegetativních orgánů, v této fázi se mohou rostliny rozmnožovat pouze nepohlavně • Období dospělosti- schopnost tvorby pohl. Buněk (gamet), či výtrusů (spor) • Období stárnutí- převaha rozkladných (katabolických) dějů a odumírání jedn. orgánů, k rozmnožování již nedochází

10. Polarita řízků vrby

11. Vegetační klid (dormace) • během ontogenetického vývoje procházejí rostliny jedním nebo několika obdobími veg. klidu- zastavuje se růst, snižuje se metabolická aktivita • dormace je důležitá pro přežití nepříznivých podmínek během životního cyklu nebo ročního období na daném stanovišti • Vynucená dormace- odpovídá období s nepříznivými podmínkami, lze rostlinu přimět k rašení umělými zásahy (teplou lázní, přenesení do tepla..) • Dormace z vnitřních příčin (pravá dormace)- nastává, i když se rostlina nachází v příznivých podmínkách; je projevem fyziologického stavu dané rostliny. Rostliny v tomto období nedonutíme k růstu (pouze vysokými dávkami fytohormonů)

12. Klíčení semen • znamená přechod z klidové fáze k vegetativnímu růstu zárodku a vzniku klíční rostliny (semenáčku) • Tento proces je řízen fytohormony • Klíčení vyžaduje zejména určitou vlhkost, teplotu a dostatek kyslíku • Příjmem vody semena zvětšují svůj objem (bobtnání)- voda aktivuje činnost enzymů, které zesilují dýchání a způsobují rozklad zásobních látek, obsažených v živném pletivu či dělohách • Při bobtnání se uvolňuje nejen teplo, ale i značná síla • Klíčivost (schopnost vyklíčit)- si semena různých druhů udržují po různou dobu (u kulturních rostlin obvykle několik let). Za příznivých podmínek však mohou semena některých rostlin přežívat v půdě (v tzv. bance semen) desítky i stovky let.

13. Životní cyklus • Trvá od několika týdnů do několika tisíc let. • Podle délky a povahy živ. cyklu rozlišujeme: • efeméry- celý vývoj trvá jen několik týdnů (např. osívka jarní) • jednoleté- v jednom roce vytvářejí plody a odumírají (např. netýkavka) • ozimy- na podzim vyklíčí, přezimují, na jaře dalšího roku pokračují v růstu, vytvářejí plody a odumírají (např. ozimý ječmen); zimní období přežívají v podobě semen • dvouleté- prvým rokem vytvářejí růžici přízemních listů, zpravidla teprve druhým rokem kvetou, přinášejí plody a odumírají (např. cukrovka) • vytrvalé- žijí více veg. období a opakovaně přinášejí plody, zimu přečkávají v podobě oddenků, hlíz, cibulí či kořenů; podle charakteru stonku může jít o byliny, pokoře, keře nebo stromy Většina vytrvalých vykvétá a plodí mnohokrát během života (polykarpické rostliny), jen malá část vytrvalých kvete a plodí jen jednou za život (monokarpické)

14. Teplota a světlo • Nízké teploty mají významnou úlohu při uvolnění pupenů mnoha dřevin z dormace. (nejúčinnější je rozmezí od 0-7°C po dobu 1-3 měsíců) • Tento vliv nízkých teplot, které připravují rostliyu k přechodu fáze kvetení, se označuje vernalizace (jarovizace) • Délka denního osvětlení se nazývá fotoperioda a reakce rostlin na rozdílnou délku světla a tmy během 24 hodin, projevující se změnami procesů růstu a vývoje, se nazývá fotoperiodismus • Délka fotoperiody ovlivňuje dobu kvetení, klíčení semen, rychlost růstu… • Jednou z nejzřetelnějších fotoperiodických reakcí je u krytosemenných rostlin načasování tvorby květů. • Podle nároků na délku osvětlení rozlišujeme: krátkodenní, dlouhodenní a neutrální

15. Krátkodenní, dlouhodenní a neutrální rostliny • Krátkodenní- ke kvetení vyžadují krátkou světelnou periodu (do 12 hodin), např. chryzantémy, rýže, sója.. • Dlouhodenní- kvetou při dlouhé světelné periodě (14-16 hod.), např. pšenice, ředkvička, špenát, řepa.. • Neutrální- kvetou za libovolné fotoperiody, pokud je jinak vnější prostředí vhodné, např. pampeliška, sedmikráska..

16. Pohyby rostlin • FYZIKÁLNÍ- vykonávají nejen živé, ale i odumřelé části rostlin • hydroskopické • mrštivé • VITÁLNÍ- mohou vykonávat pouze živé rostliny nebo jejich části • taxe • tropismy • nastie

17. Fyzikální pohyby

18. Hygroskopické, mrštivé pohyby a taxe • Hygroskopické poh. jsou založeny na rozdílné schopnosti bobtnání buněčné stěny různých částí rostliny (např. šišky jehličnanů se za sucha otvírají, za vlhka naopak zavírají- v důsledku toho se uvolňují semena; jiným příkladem je spirální zkrucování zralých lusků bobovitých rostlin) • K mrštivým pohybům, založeným na kohezi molekul vody, dochází při otevírání výtrusnic kapradin. Při dozrávání výtrusů se snižuje obsah vody v buňkách prstence, který je na povrchu výtrusnice. V důsledku kohezních sil vody dojde k roztržení výtrusnice a vymrštění zralých výtrusů • Taxe- přemisťování celého organismu v prostoru pomocí bičíků či brv • typické pro jednobuněčné řasy, pro gamety, rejdivé výtrusy řas a spermatozoidy mechorostů a kapraďorostů • Např. pohyb krásnooček ke zdroji světla se nazývá kladná fototaxe

19. Tropismy, fototropismus, hygrotropismus • Tropismy- pohyby vyvolané jednostranně působícími faktory prostředí, rostliny reagují buď kladně(ohybem směrem ke zdroji podráždění), nebo záporně(v opačném směru). Tropismy jsou podmíněny rychlejším růstem buněk na jedné straně lodyhy, kořene či listu. Gravitropismus- pohyb vyvolaný zemskou gravitací, kořeny suchozemských rostlin se vyznačují kladným gravitropismem, tj. rostou ve směru působení gravitace, zatímco stonky jsou záporně gravitropické • Fototropismus- zahrnuje pohyby rost. Orgánů vlivem jednosměrného osvětlení, • kladně fototropické jsou stonky a řapíky listů • Záporně fototropické bývají kořeny • Hygrotropismus- je orientovaná reakce na rozdílnou vlhkost prostředí (např. kořeny rostoucí ve směru půdní vlhkosti jsou kladně hygrotropické)

20. Nastie • Nastie- pohyby, jejichž směr není závislý na směru působení podnětu • Podle povahy rozdělujeme nastie na růstové(následkem rozdílné rychlosti růstu na obou stranách rost. Orgánu) a turgové(základem je změna turgoru v některých specializovaných buňkách) • Termonastie- pohyby vyvolaní změnou teploty, které se zvlášť nápadně projevují při otevírání a zavírání květů, vyšší teplota urychluje růst vnitřní strany okvětních lístků a květy se otevírají, při nižší tepltoě rychleji roste vnější strana, což vede k zavírání květů • Fotonastie- jsou vyvolány změnou intenzity svět. Záření • Hydronastie- je známa u mnoha trav, podélné složení jejich listů za nedostatku vody je vyvoláno změnou turgoru specializovaných skupin buněk na svrchní straně listů • Mezi turgorové nastie patří spánkové pohyby, které jsou sladěny se střídáním dne a noci • Nejznámějším příkladem rychlých turgorových pohybů je seismonastie listů citlivky (keř původem z Brazílie), kdy vlivem otřesu či nárazem dojde k postupnému svěšování lístků a nakonec i celého listu • Pasivní pohyby-rozšiřování spor, pylových zrn či semen-větrem, vodou, živočichy…

21. Fototropická reakce klíční rostliny, nastie