Каталог статей

популярно и коротко

часть 1 Популярно и коротко - современные взгляды на физиологию растений и особенности физиологии ирисов бородатых, или как помочь гибридным ирисам расти и цвести в наших условиях. . Всё остаётся людям. Моя лебединая песня. Многие считают, что итак всё ясно тем, кто имеет интернет - там всё есть. Однако моя задача была сопоставить сведения о физиологии растений, имеющиеся в учебниках, в которых эти сведения рецензируются и выбираются по признаку наибольшей вероятности и подтверждаемости со сведениями о физиологии ириса бородатого. В этом мне помог первоначальный обзор опыта выращивания ирисов, представленного любителями ирисов в сборниках рои и собственные наблюдения и размышления. Мне повезло в том, что я следовала по пути от учебников к интернету. Поэтому в некоторых вопросах, а именно иммунитет ириса и его взаимоотношения с бактерией каротовора, я смогла сказать своё собственное слово. . Введение Уже более 10 лет я пытаюсь понять особенности физиологии ирисов, растущих у нас в ленинградской области. Главными напастями для них здесь являются бактериоз и мороз. Узнав внутреннюю сущность этих процессов, я надеюсь можно победить или смягчить воздействие этих стрессоров. В присланном мне письме с критикой и похвалами в адрес моей книжки, написанной в 2009 году с использованием учебника мгу 2006 года, В.М.Королёв – весьма опытный знаток агротехники ирисов бородатых, к сожалению только, что ушедший от нас, пишет - трудно спорить с богом! Какие - то изменения в растениях происходят,» об этом они сами знают». А мне хотелось самой узнать! Хотя у меня, по словам в.м. королёва, возраст неизбежности, но я дожила и успела застать время, когда голова ещё немного работает, а генетику признали, и я смогла, хотя не сразу и с большим трудом, понять изложенное в современных учебниках. Я нашла в них то, что свойственно ирисам бородатым и может объяснить особенности их физиологии, следовательно и агротехники. Я попытаюсь в этой статье объяснить причины разного роста ирисов в наших условиях и в условиях юга с точки зрения их физиологии. Однако надо быть очень самоуверенным и недалёким, чтобы не понимать, что мои достижения в объяснении физиологии ириса бородатого скоро могут быть дополнены, а возможно и исправлены. Потому что, современная наука быстро идёт вперёд и учебник московского государственного университета и учебник, изданный в Петербургском университете через 8 лет, уже имеют много отличий. Кроме того, не имеет ошибок тот, кто ничего не делает, и особенно они могу быть у тех, кто - первопроходец. Одним из замечаний в.м. королёва к моей книге было – « чтиво не из лёгких». Поэтому я решила обойтись без научных терминов, которые требуют дополнительных усилий в понимании читаемого текста и написать всё просто и понятно большинству любителей ирисов. Для того чтобы не пропустить ничего важного и для того, чтобы учесть главное в достижениях современной науки, я буду придерживаться последовательности материалов, приведённых С. С. Михайловым в его книге физиология растений. Выдержки из интернета, подтверждающие или косвенно затрагивающие положения, изложенные в этой статье, я объединила в другой статье. Расшифровка обозначений: Афк – активные формы кислорода Свч – реакция сверхчувствительности Абк – гормон - абсцизовая кислота СПУ – системный приобретённый иммунитет Мацерация – гибель клеток. Происходит, когда каротовора расщепляет пектин клеточных стенок и содержимое их течёт. Здесь и в других местах под диплоидами и тетраплоидами подразумевается относительное количество генов, перешедших к ним от родителей. Цитаты из учебников окрашены в синий цвет, размышления и обсуждение материалов в приложении к ирисам в чёрный, а подлинные сведения, описывающие свойства ирисов, в красный цвет. Физиология растений Физиологией растений называют науку о функциях растительных организмов. Физиология растений является фундаментом современного растениеводства, обеспечивая теоретическую базу для всей системы мероприятий, лежащих в его основе. Михайлов стр.4. введение. 2013 год. для ирисов Всё, что изложено в физиологии растений, свойственно и ирисам, за исключением некоторых его особенностей. Эти особенности также приведены в физиологии растений, но их надо увидеть и согласовать с особенностями и потребностями ирисов. Продуктивность ириса, то есть его рост и цветение зависят, как и у всех растений, от соблюдения основных приёмов агротехники, которые изложены далее в моих статьях, приведённых на сайте. Необходимость применения некоторых приёмов, свойственных только ирисам, также будут объяснены. . Глава 1. особенности строения растительной клетки. Все живые организмы состоят из клеток, и хотя их рост и строение различно, каждая клетка содержит обязательно ядро и другие структуры, определяющие их жизненно важные процессы. Ядро включает хроматин с ДНК и другие кислоты. С помощь этих кислот по схеме, кодируемой в них, происходит построение в цитоплазме из метаболитов – продуктов биосинтеза - необходимых белков и других веществ, определяющих рост и развитие новых клеток. Во время роста перед делением клеток происходит образование хромосом, количество которых может быть разным – полиплоидия. Росту предшествует образование семени, который происходит при слиянии отцовской и материнской хромосомы с включением их генов в непредсказуемом количестве и составе в семена. Это лежит в основе получения новых сортов растений при селекции. Сначала подбирают родительские пары, потом проводят опыление, выращивают гибриды и проводят селекцию – отбор тех гибридов, свойства которых нас интересует. Для ирисов. Прорывом в моём понимании физиологии ирисов было чтение учебников по генетике. Я тогда смогла понять причину различной устойчивости к морозу и мокрой гнили ирисов. Я поняла, почему ирис, растущий у нас, явился столь твёрдым орешком для понимания и объяснения его особенностей во времена запрета на генетику. Жуть! Тогда идеология, а сейчас терроризм. Жуть! Сразу отвечаю. Потому, что ирисы, растущие у нас, содержат гены, как теплолюбивых ирисов, так и холодостойких, а им приходится расти в условиях умеренных температур. .В этом случае преимущество в росте и цветении получают те ирисы, у которых геном включает большее количество генов холодостойких ирисов, то есть видовых диплоидов, произрастающих в Европе. Как это произошло Растения, как и все другие организмы, существуют в сложных и изменчивых условиях среды. Они способны поддерживать свою структуру и физиологические процессы (гомеостаз). Общие видовые свойства, а также особенности, возникшие в результате приспособления растений к конкретным экологическим условиям, обусловлены наследственностью. Характерная черта растений — экологическая пластичность, т. е. способность к изменчивости на всех уровнях своей организации под влиянием условий жизни. Пределы изменчивости растений в разных условиях предопределяет генотип. Благодаря фенотипической пластичности растения выживают в среде, изменившейся в неблагоприятном направлении, а также могут распространяться на новые места обитания с иными экологическими условиями. В природе на растение всегда воздействует сумма факторов, взаимодействующих и модифицирующих проявления друг друга. Приспосабливаясь к условиям жизни, растения эволюционно выработали внешний облик, внутреннее строение, физиологические и биологические особенности, наиболее отвечающие окружающей их обстановке. В результате в природе сформировались группы растений, соответствующие разнообразным вариантам условий среды. . В учебнике - генетика и селекция написано, что исторически полиплоидные формы получались с увеличением плоидности, т.е. диплоидные ирисы Европы старше, чем тетраплоидные северной Африки. Поэтому семена уже существовавших диплоидных ирисов попали в желудках птиц при миграции на север Африки, где прижились и под влиянием жары стали теплолюбивыми тетраплоидными. По закону Дарвина выживают особи, наиболее приспособленные к новым условиям. Как сказал мне Г.И. Родионенко, это могло случиться около 5 млн. лет назад. Эта же дата подтверждается при измерении содержания изотопов в археологических находках. Учёные пришли к выводу, что появление растений с с-4 путём усвоения углекислоты можно отнести к периоду от 5 до 7 млн. лет назад. Именно такой путь фотосинтеза получили современные тетраплоидные ирисы, явившиеся основным компонентом при гибридизации наших новых сортов ирисов. Главным козырем появившихся в Африке новых тетраплоидных ирисов была их высокая декоративность, что было причиной широкого использования их в селекции. Известно, что при гибридизации количество генов, определяющее тот или иной признак, передаётся случайно и не предсказуемо. Но отбор на устойчивость гибридов в условиях селекции в тёплом климате не проводился. Поэтому мы покупаем по каталогам очень красивые, но различные по устойчивости к низким температурам, сорта ирисов. Иногда они могут иметь достаточно высокую декоративность и устойчивость в нашем климате, например Степин аут, Масте тач и другие. В основном же эти новые гибриды быстро исчезают из нашего сортимента. Это происходит потому, что у новых гибридов скорость биохимических реакций ниже в наших температурных условиях, и они не могут накопить достаточно веществ для борьбы с холодом и бактериозом. То есть им у нас не хватает суммы температур. Это давно замечено многими ирисоводами. Строение клеточных стенок растений Клетки растений отделяются друг от друга клеточной стенкой, которая поддерживает их форму за счёт клеточного давления – тургора. Клеточные стенки состоят их полисахаридов и пектина. Для ирисов Для ирисов важно то, что их злейший враг – бактерия carotovora, вызывающая бактериоз – мокрую гниль, имеет внутри стеблекорня особенный способ питания пектином. Он состоит в том, что бактерия, не касаясь стенок клеток, выделяет в окружающую её жидкую среду ферменты – пектиназы, растворяющие пектин в клеточной стенке. При этом клетка теряет способность сохранять форму- тургор – и, как воздушный шарик лопается, а её содержимое выливается. Главная отрицательная сторона этого процесса для ириса и для других растений, с подобным способом питания инфицирующих их патогенов, является невозможность приобрести иммунитет к бактериозу, потому что сигнал о нападении не может поступить в ДНК клетки, которая уже погибла и поэтому в ней не могут образоваться гены защиты. Никаким подбором родительских пар путём гибридизации различных сортов получить врождённый иммунитет к бактериозу ирисов невозможно, так как ни в материнских ДНК, ни в отцовских генов защиты от вторжения бактерий не образовалось. Обычно у большинства растений образуются гены против микроорганизмов в ДНК по принципу - ген на ген. Таким образом, каждому гену напавшего патогенна, противостоит образовавшийся в течение эволюции ген, продуцирующий белки защиты с помощью ДНК растения. В нашем случае ирис имеет ген на ген против всех патогенов, кроме сходных по питанию с каротовора., которая мацерирует клетки до образования генов защиты. Глава 2. Фотосинтез Под фотосинтезом понимают процесс, в котором растения на солнечном свету синтезируют органические вещества из неорганических веществ – из со2 и воды с образованием углеводов или аминокислот и кислорода. Такой процесс происходит в листьях, которые также участвуют в транспирации, терморегуляции, образовании гормонов. Однако, главным для всего живого является способность листьев с помощью хлорофилла поглощать видимый свет, получая энергию для запускания тем самым химических реакций второй стадии фотосинтеза. Фотосинтез имеет две стадии. В первой он накапливает энергию для проведения второй, заключающейся в переводе углекислого газа и воды в углеводы и кислород. Это происходит с помощью длинной цепочки реакций, названной циклом кальвина по пути с3 усвоения углекислого газа. Однако листья некоторых растений, особенно теплолюбивых, способны фиксировать углекислый газ не только в реакциях цикла кальвина, но и по пути с4 усвоения углекислого газа. Такой путь фотосинтеза иногда сравнивают с углекислотным насосом, поставляющим дополнительные порции углекислоты для цикла с3. При этом итоговая продуктивность фотосинтеза по пути с4 резко возрастает, а требуемое для этого количество воды, снижается. Иногда процесс фотосинтеза идёт по пути с2, который также называется фотодыхание, конечным итогом которого является образованием серина и выделение со2. Фотодыхание усиливается, когда синтезируется слишком много углеводных продуктов фотосинтеза. В этих условиях углеводы начинают окисляться с образованием аминокислот, которые используются в самой ассимилирующей клетке» стр.86. михайлов. « Для большинства растений умеренной климатической зоны оптимальная температура фотосинтеза, который проходит по пути с3, находится в диапазоне 20-25 градусов. Для растений с с 4 путём фотосинтеза температурный оптимум 30-35 градусов, а иногда доходит до 35-38» . михайлов стр.98. Для ирисов Поэтому, при одной и той же температуре теплолюбивые гибридные ирисы в нашем саду накопить запасающие вещества, могут в меньшем количестве, чем ирисы, имеющие больше генов от диплоидов, при одинаковом фотосинтезе по пути с3. Перейти на фотосинтез по пути с4 наши гибридные тетраплоиды не могут, так как жара у нас обычно не наступает. На юге ирисы растут в три раза быстрее и цветут обильнее, так как фотосинтез там идёт по пути с4 при температурах оптимальных для этого. Кроме того известно, что теплолюбивые растения имеют ферменты с меньшей эффективностью катализа, чем холодостойкие. В разделе компенсация температурных эффектов путём изменения свойств ферментов - физиология растений мгу стр.553 сказано, что у организмов, обитающих при пониженных температурах, ферменты характеризуются более эффективным катализом. У организмов, обитающих в условиях тёплого климата, наоборот, ферменты менее эффективны Стрессовыми факторами для фотосинтеза являются повышенная или пониженная температура, высокая интенсивность видимого света, ультрафиолетовое излучение и тяжёлые металлы. Стр.68. михайлов. Все эти процессы определяются скоростью биологических реакций, которые зависят, кроме наличия субстрата, от активности ферментов и их количества. Ферменты. ферменты можно определить как биологические катализаторы, т.е. как вещества, ускоряющие реакции. Они абсолютно необходимы, потому что без них реакции в клетках протекали бы слишком медленно и не могли бы поддерживать жизнь. Совокупность биохимических реакций, катализируемых ферментами, составляет сущность обмена веществ, являющегося отличительной чертой всех живых организмов. Через ферментативный аппарат, регуляцию его активности происходит и регуляция скорости метаболических реакций, их направленности. Энергия активации реакций наряду с температурой определяет скорость реакции. Скорость реакции тем выше, чем ниже энергия активации. Функция ферментов состоит в снижении энергии активации фер¬ментативных реакций. Чем выше эффективность фермента, тем до более низ¬кого значения снижается энергия активации. У организмов, обитающих при пониженных температурах, фер¬менты характеризуются более эффективным катализом, т. е. более низкими зна¬чениями энергии активации реакций. У организмов, обитающих в условиях теплого климата, наоборот, ферменты менее эффективны, т. е. энер¬гия активации катализируемых ими реакций имеет более высокие значения. Стр.553, Мгу 2005. Все длинные доказательства из высокой науки, чтобы понять особенности ириса, я привела в дополнительной статье, содержащей материалы из интернета и учебников. Для теплолюбивых тетраплоидных ирисов, произраставших в условиях влажной средиземноморской зимы при умеренных температурах – зимой выше 15 градусов - характерен фотосинтез по пути с3 также как и у растений умеренного климата, но при повышении температуры до оптимальных значений фотосинтеза по с4 пути активность фотосинтеза, то есть его продуктивность, резко возрастает. Ирис стремится наверстать упущенное и накопить углеводы перед цветением и наступающим засушливым периодом, когда он будет в состоянии покоя. При приближении жары фотосинтез ириса постепенно перестраивается с пути с3 на путь с4. Причиной низкой продуктивности гибридных ирисов у нас в условиях умеренных температур является то, что ирис, произраставший на Кипре в условиях высокой температуры, приобрёл гены, снижавшие активность его ферментов. Могу только предположить, что это связано с обменом через мембраны. При более низких температурах у нас активность ферментов у гибридных тетраплоидов, была ниже, чем гибриды имеющие большее количество генов диплоидов и, поэтому реакции шли у них с меньшей скоростью. Нам надо понять, что ирисы у нас содержат разное количество генов, определяющих эту особенность. Поэтому они имеют различную эффективность фотосинтеза в условиях умеренных температур. Можно предположить, что предки наших диплоидных ирисов, попавшие миллионы лет – от 5 до 7 млн. назад в теплый и засушливый климат, поменяли свои свойства, приобретя способность реагировать на повышение температуры более продуктивным фотосинтезом по с4 пути. Замечено, что в связи с опережающей физиологической реакцией на климатические стрессы листья с3 растений должны смениться на листья с 4 до наступления засухи. Стр.508 мгу Переход на путь с4 идёт, по-видимому постепенно при повышении температуры выше 25адусов. Оптимум для с4 фотосинтеза 30-35 градусов. На это указывает изменение продуктивности тетраплоидных гибридных ирисов при высокой температуре летом в 2010 году. Ирисы в 2010 году находились летом в условиях экстремальной для нас температуры, достигавшей 30-35 градусов, в течение 2 месяцев, но оптимальной для фотосинтеза ирисов по пути с4. Вследствие этого они смогли накопить исключительно высокие количества запасаемых при фотосинтезе веществ. Поэтому весной 2011 года в регионах с умеренными обычно летними температурами у них наблюдалось необычно пышное цветение. В ту весну зацвели многие сорта ирисов, которые вообще не цвели у меня в ленинградской области несколько лет. Такое явление могло быть только в случае достаточного накопления углеводов при интенсивном фотосинтезе по пути с-4 у ирисов, имевших этот способ фотосинтеза в геноме и показавший его при оптимальной температуре. При этом вещества, запасённые летом, не были истрачены у нас зимой, так как количество выпавшего снега было достаточным, чтобы защитить ирисы от мороза. Эти сохранившиеся запасённые летом вещества, не истраченные на сопротивление морозу, позволили ирисам обильно в два – три раза лучше, чем обычно, цвести
1 2 3 4 5 Категория: Мои статьи \| Добавил: ирисовод (02.02.2016)
Просмотров: 319 \| Рейтинг: 0.0/0