Занятие № 3. Ткани, обеспечивающие рост растения в высоту.

Вы никогда не задумывались, почему растения получили такое название – РАСТЕНИЯ?

Всё потому, что они обладают уникальной способностью расти всю свою жизнь. Это для них жизненно важно. Подавляющее большинство растений не имеет возможности переместиться в более выгодное место, но они нашли выход – расти – тянуться к солнечному свету, к источнику воды и минеральных веществ. Растения умеренного климата сбрасывают листья на зиму, а весной они снова появляются и так из года в год, до самой гибели организма.

У многоклеточных растений в отличие от животных рост (за исключением ранних стадий развития зародыша) происходит лишь в определённых участках, называемых меристемами и продолжается всю жизнь организма, отсюда и происходит название РАСТЕНИЯ.

Меристема (образовательная ткань) – это группа клеток, сохраняющих способность к митотическому делению, в результате этого деления образуются дочерние клетки, которые растут и формируют постоянную ткань из клеток, уже не способных делиться.

Часть клеток меристемы сохраняет способность делиться (инициальные), часть постепенно дифференцируется, превращаясь в клетки различных постоянных тканей. Т.о. инициальные клетки меристемы задерживаются на эмбриональной стадии развития в течение всей жизни растения (стволовые клетки), а их производные постепенно дифференцируются (см. схема 1).

Тело растений – производное относительно немногих инициальных клеток.

Меристемы могут сохраняться очень долго, в течение всей жизни растения (у некоторых деревьев тысячи лет), т.к. содержат некоторое число инициальных клеток, способных делиться неопределённое число раз с сохранением меристематического характера.

Классификация меристем

Прокамбий – образование первичной ксилемы и первичной флоэмы.

Перицикл – образует камбий и феллоген.

Феллоген – пробковый камбий. Расположен между феллемой (пробкой) и феллодермой, образует комплекс перидермы (феллоген, феллема, феллодерма).

Существенное отличие этих групп растительных тканей заключается в направлении деления клеток по отношению к поверхности органа.

У первичных меристем клетки делятся в поперечном, радиальном и тангентальном (параллельном поверхности) направлении – поэтому клетки лежат беспорядочно.

У вторичных меристем – только в тангентальном, поэтому клетки лежат чёткими рядами.

Схема расположения различных меристем в растении (по В.Х. Тутаюк).

1 – апикальные (верхушечные)

2 – интеркалярные (вставочные)

3 — латеральные (боковые)

Типы меристем и их функции.

Меристемы

Месторасположение

Роль

Результат

Апекс –лат. верхушка

В кончиках корней и побегов

Обеспечивает первичный рост, образуя первичное тело растения

В более старых частях растения; лежит параллельно длинной оси органа (например, пробковый камбий – феллоген, васкулярный (сосудистый) камбий)

Между участками постоянных тканей, например, в узлах у многих однодольных (в основании листьев у злаков)

Пояснения. У растений к увеличению длины и толщины приводят два типа роста: первичный и вторичный. Сначала происходит первичный рост. В результате первичного роста может сформироваться целое растение, и у большинства однодольных и травянистых двудольных это единственный тип роста. Нарастание в длину – первичный рост. В первичном росте участвуют апикальная (верхушечная), а иногда и интеркалярная (вставочная) меристемы.

У некоторых растений (двудольные и голосеменные) за первичным ростом следует вторичный рост, в котором участвуют латеральные (боковые) меристемы. Он в наибольшей степени выражен у кустарников и деревьев. (У некоторых травянистых растений наблюдается некоторое вторичное утолщение стебля, например, развитие добавочных проводящих пучков у подсолнечника). Первичные меристемы характерны для всех многоклеточных растений (начиная с бурых водорослей). Вторичные – для двудольных покрытосеменных и голосеменных.

Апикальные меристемы. Для апикальной меристемы характерны (типичны) относительно мелкие кубовидные клетки с тонкой целлюлозной стенкой и густой цитоплазмой. Ядро крупное располагается в центре клетки. В цитоплазме имеется несколько небольших вакуолей (в отличие от крупных вакуолей клеток основной ткани), а также содержится мелкие недифференцированные пластиды, называемые пропластидами. Митохондрии многочисленны, их оболочка складчатая и поэтому они могут увеличиваться в размерах. Меристематические клетки плотно упакованы, т.ч. между ними нет заметных воздухоносных межклетников.

В зоне роста дочерние клетки, образующиеся в результате деления инициалей, увеличиваются в размерах – главным образом за счёт осмотического поглощения воды, поступающей в цитоплазму, а из неё – в вакуоли. Рост стеблей и корней в длину достигается в основном за счёт проходящего на этой стадии удлинения клеток. Мелкие вакуоли увеличиваются в размерах и сливаются, в конце концов, в одну большую вакуоль.

Стадия растяжения в росте меристематической клетки

Лабораторная работа №1: «Рост корня в длину».

Оборудование: проросшие семена гороха, фасоли или бобов с корнем длиной около2 см.; небольшая баночка (из-под майонеза, сока); кусок картона; плотная ткань или промокательная бумага; полиэтиленовая плёнка или крышка; чёрная тушь, предварительно налитая в крышечку и слегка загустевшая в результате частичного высыхания; линейка; заострённая спичка; канцелярские булавки.

Опыт . Для опыта надо приготовить влажную камеру. На дно банки налить воду слоем 0,5 –1 см., установить картонную стенку, лучше всего двухслойную. Высота стенки должна быть чуть ниже банки, ширина – по диаметру отверстия банки.

Нижний край картонки надо вырезать в форме выпуклого дна банки. На обе стороны картонной стенки наложить промокательную бумагу или плотную ткань. По ней будет подниматься вода со дна банки. Для опыта надо отобрать 2 – 3 проросших семени с более или менее прямыми корнями, без признаков повреждения и начала образования боковых корней. Тонко заточенной спичкой по всей длине корня нанести (по одной стороне) метки тушью в виде небольших, но хорошо заметных точек или коротких чёрточек на расстоянии 1,5 –2 ммодна от другой. Семя при этом держите за семядоли, прикосновение к корню концом спички должно быть очень лёгким, особенно у го кончика. Начинать разметку лучше с основания корня. Затем семена с размеченными корнями прикрепите к картонной стенке с помощью булавок (на картон прикалываются булавками обе семядоли) так, чтобы корни касались влажного картона на высоте 3 –4 смнад водой.

Банку закрыть крышкой или полиэтиленовой плёнкой и поставить в светлое и тёплое место. Чтобы стенки банки не запотевали, можно протереть их ватным тампоном, пропитанным смесью глицерина с водой в пропорции 1:1.

Результаты. Через 2 дня убедитесь, что метки заметно раздвинулись только у кончика корня.

Ответьте на вопросы:

• Почему метки надо наносить по всему корню, а не на какую-то его часть?
• Почему расстояния между метками должны быть одинаковыми и небольшими?

Интеркалярные (вставочные) меристемы. Вставочные меристемы располагаются в основаниях междоузлий; обеспечивают рост стебля в длину (за счет удлинения междоузлий) и рост листа.

Интеркалярная (вставочная) меристема в основании междоузлия растения

Основные выводы: во время разрастания и развития клеток, образованных меристемой, начинают образовываться межклеточные пространства. С отдалением от верхушек стеблей и кончиков корней происходит замедление, а затем и прекращение клеточных делений.

Различают три последовательные фазы изменения молодых клеток:

1) фаза деления, вызываемая усиленным приростом живого вещества протопласта (внутреннего содержимого клетки),

2) фаза усиленного разрастания клеточных оболочек, за которым не поспевает прирост вещества протопласта, но зато появляется в изобилии клеточный сок, первоначально во многих отдельных вакуолях, которые вскоре сливаются в одну большую вакуоль;

3) фаза детерминации, когда клетки становятся специализированными для выполнения определённых функций. В последнем случае мы наблюдаем превращение первичной образовательной ткани в постоянную ткань.

Основные понятия: меристема, инициаль, апекс, апикальные меристемы, латеральные меристемы, интеркалярные меристемы, первичный рост, вторичный рост.