fiziologie X

26

Click here to load reader

Transcript of fiziologie X

Page 1: fiziologie X

PROCESUL DE CREŞTERE AL PLANTELOR

Creşterea plantelor este un proces coordonat genetic care constă în modificări cantitative ireversibile, finalizate prin sporirea numărului, volumului şi masei celulelor cu consum de biocompuşi nutritivi şi energie biochimică.

Etapele: - etapa embrionară (mereza sau diviziunea celulară);- etapa de extensie (auxeza sau elongaţie).

Mereza :

se desfăşoară la nivelul ţesuturilor meristematice,

mărimea zonelor meristematice diferă: = meristemele apicale ale rădăcinilor au lungimea de 2 - 3 mm, = cele caulinare de 1 mm,= cambiul şi felogenul sunt alcătuite din câte un strat de celule.

durata variază în funcţie de organ: = la meristemele foliare a plantelor lemnoase durează 2 - 3 săptămâni, = celulele care dau naştere fructelor se divid timp de 10 zile la vişin, până la 56 de zile la păr, = meristemele apicale se divid pe tot parcursul perioadei de vegetaţie.

este stimulat de citochinine şi de prezenţa factorilor externi în limite optime.

*Celulele diferenţiate revin la stadiul embrionar prin rediferenţiere: = în cazul formării rădăcinilor adventive, = în timpul înrădăcinării butaşilor şi= la formărea organelor aeriene.

Auxeza:

se realizează pe două căi:= prin creşterea turgescenţei = prin intussuscepţiune sau mecanismul extensiei celulare

este stimulată de auxină

extensiea celulară are loc:= imediat după mereză la plantele anuale, sau = după o perioadă de repaus la mugurii plantelor perene.

Page 2: fiziologie X

durata perioadei de extensie celulară este mai mare comparativ cu cea de mereză şi se poate prelungi până la sfârşitul perioadei de vegetaţie (cazul fructelor seminţoase);

pe parcursul perioadei de auxeză vacuolele mici se unesc şi formează o vacuolă mare (ocupă 70-95 % din volumul celulei);

viteza de creştere a plantelor variază în limite mari în funcţie de specie:

= 20 - 40 mm/ zi la mazăre, = 100 - 120 mm/ zi la grâu şi = 400 - 600 mm/ zi la bambus.

Procesul de germinare al seminţelor

Germinarea seminţelor este procesul prin care se iniţiază un nou ciclu de dezvoltare ontogenetică, atunci când condiţiile de mediu devin favorabile.

Caracteristici: este consecinţa procesului de creştere celulară şi se constituie într-un

proces iniţial de creştere al organelor plantelor; numai seminţele mature care au ieşit din starea de repaus vegetativ pot

germina; din punct de vedere fiziologic se consideră încheiat acest proces când

radicula embrionului ajunge în sol ; din punct de vedere agronomic se consideră că procesul de germinare s-

a încheiat, când ia naştere o nouă plantulă care se poate hrăni autotrof.

Diferenţe:- Seminţele pomilor fructiferi germinează numai după postmaturare prin

expunerea seminţelor umectate şi stratificate la temperaturi coborâte pozitive (2 oC). - Seminţele fotoblastice germinează numai după ce au fost expuse la

lumină câteva minute sau ore, în funcţie de specie. - Temperatura optimă pentru germinarea seminţelor variază între:

= 25 - 28 oC pentru plantele originale din zonele temperate şi = 30 - 35 oC pentru cele din zonele tropicale.

Etapele importante:

Prima etapă care are loc la contactul direct dintre seminţe şi apa dinsoluţia solului.

În a doua etapă apa din soluţia solului pătrunde prin tegument, prin hil şimicropil în ţesuturile interne ale seminţei şi îmbibă biocoloiziii celulari.

Page 3: fiziologie X

În a treia etapă imediat după imbibiţia biocoloizilor şi hidratareaţesuturilor seminţei, se intensifică foarte mult procesul de respiraţie şi are loc biodegradarea substanţelor de rezervă până la zaharoză, aa, acetil CoA, glicerol etc.

În a patra etapă biocompuşii cu moleculă mică obţinuţi sunt translocaţidin endosperm sau cotiledoane în embrion, unde sunt utilizaţi pentru biosinteza biocompuşilor implicaţi în procesul de creştere, sau pentru producerea de energie.

*Începând cu acest moment celulele ţesutului embrionar încep să se dividă cu viteză.

Creşterea organelor plantelor

- creşterea hipogeee caracteristică pentru porumb, grâu, orz, mazăre etc., se caracterizează prin prezenţa unei axe hipocotile mici şi a unei axe epicotile cu dimensiuni mari şi cotiledoanele care rămân acoperite în sol.

- creştere epigee caracteristică pentru ceapă, castravete, muştar, salată, pepene, plante care au o axă hipocotilă mare şi o axă epicotilă de dimensiuni mici, iar cotiledoanele se ridicate la suprafaţa solului.

*În primele zile după răsărit, nutriţia plantulei este de tip heterotrof, iar după formarea primelor trei frunze adevărate, se trece la nutriţia autotrofă.

Creşterea rădăcinilor:-Creşterea în lungime este un proces datorat diviziunii celulelor meristemului

din vârful vegetativ al rădăcinii situat sub caliptră, precum şi a extensiei celulelor nou formate.

Ritmul de diviziune al acestor celule este destul de lent şi anume 1 diviziune/ h, dar numărul de rădăcini care se formează într-o zi este de 400 până la 600 la bob şi 21.000 la porumb.

- Creşterea în grosime a rădăcinii la gimnosperme şi angiospermele lemnoase, are loc pe baza activităţii meristemelor secundare: cambiul şi felogenul.

- Creşterea rădăcinii se realizează cu viteză mai mare primăvara şi toamna, vara ritmul de creştere fiind mai lent din cauza deficitului de apă din sol.

- Temperatura optimă pentru creşterea rădăcinii diferă de la o specie la alta:30 oC pentru bumbac, 25 oC pentru grâu, 15 - 20 oC pentru cartof.

Creşterea tulpinilor: - Creşterea în lungime a tulpinii se datorează activităţii meristemelor apicale

şi a celor intercalare.- Creşterea în grosime a tulpinii are la bază activitatea a două meristeme

secundare: cambiul şi felogenul.

Page 4: fiziologie X

-Creşterea intercalară se face pe baza activităţii meristemelor intercalare, care nu sunt altceva decât meristeme restante ale meristemelor primare, sau pot proveni din ţesuturi definitive, prin revenirea unor celule ale acestora la funcţia de diviziune.

Creşterea frunzelor: - din inelul iniţial al mugurilor apicali, la un interval denumit plastocron. - Creşterea limbului foliar se face pe baza activităţii meristemului marginal,

meristemului submarginal, abaxal, adaxal şi intercalar, prin funcţionarea cărora se formează forme de frunze atât de variate, sau care determină gofrarea acestora.

- Creşterea peţiolului frunzelor este de tip caulinar, iar formarea stomatelor, a canalelor şi pungilor secretoare are loc din celule izolate definitive ale epidermei şi ale parenchimului foliar.

Creşterea florilor: - este un proces coordonat genetic şi are loc după inducţia florală. - meristemul de aşteptare din apex formează în timpul evocării florale,

primordiile pieselor florale. - după diferenţierea primordiilor pieselor florale se formează mugurii florali. - perioada de formare a mugurilor florali diferă de la o specie la alta.

De exemplu: la viţa de vie se formează în luna mai, la pomii fructiferi în luna iunie, la lalele în iulie, iar la sfârşitul verii la Forsythia.

- Mugurii florali ai celor mai multe dintre speciile menţionate au diferenţiate organele florale la începutul lunii septembrie, după care intră într-o perioadă de repaus vegetativ.

- La sfârşitul lunii decembrie şi începutul lunii ianuarie, mugurii florali intră în vegetaţie, prin reluarea procesului de diviziune celulară.

Formarea şi creşterea fructelor are la bază diviziunea celulelor ovarului în cazul fructelor adevărate, dar şi a altor organe florale.

Creşterea în dimensiuni a fructelor se face pe baza extensiei celulare.

Fazele:- în prima fază are loc diviziunea celulelor care durează diferenţiat de la o

specie la alta: 10 zile la vişin, 21 zile la măr şi piersic, 25 zile la zmeur, 28 zile la prun, 35 zile la coacăz negru, 42-56 zile la păr, şi 45 zile la viţa de vie.

- în a doua fază fructele cresc pe baza extensiei celulare care începe înainte de încetarea diviziunii celulare, şi se prelungeşte până la recoltarea fructelor. În această fază creşterea este stimulată de auxinele biosintetizate în seminţe.

*Majoritatea speciilor formează fructe în urma procesului de fecundare al ovulelor, care presupune mai întâi un proces de polenizare.

Page 5: fiziologie X

Polenizarea: alogamă (la cele mai multe specii de angiosperme), autogamă (la numeroase plante de cultură).

Tipuri de polen:- tip bicelular alcătuit la maturitate din două celule, una vegetativă şi una

generativă; - tip tricelular la care celula generativă se divide timpuriu, la maturitate

polenul conţinând trei celule.

Tubul polinic: - Viteza de creştere a tubului polinic variază cu specia (ex. 6 mm/min. la

Tradescantia şi 240 mm/min. la Zea mays). - Tubul polinic se formează din prelungirea intinei care va străbate exina

printr-un por germinativ al polenului. - Creşterea tubului polinic este stimulată de conţinutul ridicat de auxină a

stilului şi de gibereline, acumulate în stil şi ovar. - Tubul polinic poate ajunge la ovule în 1-3 zile în funcţie de temperatura

ambiantă, - celula secundară a sacului embrional are viabilitate variabilă în funcţie de

specie: 3 - 4 zile la cireş şi 8- 10 zile la căpşuni. - Vârful tubului polinic şi nucleul vegetativ se resorb, iar nucleul generativ se

divide în doi gameţi: = unul fecundează oosfera care dă naştere zigotului principal, = al doilea fecundează celula secundară a sacului embrional,

→ zigotul secundar (accesoriu).

Creşterea seminţelor: În etapa 1 creşterea are loc pe baza proceselor de mereză şi auxeză,

iar în celule se acumulează apă şi biominerale.

Etapa a 2-a, se caracterizează prin creşteri mai mici ale masei seminţelor.Glucidele din citoplasmă sunt utilizate la biosinteza amidonului, presiunea osmotică a celulelor din seminţe scade, absorbţia apei se reduce brusc, dar creşte capacitatea de germinare a seminţelor.

În etapa a 3-a, masa seminţelor scade ca urmare a diminuării bruşte aconţinutului în apă şi a blocării procesului de translocare şi depozitare a biocompuşilor solubili.

Ritmul de deshidratare şi intensitatea proceselor metabolice se reduce pe măsură ce conţinutul în apă se apropie de 12 - 14 %, procent la care seminţele intră în repaus vegetativ.

Creşterea organelor de rezervă (tuberculi, bulbi etc.) este reglată hormonal şi este influenţată de factorii de mediu.

Page 6: fiziologie X

- Tuberizarea este inhibată în etapa de creştere vegetativă a plantelor, când biocompuşii asimilaţi sunt transportaţi prioritar spre aceste organe.

Modificarea balanţei hormonale:-dacă se modifică în favoarea giberelinelor stimulează formarea stolonilor, dar

inhibă formarea tuberculilor; - pe parcursul perioadei de tuberizare, conţinutul în gibereline scade şi creşte

conţinutul în acid abscisic şi citochinine, care stimulează depozitarea substanţelor de rezervă în aceste organe;

- dacă se aplică tratamente cu acid abscisic, etilenă sau cu doze inhibitoare de auxină, se stimulează procesul de formare a tuberculilor.

Factorii ambianţi: fotoperioadele scurte, umiditatea ridicată şi temperatura coborâtă, stimulează acest proces.

*Formarea şi creşterea bulbilor este similară cu a tuberculilor. Procesul este reglat de modificarea raportului dintre gibereline şi acid abscisic, în favoarea primelor.

Factorii care influenţează procesul de creştere

Factorii interni de creştere : hormonii. -hormoni care stimulează procesul de creştere - auxinele, giberelinele,

citochininele;-hormoni care inhibă procesul de creştere - acidul abscisic.

Auxinele:- stimulează extensia celulelor,- stimulează formarea rădăcinilor adventive, -stimulează creşterea mugurilor în concentraţii mici (10-8 g/ml); -inhibă creşterea mugurilor în concentraţii mari, determinând

dominanţa apicală.

Giberelinele:- în doze mari determină creşterea frunzelor care pot să atingă dimensiuni

duble faţă de cele normale;- determină întreruperea repausului seminal; -stimulează întreruperea repausului mugurilor de piersic, coacăz etc. -stimulează creşterea mugurilor laterali prin inhibarea dominanţei apicale;- induc sinteza amilazelor în celulele cu aleuronă din seminţele de graminee,

stimulând biodegradarea substanţelor de rezervă şi formarea de biocompuşi simpli implicaţi în procesul de creştere al celulelor;

-stimulează creşterea internodurilor pe baza proliferării ţesutului cortical şiepidermic, care sunt insensibile la acţiunea auxinelor.

Page 7: fiziologie X

Citochininele au următoarele efecte asupra creşterii:- stimulează diviziunea celulelor (citochineza) în prezenţa auxinei;- au efect pozitiv asupra biosintezei substanţelor proteice, stimulând extensia

celulelor (efectul pozitiv asupra sintezei substanţelor proteice se explică prin faptul că citochininele fac parte integrantă din ARNt);

- induc neoformarea mugurilor şi reduc inhibiţia exercitată de mugurul terminal asupra celor axilari (dominanţa apicală);

- întrerup repausul vegetativ la seminţele de salată, tutun etc.;- au efect inhibitor asupra formării rădăcinilor adventive.

Acidul abscisic:- inhibă creşterea plantelor prin acţiunea sa antigiberelinică;-prelungeşte repausul mugurilor la pomi, bulbi şi a embrionului din seminţe;

Alţi biocompuşi din grupa inhibitorilor naturali sunt: - florizinul un flavonoid sintetizat în frunze care determină inhibarea înfloririi; - acidul cinamic, acidul cafeic, acidul ferulic, cumarina, scopoletina sunt

inhibitori naturali care determină repausul vegetativ al seminţelor. - Biocompuşii de creştere din grupa vitaminelor participă la procesele

metabolice specifice din organismele vegetale.

*Vitaminele: - formează sisteme oxidoreducătoare care reglează potenţialul oxidoreducător

celular - au rol de activatori enzimatici, - participă la procesele de transport de electroni.

Factorii externi Temperatura influenţează sensibil ritmul de creştere al plantelor, conform legii

lui Van¢t Hoff conform căreia viteza de creştere se dublează la creşterea temperaturii cu 10oC, în intervalul 5o- 35 oC.

Limitele de temperatură în care are loc procesul de germinare al seminţelor variază între – 30 oC şi + 40 oC, iar temperatura optimă variază în funcţie de specie între 18 şi 37 oC.

Temperatura minimă de creştere variază cu specia: - între 0 - 5o C pentru secară, grâu, orz, mazăre, in, cânepă, lucernă, - între 5 - 6o C pentru viţa de vie, - între 8 - 10o C pentru porumb, - între 10 - 12 o C pentru fasole, - între 10 - 14o C pentru nuc, - între 14 - 18o C pentru pepene, castravete, dovleac.

Optimul termic armonic reprezintă condiţiile cele mai favorabile pentru realizarea tuturor proceselor fiziologice luate în ansamblu.

Page 8: fiziologie X

Diferenţele de temperatură zi – noapte sunt importante pentru creşterea unor specii de plante. De exemplu: tomatele necesită o diferenţă de temperatură dintre zi şi noapte de minimum 7oC (18 - 25o C).

Lumina influenţează prin pigmenţilii fotosensibili:- Procesul de germinare a seminţelor fotoblastice (cazul salatei) este stimulat

de expunerea la lumină a acestora timp de câteva secunde. - Radiaţiile roşii cu λ 660–760nm determină transformarea fitocromului

inactiv, în fitocrom activ, stimulând aceste procese, în timp ce radiaţiile roşii cu λ 760–800 nm inhibă aceste procese.

Intensitatea luminii necesară pentru realizarea procesului de creştere, variază în funcţie de specie, de cerinţele lor faţă de lumina pentru care sunt adaptate.

Plantele fotofile crescute în condiţii de lumină insuficientă manifestă simptome de stres exprimate fenotipic prin:

- alungirea exagerată a tulpinii, - dezvoltarea insuficientă a ţesutului mecanic şi a frunzelor, - un conţinut redus în clorofilă a frunzelor, fenomen cunoscut sub

denumirea de etiolare.În condiţii de lumină optimă plantele au tulpini viguroase, frunza cu limbul

mare şi colorat în verde intens.

Durata de iluminare: în funcţie de zona lor de origine geografică plantele sunt adaptate la condiţii de zi scurtă sau de zi lungă.

Compoziţia spectrală - Lumina roşie stimulează procesul de creştere a tulpinii, dar înhibă creşterea

limbului foliar care rămâne mic.- La UV tulpina are o creştere redusă (nanism). UV stimulează fotooxidarea

auxinei şi biosinteza acidului abscisic care este înhibitor al procesului de creştere.- Lumina galben-verzuie determină obţinerea unor plante cu dimensiuni

apropiate de cele ale plantelor crescute la lumina zilei.

Gradul de hidratare al celulelor cu apă -Seminţele au un conţinut relativ redus în apă, cuprins între 7 şi 14 %, care

face posibilă păstrarea lor perioade lungi de timp (ani de zile) fără să germineze. -Procesul de creştere începe la un grad minim de hidratare de 18 - 20 %

pentru seminţe.-Iar pentru creşterea diferitelor organe vegetative este necesară umiditatea

minimă de 50 - 60 %.-Pentru realizarea în condiţii optime a procesului de creştere este necesar un

grad de saturaţie al celulelor cu apă cuprins între 75 şi 96 %; - Umiditatea relativă din mediul ambiant nu trebuie să scadă sub 50 - 60 %, iar

umiditatea solului sub 75 % din capacitatea de câmp.

Page 9: fiziologie X

Biomineralele

Oxigenul exercită o influenţă evidentă asupra creşterii organelor care se formează în sol, rădăcinile şi tulpinile subterane.

Procesul de creştere poate avea loc în condiţii normale la o concentraţie a oxigenului din atmosfera solului de 3 % pentru orz, 6 % pentru soia şi 8 % pentru ovăz.

Creşterea conţinutului de oxigen în atmosfera solului peste anumite limite, anihilează efectul dăunător al acumulării dioxidului de carbon.

De ex. :La o concentraţie de 25 % oxigen în sol, rădăcinile pot suporta o concentraţie de dioxid de carbon de 45 %.

Mişcările de creştere la plante

- orientarea creşterii plantelor înspre zonele cu condiţii optime, sau - îndepărtarea de zonele cu condiţii nefavorabile,

Caracteristici:- se realizează cu participarea hormonilor de creştere sau prin modificarea

turgescenţei unor grupuri de celule. - anumite mişcări ale plantelor pot fi considerate reale mişcări de creştere, deşi

sunt induse de factori externi, - mişcările active ale plantelor superioare se realizează cu consum de energie, - efectuarea acestor mişcări necesită un mecanism în lanţ care include factorii

excitanţi, receptorii, sistemele de transmitere a excitaţiilor şi realizarea mişcărilor de răspuns.

-Excitanţii: umiditatea, substanţele minerale, temperatura, forţa de gravitaţie, excitaţiile mecanice, lumina etc.

- Receptorii sunt diferenţiaţi în funcţie de factorii excitanţi:= Stimulii luminoşi sunt recepţionaţi de pigmenţii fotoreceptori,

respectiv de fitocrom şi de flavoproteine.= Forţa de gravitaţie determină sedimentarea amiloplastelor şi a unor

cristale anorganice, care excită receptorii situaţi în plasmalemă şi în RE.= Excitaţiile mecanice sunt recepţionate de celule sensitive sau de

papile sensitive situate printre celulele epidermice.- Transmiterea excitaţiei se face prin intermediul hormonilor, prin

modificarea permeabilităţii membranelor plasmatice sau sub forma unui potenţial de acţiune.

- Executarea mişcărilor de orientare a organelor plantelor se realizează prin creşterea inegală a celulelor ca urmare a acţiunii hormonilor, sau prin modificarea turgescenţei celulelor ca urmare a funcţionării pompelor de ioni.

Page 10: fiziologie X

1.Tropismele reprezintă mişcări de orientare a creşterii plantelor fie către (tropisme pozitive), fie în sens invers (tropisme negative) direcţiei de acţiune a factorului excitant, în funcţie de intensitatea acestuia. Aceste mişcări se datoresc creşterii inegale a celulelor, determinate de acţiunea hormonilor.

Tipuri de tropisme: Fototropismele sunt mişcările de creştere ale plantelor orientate înspre

zonele cu intensitate luminoasă optimă.Heliotropismul inflorescenţelor şi al frunzelor de Helianthus annuus.

Gravitropismul sau geotropismul reprezintă mişcarea de orientare acreşterii, în funcţie de direcţia forţei de gravitaţie.

Tipuri: -gravitropismul negativ al tulpinii, -gravitropismul pozitiv al rădăcinii, -plagiotropismul ramurilor, -diageotropismul rizomilor.

Celulele receptoare (statociste) pentru forţa de gravitaţie se află situate în meristemele apicale şi în meristemele intercalare ale plantelor graminee. Sub acţiunea forţei de gravitaţie, conţinutul statocistelor se repartizează neuniform, spre partea inferioară a acestora.

La modificarea poziţiei plantelor: amiloplastele şi unele cristale anorganice, care au rolul unor statolite, ajung la partea bazală a celulelor în circa 10 minute.

Acestea exercită o presiune asupra RE şi a plasmalemei care conţin receptori de presiune.

Tigmotropismul reprezintă mişcarea de curbură a cârceilor, care are oimportanţă deosebită în susţinerea plantelor volubile. Exemplu: de viţă de vie, castraveţi etc.

Tigmotropismul (d. I. Burzo-2000)

Page 11: fiziologie X

Higrotropismul constă în orientarea creşterii rădăcinilor spre zonele cu Uoptimă (higrotropism pozitiv) sau de îndepărtare de zonele cu U necorespunzătoare (higrotropism negativ).

*S-a demonstrat că higrotropismul poate anula geotropismul. De aceea după unii autori rădăcinile practic “aleargă după sursa de apă“. Cantitatea de apă din sol este factorul determinant pentru curbarea geotropic negativă a rădăcinilor în sol.

Chimiotropismul este mişcarea orientată de creştere a plantelor provocatăde acţiunea unilaterală a unui factor chimic.

Chimiotropismul poate fi pozitiv şi negativ. Acest fenomen a fost demonstrat la rădăcini şi în creşterea tubului polinic în interiorul stilului.

Chimiotropismul rădăcinii permite creşterea acesteia în zone ale solului cu soluţii de concentraţie optimă, hipotonică, evitând zonele cu soluţii hipertonice.

2. Nutaţiile. Nutaţiile sunt mişcările pe care le efectuează plantele lateral sau în jurul unei axe, sub influenţa unor factori interni.

Tipuri: Nutaţiile efemere se produc o singură dată în viaţa plantelor şi sunt

reprezentate de mişcările pe care le efectuează cotiledoanele în timpul germinării seminţelor, până ajung la poziţia orizontală.

Nutaţiile periodice sunt specifice plantelor volubile şi constă în mişcărilecirculare pe care le efectuează tulpina în timpul creşterii.

Importanţa biologică a mişcărilor de creştere -fototropismul asigură orientarea frunzelor spre lumină, -higrotropismul şi chimiotropismul determină creşterea rădăcinilor

spre zonele cu concentraţie optimă de substanţe nutritive, -nictinastiile şi termonastiile protejează organele sensibile ale florilor, -fotonastiile determină închiderea stomatelor pe parcursul nopţii, -tigmotropismul permite fixarea plantelor pe araci.

Page 12: fiziologie X

PROCESUL DE DEZVOLTARE LA PLANTE

Procesul de dezvoltare al plantelor constă în totalitatea modificărilor calitative coordonate genetic, care determină parcurgerea fazelor ontogenetice şi culminează cu realizarea capacităţii de înmulţire a plantelor.

După durata procesului de dezvoltare: - plante monocarpice,- plante policarpice,- plante pleiocarpice.

Plantele monocarpice pot fi la rândul lor: - plante efemere - parcurg ciclul de dezvoltare în circa 5-6 săptămâni;- plante anuale - îşi încheie ciclul de dezvoltare într-o singură perioadă de

vegetaţie în fiecare an;- bianuale - parcurg fazele de dezvoltare în două perioade de vegetaţie, dar

în acelaşi an.

Plantele policarpice sunt plantele perene, care au o perioadă de dezvoltare de mai mulţi ani şi înfloresc pe tot parcursul perioadei de maturitate.

Tipuri:- plantele erbacee - plantele lemnoase.

*Plantele pleiociclice sunt plantele care parcurg fazele de dezvoltare în maimulţi ani, dar înfloresc şi fructifică o singură dată în viaţă.

Procesul de dezvoltare la plante anuale: Faza de tinereţe care se caracterizează prin predominanţa procesului de

creştere şi diferenţiere. La sfârşitul acestei faze are loc transformarea meristemului vegetativ din muguri, în meristem floral (inducţia florală).

Faza de maturitate care corespunde cu perioada în care plantele înflorescşi fructifică.

Faza de senescenţă reprezintă o continuare a fazei de maturitate, în careproducţia de biomasă scade şi se instalează procesele de biodegradare care vor duce la moartea plantei.

*În cazul plantelor perene rădăcinile şi tulpinile parcurg aceste faze ale procesului de dezvoltare în mai mulţi ani, în timp ce frunzele, florile şi fructele, ajung la maturitate şi senescenţă în fiecare an.

*În cazul speciilor anuale (de ex. floarea soarelui) capacitatea de înflorire se realizează numai după ce acestea au un anumit număr de noduri.

Page 13: fiziologie X

Faza de tinereţe se caracterizează printr-o capacitate mare de regenerare.Durata fazei de tinereţe în cazul plantelor ierboase anuale, este cuprinsă între

momentul germinării seminţelor şi înflorit şi durează câteva zile sau săptămâniLa plantele perene, faza de tinereţe variază ca durată între: 1-2 luni la Perrilla

crispa şi 30-40 ani la fag. Transformări specifice:

- diferenţierea celulelor şi - inducţia florală.

Diferenţierea celulelor = etapă a procesului de creştere, = etapă a dezvoltării, = se desfăşoară pe întreg ciclul de viaţă al plantelor dar cu întreruperi, = celulele sunt totipotente şi au capacitatea de a forma oricare tip de

celulă.

Faza de maturitate se caracterizează prin transformări calitative careculminează cu faptul că acum planta capătă capacitatea de a se reproduce:

- organele de reproducere ale plantei - fructele.

Etape: - Inducţia florală determină activarea genelor înfloririi, constă în realizarea

unui mesager chimic complex sub acţiunea unor factori din mediul ambiant care diferă de la o specie la alta, şi anume:

-temperaturi coborâte (grâu de toamnă), -temperaturi ridicate (lalele), -fotoperioade scurte (lobodă), -fotoperioade lungi (porumb).

Factorii: Vernalizarea constă în formarea unui mesager chimic sub acţiunea

temperaturilor coborâte pozitive: - plante cu vernalizare obligatorie, - plante fără exigenţe exprese la vernalizare,- plante indiferente.

- Plantele anuale de vară, cum sunt tomatele, nu necesită tratamente termice cu temperaturi coborâte, pentru a parcurge întreg ciclul vital.

- Seminţele plantelor anuale de toamnă, germinează toamna devreme şi parcurg perioada de iarnă ca plantulă.

- Plantele vernalizate înfloresc mai devreme, când au abia 7 frunze. - Plantele bienale precum sfecla, morcovul, conopida etc., la fel ca numeroase

plante perene, necesită vernalizarea pentru a realiza capacitatea de înflorire.

Page 14: fiziologie X

Termoperiodismul reprezintă procesul prin care plantele dobândesc capacitatea de înflorire în urma expunerii la temperaturi ridicate.

Exemple: - narcise 13 - 20 oC; - gladiole 15 - 20 oC; - lalele 20 - 30 oC; - hortensia 15 - 18 oC etc.

Fotoperiodismul reprezintă răspunsul plantelor la durata perioadei de întuneric şi lumină, din timpul ciclului de vegetaţie.

Faza de lumină este = fotoperioadă, Faza de întuneric = nictiperioadă.

Plantele de zi scurtă au fotoperioada cu durată mai mică decât nictiperioada. Plantele de zi lungă au fotoperioada mai mare decât nictiperioada (14 ore de

lumină).

Ciclul fotoperiodic care corespunde cu cerinţele plantelor şi este capabil să determine inducţia florală, este denumit ciclu fotoinductiv.

- Plantele de zi scurtă sunt plantele la care controlul înfloririi estedeterminat de durata obscurităţii minime şi înfloresc la începutul verii. Ex: porumb, ceapă, crizanteme, fresia etc.

- Plantele de zi lungă au inducţia florală determinată de durata obscurităţiimaxime.

- Plantele neutre, din punct de vedere fotoperiodic, înfloresc după o anumită perioadă de creştere vegetativă (castraveţi, vinete, cartofi etc.)

Aceste plante nu sunt total independente de lumină şi pentru diferenţierea mugurilor florali au nevoie de un minim trofic de 8 ore.

- Plantele afotice nu au nevoie de lumină pentru inducţa florală. Exemplu: Arachis hypogea la care primordiul floral se formează la întuneric la

axila cotiledoanelor.- La plantele nictiperiodice în cele mai multe cazuri, o zi scurtă urmată de o

zi lungă duce la anularea completă a inducţiei florale.

- Inducţia florală este condiţionată de numărul de fotoperioade inductive şise realizează după legea: “tot sau nimic”. Adică o plantă dacă a primit numărul fotoperioadelor inductive necesare, va înflori, chiar dacă apoi va fi expusă la fotoperioade neinductive.

- Recepţia luminii şi precizarea duratei fotoperioadei inductive este determinată de frunze, cu ajutorul fitocromilor:

Page 15: fiziologie X

-o formă inactivă care are maximul de absorbţie la lungimea de undă de 660 nm,

-o formă activă care are maximul de absorbţie la lungimea de undă de 730 nm.

Hormonii: -auxina are un efect inhibitor în primele două zile de inducţie florală şi un

efect stimulator în următoarele două zile;-acidul abscisic şi auxinele stimulează inducţia florală la plantele de zi lungă

şi o inhibă la cele de zi scurtă; -etilena inhibă inducţia florală la plantele de zi scurtă; -citochioninele stimulează inducţia numai la unele specii de zi scurtă; -giberelinele inhibă inducţia florală în cazul speciilor pomicole cum este

Malus, determinând periodicitatea în rodire.

Nutriţia prin nivelul fertilizării nu modifică inducţia florală, dar influenţează numărul de flori care se formează.

Mecanismul inducţiei florale- factorii inductivi stimulează formarea unui mesager chimic complex care

determină activarea genelor din meristemul vegetativ. -la cele mai multe specii pomicole cu frunze căzătoare, perioada inductivă

este situată la sfârşitul creşterii mugurilor; -la cais şi cireş, inducţia florală are loc după recoltarea fructelor, în luna iunie; -la alun care are flori monoice, inducţia florilor femele are loc la sfârşitul lunii

mai, a celor mascule în prima jumătate a lunii iulie, iar înflorirea are loc în anul următor;

-inducţia florală la plantele citrice are loc iarna, în timp ce la castanul comestibil care înfloreşte vara târziu, dar inducţia florală se realizează în acelaşi an cu înflorirea.

Evocarea florală constă în procese de biosinteză şi diviziuni ale celulelor dinmeristemul în care a avut loc inducţia florală şi se desfăşoară pe etape.

-În prima etapă a acestui proces are loc expresia genelor identităţii meristemului floral:

-În a doua etapă se realizează creşterea activităţii mitotice din zona centrală a meristemului vegetativ iar zonarea caracteristică a acestuia dispare.

Diferenţierea mugurilor florali:-în februarie-aprilie pentru nuc, -în mai pentru castan şi viţa de vie, -în septembrie pentru căpşun, -în octombrie pentru zmeur.

Page 16: fiziologie X

Mecanismul de control al procesului de maturare al plantelor este programat genetic, expresia genelor determinând sinteza unui ARNm specific pentru biosinteza protein-enzimelor implicate în acest proces.

Atingerea stării de maturitate corespunde:-în cazul pomilor fructiferi cu realizarea producţiei maxime, -în cazul frunzelor cu realizarea maximumului fotosintetic,-în cazul fructelor cu realizarea mărimii, fermităţii, gustului şi aromei caracteristice.

*Perioada de maturitate culminează cu procesul reproductiv.

Perioada de senescenţă reprezintă stadiul final ontogenetic, în care au locschimbări esenţiale cu caracter ireversibil.

- Senescenţa reprezintă ultimul stadiu al procesului de maturare, în care predomină reacţiile de biodegradare.

- Etilena constituie factorul principal care stimulează procesul de senescenţă.

- De menţionat că în cazul plantelor ierboase majoritatea organelor suferă un proces de îmbătrânire finalizat cu apoptoza, exceptând organele de rezistenţă: seminţe, rizomi, bulbi, tuberculi, etc.

- La plantele lemnoase numai unele organe aeriene sunt supuse anual fenomenului de senescenţă, şi anume frunzele, fructele, florile.

- În cazul plantelor anuale procesul de senescenţă poate fi indus de factorii de mediu, aşa cum este scurtarea fotoperioadei sau seceta.

Plantele senescente se caracterizează prin: -scăderea capacităţii de rodire, -frunzele se veştejesc şi îşi modifică culoarea, -florile se ofilesc şi au culoare anormală, -fructele se zbârcesc, se brunifică, au fermitatea scăzută, capătăgust şi aromă anormală, -seminţele îşi pierd capacitatea de germinare, -florile, frunzele şi fructele senescente se desprind de pe plantă şi cad (fenomenul de abscisie).

Modificările esenţiale care însoţesc procesul de îmbătrânire:-Lipidele membranale sunt biodegradate -Clorofila din organele verzi ale plantelor este descompusă, -Activitatea enzimelor hidrolitice se intensifică → radicali liberi.-Permeabilitatea membranelor plasmatice creşte ca urmare a intensificării

activităţii fosfolipazelor, -Procesul de respiraţie scade ca intensitat, se trece la respiraţia cianidin

intensivă, în care substratul respirator este biodegradat fără producerea de energie biochimică.

-Modificarea calităţii organelor comestibile ale plantelor de cultură.