Контрольная работа по "Ботаника"

Для удешевления производства гибридных семян кукурузы в настоящее время используют цитоплазматическую мужскую стерильность пыльцы. В качестве материнских растений отбирают формы, дающие стерильную (бесплодную) пыльцу. При этом отпадает необходимость ручного обламывания метелок на материнских растениях на участках гибридизации. В качестве отцовских форм отбирают растения, обладающие способностью восстанавливать фертильность (плодовитость) пыльцы у полученных гибридов.

Получение межвидовых и межродовых гибридов относят к отдаленной гибридизации. Этот раздел современной биологии является важным и перспективным в деле создания более продуктивных, устойчивых к болезням и вредителям форм растений, менее прихотливых к условиям выращивания.

В сельскохозяйственной практике используется немногим более одного процента существующих в природе цветковых растений. Среди дикой флоры есть много ценных форм, пригодных как исходный материал в селекции при отдаленной гибридизации. Трудность получения отдаленных гибридов заключается или в нескрещиваемости отдельных видов, или в получении стерильного (неплодовитого) потомства. И. В. Мичурин при работе с плодово-ягодными культурами доказал возможность создания ценных форм путем отдаленной гибридизации. Он создал сотни сортов плодовых, ягодных и декоративных растений, применив впервые в истории межвидовые скрещивания (предварительное вегетативное сближение, опыление смесью пыльцы, стимуляция деятельности рылец). Для преодоления бесплодия отдаленных гибридов И. В. Мичурин применял метод ментора (воспитания).

Коллективом ученых под руководством академика Н. В. Цицина разработаны биологические основы селекции новых сортов пшеницы и ржи при скрещивании их с дикими растениями рода Elymus (колосняк) и Аgropyrum (пырей). В результате созданы однолетние озимые и яровые пшенично-пырейные.

Полиплоиды—это новые формы растений, имеющие кратное увеличение гаплоидного числа хромосом исходного образца (более 2). Получают их при обработке семян и растений раствором колхицина. Для сахарной свеклы мяты перечной и арбуза перспективны триплоидные формы; для клевера, райграса, ржи, гречихи — тетраплоидные.

Во всех странах используют триплоиды сахарной свеклы, которые получают при скрещивании тетраплоидов и диплоидов.

Мутации вызываются физическими факторами (нейтроны, альфа-частицы, гамма-лучи и др.) и химическими мутагенами (этиленимин, диэтилсульфат, сдиметилсульфат, нитрозоэтил мочевин а и др.)- Возникают они в результате перестройки хромосомного аппарата или изменений гена. В селекции применяют скрещивание мутантов, имеющих ценные, но неодинаковые признаки. Такие мутанты получены у ячменя, овса, гречихи, многолетних трав, хлопчатника, подсолнечника, гороха и других культур.

Селекция иммунных сортов. Значительный ущерб (ежегодно в среднем 20% во всех странах мира) урожаю всех сельскохозяйственных культур и его качеству наносят различные болезни и вредители. Самый радикальный и экономически наиболее выгодный метод борьбы с вредителями и болезнями — выведение иммунных, невосприимчивых к ним сортов растений (особенно с комплексной устойчивостью к ряду заболеваний). Важное практическое значение при этом имеет гибридизация с использованием в качестве исходного материалу местных и селекционных сортов, устойчивых к болезням и вредителям.4

 

59. Клеточная стенка, её образование, строение и функции. Поры, их типы.

 

Растительные клетки, подобно клеткам прокариот и грибов, заключены в сравнительно жесткую клеточную стенку. Некоторые клетки лишены клеточной стенки. Это клетки, служащие для полового и бесполого размножения(зооспоры и гаметы водорослей и низших грибов, мужские гаметы высших растений), а также у некоторых представителей золотистых, желто-зеленых и пирофитовых водорослей (они не способны сохранять постоянную форму тела, их перемещение происходит с помощью выростов - псевдоподий – амебоидное движение).5

Образующие клеточную стенку вещества вырабатываются плазмалеммой и аппаратом Гольджи и откладываются снаружи клетки.

Этими веществами являются полисахариды:

1. Целлюлоза - у высших растений (у водорослей – целлюлоза, маннан и ксилан)

2. Гемицеллюлоза (ее молекулы имеют форму цепей, как и у целлюлозы, однако ее цепи короче, менее упорядочены).

3. Пектиновые вещества(занимают пространство между макрофибриллами целлюлозы);

Также в состав клеточной стенки входит структурный белок («прошивает» полисахаридный каркас поперек).

Клеточная стенка, отлагающаяся во время деления клеток растения, называется первичной клеточной стенкой(рис. 1).

 

Рис. 1. Схема строения первичной клеточной стенки

 

Позже в результате утолщения она может превратиться во вторичную клеточную стенку.

Молекулы целлюлозы образуют тонкие нити. Соединяясь друг с другом по нескольку десятков с помощью водородных связей, нити целлюлозы формируют микрофибриллы, а они – макрофибриллы. Макрофибриллы погружены в пектиновый матрикс и «прошиты» молекулами структурного белка.

Молекулы целлюлозы отличает большая прочность на разрыв, сравнимая с прочностью стали. Целлюлоза не растворима ни в горячей воде, ни в концентрированных щелочах, ни в органических растворителях.

Однако клеточная стенка проницаема для воды и растворенных в ней веществ, это связано со свойствами пектинов.

Пространство между клеточными стенками соседних клеток называется срединной пластинкой. Она состоит их клейких студнеобразных пектатов магния и кальция. В клеточных стенках некоторых созревающих плодов нерастворимые пектиновые вещества постепенно превращаются в растворимые пектины. При добавлении сахара эти последние образуют гели; поэтому их используют при приготовлении варенья и желе.

Клеточные стенки не одинаковы по толщине на всем своем протяжении, а имеют тонкие участки, которые называются первичными поровыми полями (рис. 2).

 

Рис. 2. Первичные поровые поля, поры и плазмодесмы. А. Паренхимная клетка с первичной клеточной оболочкой и первичными поровыми полями – тонкими участками оболочки. Б. Клетки со вторичными клеточными стенками и многочисленными простыми порами. В. Пара простых пор. Г. Пара окаймленных пор.

Пора здесь – наиболее тонкое место в оболочке (углубление), хотя пора может содержать и отверстие. Через поры осуществляется связь между соседними клетками. Сквозь поровые поля и поры проходят тонкие тяжи цитоплазмы – плазмодесмы.

Свойства первичной клеточной стенки:

1. эластична, по мере роста клетки растягивается и растет;

2. создает определенную прочность клетки и способна защитить ее от механических повреждений;

3. прозрачна, пропускает солнечные лучи;

4. является местом передвижения воды и неорганических веществ, растворенных в ней.

Первичная клеточная стенка может сохраняться до конца жизни клетки, если ее отложение прекращается вместе с прекращением роста клетки.

Если рост клетки прекращается, а отложение элементов оболочки изнутри продолжается, образуется более прочная вторичная клеточная стенка. Они особенно нужны клеткам, выполняющим механическую и проводящую воду функции. Протопласт клетки (живое содержимое клетки), как правило, отмирает после отложения вторичной клеточной стенки. В ней больше целлюлозы, а пектиновые вещества и структурный белок отсутствуют.

Во вторичной клеточной стенке выделяют три слоя – наружный, средний и внутренний (рис. 3). Они отличаются направлением расположения целлюлозных микрофибрилл.

Рис. 3. Схема расположения микрофибрилл целлюлозы в структуре

Во вторичной стенке имеется большое количество пор. Каждая пора представляет собой канал в том месте клеточной оболочки, в котором над первичным поровым полем не откладывается вторичная оболочка. Первичное поровое поле — это небольшой участок тонких смежных стенок двух клеток, состоящий из первичной оболочки и клеточной пластинки, пронизанный плазмодесмами. Поры возникают парно в смежных клетках соседних клеток и разделены замыкающей трёхслойной плёнкой (поровой мембраной). Различают поры:6

· Простые поры представляют собой каналы во вторичной оболочке паренхимных клеток и склереид, имеющие одинаковую ширину на всем протяжении.

· Окаймлённые поры — это поры, окаймление которых составляет куполообразно приподнятая над поровой мембраной вторичная оболочка. В плане такая пора имеет вид двух окружностей, наружная из которых соответствует окаймлению, а внутренняя — отверстию, открывающемуся в полость клетки. Характерны для водопроводящих элементов, представленных мёртвыми клетками.

· Полуокаймлённые поры — пара пор, одна из которых — простая, другая — окаймлённая. Образуется в смежных стенках трахеид хвойных и паренхимных клеток древесинных лучей.

· Слепые поры представляют собой каналы во вторичной оболочке только одной из двух соседних клеток, такие поры не функционируют.

· Ветвистые поры — поры, разветвлённые на одном из концов вследствие слияния двух или нескольких простых пор в процессе утолщения вторичной оболочки.

· Щелевидные поры — поры с отверстиями в виде косой щели; образуются в клетках прозенхимы, например, волокнах древесины.

Обмен веществами между ядром и цитоплазмой клетки осуществляется посредством ядерных пор — транспортных каналов, пронизывающих двухслойную ядерную оболочку. Переход молекул из ядра в цитоплазму и в обратном направлении называется ядерно-цитоплазматическим транспортом. Ядерно-цитоплазматическим транспортом называется материальный обмен между клеточным ядром и цитоплазмой клетки. Ядерно-цитоплазматический транспорт можно разделить на две категории: активный транспорт, требующий затрат энергии, а также специальных белков-рецепторов, и пассивный транспорт, протекающий путем простой диффузии молекул через канал ядерной поры.

 

70. Проводящие ткани. Ксилема. Сосуды и трахеиды, их образование, строение, типы. Рисунки.

 

Вода и минеральные вещества, поступающие через корень, должны достигать всех частей растения, в то же время вещества, образующиеся в листьях в процессе фотосинтеза, также предназначены для всех клеток. Таким образом, в теле растения должна существовать специальная система, обеспечивающая транспорт и перераспределение всех веществ. Эту функцию у растений выполняют проводящие ткани. Существует два типа проводящих тканей: ксилема (древесина) и флоэма (луб). По ксилеме осуществляетсявосходящий ток: передвижение воды с минеральными солями из корня во все органы растения. По флоэме идетнисходящий ток: транспорт органических веществ, поступающих из листьев. Проводящие ткани являются сложными тканями, так как состоят из нескольких типов по-разному дифференцированных клеток.7

Ксилема (древесина). Ксилема состоит из проводящих элементов: сосудов, или трахей, и трахеид, а также из клеток, выполняющих механическую и запасающую функцию.

Трахеиды. Это мертвые вытянутые клетки с косо срезанными заостренными концами (рис. 1). Их одревесневшие стенки сильно утолщены. Обычно длина трахеид составляет 1 – 4 мм. Располагаясь в цепочку друг за другом, трахеиды образуют водопроводящую систему у папоротникообразных и голосеменных растений. Связь между соседними трахеидами осуществляется через поры. Путем фильтрации сквозь мембрану поры осуществляется и вертикальный, и горизонтальный транспорт воды с растворенными минеральными веществами. Движение воды по трахеидам идет с медленной скоростью. 

Рис. 1. Трахеиды: А — схематичное изображение; Б — микрофотография трахеид сосны Сосуды (трахеи). Сосуды образуют наиболее совершенную проводящую систему, характерную для покрытосеменных растений. Они представляют собой длинную полую трубку, состоящую из цепочки мертвых клеток – члеников сосуда, в поперечных стенках которых находятся крупные отверстия – перфорации. Благодаря этим отверстиям осуществляется быстрый ток воды. Сосуды редко бывают одиночными, обычно они располагаются группами. Диаметр сосуда – 0,1–0,2 мм.На ранней стадии развития из прокамбия ксилемы на внутренних стенках сосудов образуются целлюлозные, впоследствии одревесневающие, утолщения. Эти утолщения препятствуют сминанию сосудов под давлением соседних растущих клеток. Сначала образуются кольчатые и спиральные утолщения, которые не препятствуют дальнейшему удлинению клеток. Позже возникают более широкие сосуды с лестничными утолщениями, а затем пористые сосуды, для которых характерна наибольшая площадь утолщения (рис. 2). Через неутолщенные участки сосудов (поры) осуществляется горизонтальный транспорт воды в соседние сосуды и клетки паренхимы. 

Рис. 2. Типы утолщений сосудов: 1 — кольчатое; 2, 3 — спиральное; 4 — лестничное; 5 — пористое Появление сосудов в процессе эволюции обеспечило покрытосеменным растениям высокую приспособленность к жизни на суше и, как результат, их господство в современном растительном покрове Земли.

Другие элементы ксилемы. В состав ксилемы кроме проводящих элементов входят такжедревесинная паренхима и механические элементы – древесинные волокна, или либриформ. Волокна, так же как и сосуды, возникли в процессе эволюции из трахеид. Однако в отличие от сосудов у волокон уменьшилось число пор и сформировалась еще более утолщенная вторичная оболочка.

 

82. Особенности строения ствола хвойных деревьев. Рисунок.