Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2014 в 17:10, реферат
Регуляторы роста растений, органические соединения, стимулирующие или тормозящие процессы роста и развития растений (природные вещества и синтетичские препараты, применяемые при обработке с.-х. культур). Природные регуляторы роста представлены в растениях фитогормонами и ингибиторами роста, а также веществами типа витаминов
Регуляторы роста растений, органические соединения, стимулирующие или тормозящие процессы роста и развития растений (природные вещества и синтетичские препараты, применяемые при обработке с.-х. культур). Природные регуляторы роста представлены в растениях фитогормонами и ингибиторами роста, а также веществами типа витаминов. К фитогормонам относятся ауксины, гиббереллины, цитокинины (см. Кинины). Ауксины активируют рост стеблей, листьев и корней, обеспечивая реакции типа тропизмов, а также стимулируют образование корней у черенков растений. Благодаря обнаружению в растениях ауксинов удалось установить внутренние причины ряда ростовых процессов. Однако механизмы регуляции многих форм роста, в частности роста стебля, цветения розеточных растений, нарушения покоя и зеленения листьев выявлены только после открытия гиббереллинов и цитокининов. Гиббереллины индуцируют или активируют рост стеблей растений, вызывают прорастание некоторых семян и образование партенокарпических плодов, а также нарушают период покоя у ряда растений. Цитокинины стимулируют клеточное деление (цитокинез), заложение и рост стеблевых почек как у целых растений, так и у недифференцированных каллюсов, а также продлевают жизнь и поддерживают нормальный обмен веществ у изолированных листьев, вызывают их вторичное позеленение. Из природных ингибиторов роста известны кумарин и его производные, абсцизовая кислота и др. Они тормозят рост растений при переходе их в состояние покоя (см. Покой у растений).
Изучив природу фитогормонов — ингибиторов роста растений, ученые поспешили синтезировать искусственные аналоги и назвали их регуляторы роста или ретарданты от латинского retardo - опаздываю, замедляю.
В группу синтетических регуляторов роста растений входят не только ретарданты, тормозящие рост стеблей в высоту и стимулирующие их утолщение в поперечнике, но и другие вещества: нарушающие морфогенез (активную дифференциацию клеток и тканей) морфактины, вызывающие опадение листьев дефолианты, подсушивающие растения на корню десиканты, уничтожающие нежелательные сорные растения гербициды.
Синтетические регуляторы роста растений по химической природе различны, их классифицируют по степени влияния на природные фитогормоны: ретарданты антагонисты цитокининов, ретарданты ингибиторы транспорта ауксинов антиауксины, ретарданты биосинтеза гиббереллинов, а также вещества, способствующие выделению этилена или образованию этого газа в растениях.
Антиауксинами являются ретарданты, подавляющие рост стебля: трийодбензойная кислота, дихлоранизол, нафтилметилпропионовая кислота, препараты АМО-1618, В-9 и др, а также морфактины флуоренол, хлорфлуоренол, парализаторы ГМК, Na-ГМК и др.
Ретарданты антигиббереллинового действия замедляют рост растений в высоту и укрепляют стебли в условиях переувлажнения: хлормекват-хлорид или хлористый (2-хлорэтил) триметиламмоний сокращенно хлорхолинхлорид (зарубежное название препарат ССС, в Австрии — стабилан, в Англии — хлор-мекват, в Чехии — ретацел, в странах Югославии — лиодин, а отечественное название препарата ТУР), мепикватхлорид (II), алар, анцимидол, фосфон-Д. В цветоводстве наиболее часто применяются ингибиторы анцимидол (III) и даминозид для получения более компактных растений и улучшения качества плодов у садовых культур.
В качестве продуцентов этилена применяют регуляторы на основе 2-хлорэтилфосфоновой кислоты — препарат этефон и его бискислые (дважды кислые) соли с гидразином (препарат гидрел) и диметилгидразином (дигидрел), синхронизирующие созревание плодов, а также зарубежные препараты этрел, кампозан, флордимекс, томатрел, церон, флорел, этрел-С и др.
Задолго до открытия фитогормонов -- этих «химических орудий» растительного организма К. А. Тимирязев, Д. Н. Нелюбов, И. В. Мичурин и другие ученые высказывали предположения о наличии в растениях регуляторных веществ, аналогичных по своим функциям гормонам животных.
Как известно, очень важную роль в развитии представлений о гормонах растений сыграли классические исследования Ч. Дарвина (1880 г.), который открыл передачу фототропического «раздражения» по тканям растения и высказал предположение, что эта передача происходит с помощью какого-то вещества, передвигающегося из места восприятия действия света в место проявления реакции.
В 1893 г. результаты опытов Дарвина были подтверждены русским ученым В. А. Ротертом, который более детально изучил передачу фототропического воздействия у различных растений.
Синтетические регуляторы роста стали появляться после синтеза голландским физиологом растений Ф. Кеглем (1931—35) ауксина (индолилуксусной комитеты, ИУК). Затем был проведён синтез сходных соединений с высокой биологической активностью. Наиболее перспективными оказались регуляторы роста типа индолилмасляной, нафтилуксусной и 2,4-дихлорфенилуксусной комитеты (2,4-Д). В 1955 был синтезирован кинетин (цитокинин). К группам синтетических регуляторов относятся также ингибиторы: ретарданты — препараты, уменьшающие длину и увеличивающие толщину стеблей, и морфактины — соединения, вызывающие аномалии в точке роста и появление уродливых органов у растений. К ним примыкают вещества, специфически задерживающие передвижение ИУК и её производных по растению.
В самом начале текущего столетия интересное открытие сделал Д. Н. Нелюбов. Он показал, что, находясь в воздухе, содержащем ничтожно малые количества этилена или ацетилена, проростки гороха, вики и некоторых других растений начинают расти горизонтально. Иначе говоря, при воздействии этих газов наблюдается качественное изменение геотропизма стеблей. Явление геотропизма, а равно и взаимное влияние частей растения (речь идет о корреляции роста и др.) исследователь был склонен объяснить секрецией и действием гормонов. Работа Д. Н. Нелюбова положила начало исследованиям действия газов высокой физиологической активности на растения.
Выдающуюся роль в развитии учения о фитогормонах сыграли исследования Н. Г. Холодного, которому удалось доказать, что тропические движения обусловлены наличием и полярным передвижением в растениях ростового гормона -- ауксина. Созданная им в 20-х годах нашего века гормональная теория тропизмов в литературе стала фигурировать под названием «теории Холодного -- Вента», так как независимо от украинского ученого аналогичные представления были высказаны и экспериментально доказаны голландским исследователем Ф. В. Вентом. Согласно этой теории, направленное действие внешних факторов (сила тяжести, свет и др.) приводит к электрофизиологической поляризации тканей, что создает условия для неравномерного распределения гормона и соответствующей реакции на него тканей.
В России работы по изучению действия и применению синтетических регуляторов роста стали быстро развиваться с 1936 г. На первых порах исследования велись на импортных препаратах. Но уже с 1940 г. по инициативе и под руководством академика С. С. Наметкина и в нашей стране было налажено лабораторное производство («наработка») гетероауксина и нафтилуксусной кислоты, использовавшихся при черенковании растений.
В 1941--1945 гг. в связи с условиями военного времени эти работы, естественно, сократились, но в первые же послевоенные годы начался новый их подъем. С 1946 г. при активном участии академиков Н. А. Максимова и С. С. Наметкина было значительно расширено лабораторное производство ряда наиболее активных ростовых веществ.
В дальнейшем в результате широко проведенных экспериментальных исследований с учетом опыта зарубежной науки и практики было синтезировано и испытано большое число химических соединений в качестве средств управления ростом и другими жизненными процессами растений. Был установлен ряд закономерностей физиологического действия химических соединений на растения и отобраны высокоэффективные стимуляторы, ингибиторы роста и развития растений, дефолианты, гербициды, десиканты. Одновременно определялись режимы применения этих веществ на различных культурах и в различных почвенно-климатических условиях, разрабатывалась технология их промышленного производства.
В настоящее время наша химическая промышленность выпускает или осваивает выпуск многих высокоэффективных стимуляторов, ингибиторов, дефолиантов, гербицидов и десикантов, известных в мировой науке и практике. Правда, мы еще серьезно отстаем в масштабах их производства.
Регуляторы роста растений в сельском хозяйстве. Применение регуляторов роста растений в практике позволяет получить сдвиги в обмене веществ, идентичные тем, которые возникают под влиянием определённых внешних условий (длины дня, температуры и др.), например ускорить образование генеративных органов, усилить или затормозить рост и т. п. Для усиления роста и органогенеза культурных растений применяются стимуляторы типа ауксинов и гиббереллинов, а для торможения — синтетические ингибиторы роста, в том числе дефолианты, вызывающие опадение листьев, и десиканты — подсушивание органов или целых растений.
Синтетические стимуляторы типа ауксинов b-индолилуксусная кислота, или гетероауксин, b-индолилмасляная комитета, a-нафтил-уксусная комитета, или АНУ) используются для усиления корнеобразования у черенков древесных и травянистых растений, улучшения срастания тканей при их пересадке и прививках, для предотвращения опадения завязей у плодовых деревьев и ягодников и др. Эти вещества применяют в различных концентрациях (от 20 до 1000 мг/л) в зависимости от способа их нанесения на растение. Гиббереллины используют для усиления роста ягод бессемянных сортов винограда, выведения из состояния покоя клубней картофеля, усиления роста стеблей конопли, льна и ускорения плодоношения томата.
Синтетические ингибиторы роста используют для задержания прорастания клубней картофеля при хранении, торможения роста стеблей злаков для повышения устойчивости к полеганию (ретарданты), уничтожения сорняков (гербициды) и др. Механизм тормозящего действия синтетических ингибиторов на растения недостаточно изучен. Установлено, что большинство из них задерживает рост путём разобщения процессов фосфорилирования и дыхания, подавления синтеза нуклеиновых кислот.
Сегодня в цветоводстве и сельскохозяйственной практике наиболее часто используют синтетические регуляторы роста растений ретарданты с целью задержать рост, затормозить наступление цветения, ускорить образование плодов или семян, удержать сроки всходов посевов в неблагоприятных для культуры природных условиях. Механизм действия синтетических регуляторов или ингибиторов роста ретардантов противоположен природным и синтетическим стимуляторам — гиббереллинам, ауксинам, кининам.
Ретарданты подавляют растягивание клеток стеблей во время их роста, усиливая их деление в поперечном направлении, блокируют в организме растения синтез гиббереллиновой кислоты, стимулирующей вытягивание стеблей, не причиняя ущерба другим физиологическим процессам. У растений укорачиваются междоузлия, а стебли становятся более жесткими и прочными, предотвращая культуру от полегания. Окраска листьев проявляется более сочной, насыщенной, темно-зеленой. Некоторые синтетические ингибиторы повышают устойчивость растений к засухе, холоду и загрязнению воздуха.
Литература: