مقاله در مورد رشد و نمو در گیاهان

بخشی از مقاله

رشد و نمو در گياهان

نقش دانه 1- حفظ رويان درون آن
2- فراهم كردن مواد غذايي براي رويان
3- انتشار و پراكندگي گياهان دادنه دار

خفتگي دانه: معمولاً هنگامي كه دانه از گياه اصلي جدا مي شود قدرت رويش ندارد كه اين زمان را دوره خفتگي يا زندگي نهفته دانه مي گويند.

ويژگي مرحله خفتگي دانه: حداقل مبادلات انرژي و ماده بين دانه و محيط و عدم نفوذ آب و اكسيژن به دانه در نتيجه عدم رويش دانه.
مدت زمان خفتگي: زندگي نهفته دانه حتي در شرايط مناسب براي روييدن دانه ادامه پيدا مي كند تا زماني كه شرايط پديد آورنده خفتگي از بين برود. رويان بعضي از دانه هزاران سال در مرحله نهفتگي باقي مي مانند.
علل خفتگي
1- عوامل ساختماني: وجود پوسته ضخيم دانه در بعضي گياهان تيره مانع از جذب آب و اكسيژن
2- عوامل فيزيولوژيك
1- وجود عوامل بازدارنده رشد در: 1- پوسته دانه: گياهان بياباني كه براي رويش نياز به باران كافي دارند.
2- درون دانه
3- درون ميوه: سيب و گوجه و مركبات كه وقتي دانه از ميوه خارج شود رويش آغاز مي شود.

2- عدم تأثير محرك هاي خاص: گاهي در گياهان چوبي مناطق معتدل براي عمل محرك ها براي رويش دانه بايد در محيط سرد

مرطوب قرار گيرد مي توان اين دانه ها را در ماسه مرطوب يا يخچال قرار داد.
3- وجود مقادير كم آنزيم: بعضي از دانه ها به علت مقادير كم آنزيم رويش صورت نمي گيرد و به تدريج ميزان اين آنزيم ها افزايش يافته و در زمان رويش فراوان مي شود.
4- هورمون هاي گياهي مؤثر در خفتگي: وجود بعضي از هورمون ها مثل آسيزيك اسيد باعث القاي خفتگي در دانه مي شود.
شرايط رويش دانه
شرايط دروني: 1- دانه بايد رسيده و سالم باشد
2- از نظر فيزيولوژيكي توان رويش را حفظ كرده باشد
3- دوران خفتگي را گذرانده باشد

شرايط بيروني 1- رطوبت: باري فعال شدن آنزيم ها
2- دماي مناسب: بهترين دما بين20 تا 30 درجه
3- اكسيژن: جهت تنفس و توليد انرژي
4- نور

5- شكستن پوسته دانه

مراحل رويش دانه
رويش دانه در دولپه اي ها:
ابتدا جذب آب تورم پوسته  سه تا چهار روز بعد ريشه چه پوسته دانه را پاره و نفوذ به درون خاك- سپس رويش محور زير لپه در بالاي ريشه چه  فعاليت برگهاي اوليه و ژمول  رويش محور روي لپه از فعاليت سلولهاي ژمولي  توليد شاخه و برگها
رويش محور زير لپه به دو صورت ميتواند صورت بگيرد:

1- اگر رشد محور زير لپه سريع و با رشد خود لپه ها را از خاك بيرون آورد رويش روزميني است (لوبيا)
2- اگر محور زير لپه رشد چنداني نداشته باشد و نتواند دانه را از خاك خارج كند رويش زيرزميني است (نخود)

رويش دانه در تك لپه اي ها:
دانه داراي نيام هايي (غلاف ها) است كه در ابتداي مرحله رويش ريشه و ساقه جوان را در خود حفظ مي‌كنند. نيامي كه ساقه و برگ اوليه را در خاج دربرمي گيرد كولئوپتيل و نيامي كه ريشه نورسته را در خود نگه مي دارد كولئوريز نام دارد. اين نيام ها در مراحل اوليه رشد گياه تازه روئيده پاره شده و ريشه و ساقه از آنها خارج مي شود.
نكته: 1- دانه هاي برخي گياهان عمر محدود دارند ولي بعضي دانه ها پس از گذشت هزاران سال هنوز قادر به جوانه زني هستند (مثلاً نوعي گندم)
2- نوك ريشه گياه نورسته كلاهك نام دارد از جنس بافت چوب پنبه و نقش حفاظتي دارد.
3- اولين علامت جوانه زني. ظهور ريشه ي رويان (ريشه چه) است.
- تفاوت جوانه زني ذرت و لوبيا
لوبيا ذرت

ساقه پس از جوانه زني قلاب تشكيل مي دهد
قلاب براي حفاظت از رأس ساقه
ساقه پس از خروج لپه از خاك قامت‌راست‌پيدا‌مي‌كند
لپه ها از خاك خارج مي شوند
رشد مستقيم ساقه پس از خروج از خاك ساقه‌ي‌‌جوان‌حاصل‌‌از‌جوانه‌زني‌را‌يك‌غلاف‌مي‌پوشاند
غلاف براي حفاظت
ساقه به صورت مستقيم رشد مي كند
لپه زيرزمين باقي مي ماند

رشد مستقيم ساقه در زير خاك

طول عمر گياهان
1) گياهان يك ساله:گياهي است كه در يك فصل رشد، چرخه زندگي خود (مراحل رشد رويشي- تشكيل گل و توليد ميوه و دانه) را تكميل مي كند. همه گياهان يك ساله علفي هستند.مثال: آفتابگردان - لوبيا
2) گياهان دو ساله: براي تكميل زندگي خود، دو دوره ي رويشي را پشت سر مي گذارند.مثال : هويج- جعفري- پيازها
مراحل رشد گياهان دو ساله در سال اول: ريشه و ساقه ايجاد مي كند، ساقه ي كوتاه و يك طوقه اي از برگ ها و ريشه كه عمل ذخيره مواد غذايي را دارد.
در سال دوم: از مواد غذايي ذخيره در ريشه براي توليد محور گل استفاده
مي‌كند- گلاهي- ميوه و دانه- از بين رفتن گياه

3) گياهان چند ساله: كه چند سال به زندگي ادامه مي دهند و اغلب در طول عمر خود چندين مرتبه به بار مي نشينند.
گياهان چند ساله علفي (داوودي- نرگس- رز و زنبق): موا

د غذايي را در ريشه هاي گوشتي و ساقه‌هاي زير زميني ذخيره مي كنند و ساقه هاي هوايي پس از هر دوره ي رشد از بين مي روند گاهي چندين بار در طول عمر خود گل مي دهند و گاهي مانند آگا و يك بار قبل از مرگ گل مي‌دهند.

گياهان چند ساله جويي 1-گياهان هميشه سبز (كاج- سرو- مركبات) كه در طول سال تنها تعدادي از برگ هاي خود را از دست مي دهند.
2- گياهان برگ ريز (نارون- افرا- مو) كه هر ساله همه برگ هاي خود را از دست مي دهند.
رشد ونمو

- رشد: به معني بزرگ شدن بخش هاي تشكيل دهنده يك جاندار، يا تشكيل بخش هايي در بدن يك جاندار كه مشابه بخش هاي قبلي باشد.
رشد افزايش تعداد سلول ها
افزايش برگشت ناپذير ابعاد آنها
- نمو: عبور از يك مرحله ي زندگي به مرحله ي ديگر كه همراه با تشكيل بخش هاي جديد است. مثلاً تشكيل گل روي گياهي كه فاقد گل بوده است.
- تمايز: اغلب همراه با رشد صورت مي گيرد. تمايز به معني كسب يك ويژگي جديد در يك، يا تعدادي سلول است. كسب ويژگي هاي جديد توسط يك سلول با تغييرات ساختاري و بيوشيميايي همراه است.
- مراحل رشد و تمايز 1- تكثير 2- بزرگ شدن 3- تمايز
رشد در گياهان در مناطق مرستيمي صورت مي گيرد.

مناطق مرستيمي نوك ساقه
نزديك نوك ريشه
جوانه هاي جانبي
حلقه هاي زاينده (مرستيم هايي هستند كه در ريشه و ساقه پديد مي آيند و با فعاليت خود باعث افزايش قطر ريشه و ساقه مي شوند و به استحكام و ضخامت ساقه كمك مي كنند.

رشد 1- نخستين: بيشتر شامل رشد طولي ريشه و ساقه و پيدايش شاخه ها و ريشه هاي فرعي است.
2- پسين: افزايش قطر ريشه و ساقه

ساختارهاي گياه ساختار نخستين گياه: بخش هايي از گياه كه در اثر تقسيم و رشد مرستيم هاي نخستين به وجود مي‌آيند.
ساختار پسين گياه: بخش هايي از گياه كه در پي تقسيم مرستيم هاي پسين به وجود مي آيند.

نكته:
1- رشد نخستين در همه گياهان چوبي و علفي عموميت دارد.
2- نهانزادان آوندي و اغلب تك لپه اي ها رشد قطري ندارند.
3- رشد پسين مخصوص نهانزادگان دولپه اي و بازدانگان و معدودي تك لپه اي ها است.
4- خرما جزء گياهان تك لپه است ول رشد قطري دارد.
5- بافت هاي حاصل از رشد نخستين، بافت هاي نخستين ناميده مي شود.
6- رشد قطري ساقه ها و ريشه هاي جواني كه فقط مرستيم نخستين دارند، در پي افزايش حجم سلول هاي حاصل از مرستيم نخستين به وجود مي آيد.
رشد نخستين:

مرستيم هاي رأسي كه در نزديك نوك ريشه ها و نوك ساقه ها قرار دارند با تقسيم سلولي خود باعث رشد نخستين مي شوند.
در برش طولي ريشه از پايين به بالا
كلاهك: محافظت از مرستيم نوك ريشه
منطقه تقسيم سلولي: سلول هاي مرستيمي در اين منطقه واقعند و به وسيله سلول هاي اوليه اي به نام سلول هاي بنيادي توليد مي شوند.
منطقه رشد طولي سلول ها
منطقه تارهاي كشنده (تمايز)

در برش طولي ساقه از بالا به پايين
1- منطقه مرستيمي
2- منطقه رشد زياد و تمايز كم
3- منطقه رشد كم و تمايز زياد

تفاوت هاي مرستيم رأسي ريشه و ساقه 1- فعاليت مرستيم ساقه بيشتر از مرستيم ريشه است.
2- رشد طولي در ريشه نزديك به انتها ولي در ساقه انتهايي است.
3- رشد سقه در Cm ولي ريشه در mm صورت مي گيرد.
4- مرستيم ساقه به جز در قسمت رويشي در قسمت زايشي هم دخالت دارد (گل دهي)

نكته:
1- سلول هاي جديد حاصل از مرستيم هاي رأسي در ريشه ها، ساقه ها و برگ ها به بافت هاي نخستين رويشي، زمينه اي و آوندي تمايز پيدا مي كند.
2- نوك ساقه مرستيم هاي گوناگوني دارد كه از تحول آنها برگ ها، گل ها و شاخه ها پديد مي‌آيند.
3- در كناره هاي نوك ساقه چند مركز مرستيمي فعال به نام حلقه بنيادي ديده مي شود كه از فعاليت آنها برگ ها به وجود مي آيند.
4- تشكيل يك برگ موجب مي شود كه تعدادي سلول به صورت مرستيمي در كنار آن پديد آيد كه مرستيم هاي جانبي يا كناري خوانده مي شود كه ممكن است خاستگاه جوانه هاي جانبي مولد شاخه ها باشند.
5- منشأ ريشه هاي فرعي لايه ريشه زا است (در نهانزادان آوندي آندودرم است)
رشد پسين:
رشد پسين مربوط به فعاليت مرستيم هاي پسين است كه از ويژگي هاي بارز گياهان چوبي است. با اين حال اين نوع رشد در بعضي از بخش هاي گياهان علفي، مانند ريشه ي هويج نيز ديده مي شود.

انواع مريستم هاي پسين 1- كامبيوم چوب پنبه ساز
2- كامبيوم آوندساز
كامبيوم چوب پنبه ساز كامبيوم آوندساز
- مرستيم پوست‌ يا لايه زاينده چوب پنبه-‌ پوست ‌است - مرستي

م پسين استوانه مركزي يا لايه زانده چوب- آبكش‌ است
- به صورت نيم حلقه هايي در پوست ريشه و ساقه است - به صورت دايره در برش عرضي استوانه در طرح فضايي در استوانه مركزي ريشه‌و‌ساقه‌است
- سلول هاي اين لايه از خارج بافت چوب پنبه و از داخل پارانشيم هاي پوستي به وجود مي آورد - سلول هاي اين لايه در سمت خارج بافت هاي آبكشي پسين و در سمت داخل بافت هاي چوبي پسين را به وجود مي آورند
- باعث افزايش قطر پوست مي شود - باعث افزايش قطر استوانه مركزي مي شود
جايگاه مشخصي ندارد (در زير اپيدرم يا بخش هايي از پوست) - اين آوند چوب و آبكش اوليه به وجود مي آيد (در زير پوست)
فعاليت آن هميشگي نيست فعاليت آن هميشگي است
نكته
1- كامبيوم چوب پنبه ساز وقتي تشكيل مي شود كه در نتيجه ي رشد قطري ساقه، پوست از بين برود.
2- فعاليت كامبيوم آوندساز تنها منجر به توليد عناصر آوندي نمي شود، بلكه همراه آوندها، انواع سلول هاي پرانشيمي، سلول هاي همراه و بافت هاي نگهدارنده را نيز به وجود مي آورد.
3- ضخامت چوب پسين خيلي بيشتر از آبكش پسين است.

4- چوب پسين يك درخت بخش عمده تنه اصلي گياه را شامل مي شود.
5- آبكش هاي پسين- پارانشيم هاي پوستي و كامبيوم چوب پنبه ساز و چوب پنبه پوست درخت را تشكيل مي دهند.
6- در فعاليت كامبيوم آوند ساز لايه هايي كه به كامبيوم نزديك ترند جوان ترند.
7- سلول هاي كامبيوم در راستاي شعاع ساقه و ريشه نيز تقسيم مي شوند و موجب افزايش قطر حلقه زاينده مي شوند.

8- سلول هاي اوليه كه در سمت خارج ساخته مي شوند ما در آبكش و سلول هاي اوليه كه در سمت داخل ساخته مي شوند ما در چوب نام دارند و تا زماني كه تمايز حاصل نكرده اند قدرت تقسيم دارند.
9- با پيدايش بافت هاي چوب پنبه در سطح خارجي ريشه و ساقه و نفوذ ناپذير بودن اين بافت، تبادلات گازي بين محيط و اين اندام ها متوقف مي شود. به همين دليل با پيدايش بافت چوب پنبه در پوست، تشكيلاتي به نام عدسك به صورت برجستگي هايي درا ين اندام ها به وجود مي آيد. عدسك شامل سلول هاي كروي است كه از فضاي بين سلول ها تبادلات گازي امكان پذير است.
حلقه هاي ساليانه در تنه درختان: در مناطق معتدل چوب هاي پسين برحسب اينكه در بهار پاييز به وجود آيند از نظر ويژگي هاي ريختي متفاوتند. چوب هاي بهاري نسبت به چوب هاي پاييزي قطر بيشتر دارند و درشت تر و روشن ترند.
با شمارش دو ابر تيره و روشن مي توان سن گياه را مشخص كرد، يك حلقه تيره و يك حلقه روشن مجموعاً يك سال عمر گياه است.
ترتيب لايه ها در ساقه يك گياه دو ساله چوبي از خارج به داخل:
چوب پنبه كامبيوم چوب پنبه ساز پوست آبكش نخستين آبكش سال اول آبكش سال دوم كامبيوم آوندي
مغز چوب نخستين چوب سال اول  چوب سال دوم
مرستيم رأسي- تقسيم و تمايز سلولي- بافت هاي نخستين- گياه علفي

تمايز كامبيوم چوب پنبه ساز و كامبيوم آوندي بافت هاي پسين گياه چوبي
نمو
ژن ها نمو گياهان و جانوران را هدايت مي كنند. در طي فرايند تمايز برخي از ژن هاي سلول فعال شده و ويژگي هاي تخصصي در آن سلول ايجاد مي شود. سلول هاي مختلف با فعال كردن ژن هاي متفاوتي از مجموعه ژني خود انواع متفاوتي از سلول هاي تخصص يافته به وجود مي آيد.
نمو در گياهان نمو در جانوران
پيوسته ناپيوسته

برگشت پذير برگشت ناپذير
بسياري از سلول هاي گياه بالغ مي توانند همه ژن هاي خود را فعال كنند همگام با نمو، دسته اي از ژن ها كه كنترل كننده‌ي تمايز هستند غيرفعال مي شوند
- به طور مداوم با مرستيم هاي خود سلول هاي جديد به وجود مي آورند و اين سلول ها تمايز پيدا مي كنند - تمايز پس از بلوغ متوقف مي شود
گياه معمولاً در طول زندگي به نمو ادامه مي دهد
مراحل نمو در گياهان كمتر مراحل نمو در جانوران بيشتر
مدت زمان نمو كمتر مدت زمان نمو بيشتر
بعد از نمو رشد دارند بعد از نمو رشد نمي كنند
- بسياري از سلول هاي گياه بالغ مي توانند همه ژن هاي خود را فعال كنند. چنين سلول هايي تقسيم مي شوند و توده هايي از سلول هاي تمايز نيافته به نام كالوس توليد مي كنند (تمايز زدايي انجام مي دهند) تمايز پيدا مي كنند- صورت گياه بالغ نمو مي كنند.
فن كشت بافت
هدف: براي روياندن گياهان جديد از بافتي كه تمايز زدايي انجام داده است.
پايه و اساس: قرار دادن يك قطعه از بافت گياهي روي يك محيط كشت سترول (استريل). توده ي سلول هاي تمايز نيافته پس از رشد و تمايز، سرانجام به گياهاني تبديل مي شوند كه از نظر ژنتيكي هم از گياه مادر هستند.
موارد استفاده: براي تكثير گياهان از جمله گياهان زينتي ارزشمند (اركيده)- گياهان گلداني و درختان ميوه براي ايجاد گياهان داراي ويژگي هاي جديد

هم جوشي پروتوپلاست
هدف: براي ايجاد گياهان دو رگه (هيبريد) اطلسي- سيب زميني و هويج
مواد شيميايي: مثل(Ca) يا شوك الكتريكي باعث هم جوشي در پروتوپلاست مي شود.
اگر دو پروتوپلاست متعلق به گياهان گونه هاي مختلف باشند حاصل هم جوشي يك سلول دو رگ خواهد بود.
گياه بالغ دو رگ- در محيط كشت مناسب
پروتوپلاست: سلول گياهي است كه ديواره سلولي آن را با كمك آنزيم ها (آنزيم پكتينار) يا روش‌هاي مكانيكي (كاربرد پرتو) جدا كرده اند.اد گياهان مطلوب.
مراحل كار: ابتدا وارد كردن ژن هاي دلخواه به سلول هاي يك گياه- سلول هايي كه از نظر ژنتيكي تغيير يافته اند- با كمك فن كشت بافت- گياه بالغ
نكته:
1) روش هاي بسازي گياهان شامل كشت سلول، بافت و اندام گياهي
هم جوشي پروتوپلاست ها
مهندسي ژنتيك

2) سلول هاي تمايز نيافته در كشت بافت براي ايجاد شاخه به سيتوكينين نياز دارند زيرا توده ي سلولي تمايز نيافته در كشت بافت فاقد ريشه است (منبع طبيعي سيتوكينين ريشه است).
3) ايجاد گياه كامل از قطعات گياهان در كشت بافت، نيازمند افزودن هورمون هاي گياهي براي تمايز مناسب آن هاست.
در درجه ي نخست ما به منظور تحريك تشكيل توده هاي سلولي تمايز نيافته، اكسين ها و سيتوكينين ها به محيط كشت اضافه مي شوند. در مرحله ي بعد، مقادير زيادي از اكسين ها و مقدار اندكي از سيتوكينين ها به محيط كشت اضافه مي شود اين امر باعث تحريك تشكيل ريشه مي شود. سپس مقدار اندكي از اكسين ها به همراه مقادير بالايي از سيتوكينين ها به محيط كشت اضافه مي‌شود. اين امر باعث تحريك تشكيل شاخه مي شود.
تنظيم رشد و نمو گياهان:
رشد در گياهان نيز مانند ساير جانداران شامل 1- تقسيم سلولي
2- افزايش ابعاد سلول ها

متابوليسم در گياهان فتوسنتز: براي تشكيل همه كربوهيدرات ها نيازمند دو ماده خام آب روي اكسيد كربن است.

تنفس: گياهان براي عمل تنفس به اكسيژن نياز دارند.
.

اكسيژن+ هيدرات كربن فتوسنتز آب+ دي اكسيد كربن
عناصر مورد نياز گياه 1- اكسيژن
مورد استفاده: تنفس سلولي

منبع تأمين 1- در ساقه ها و برگ ها: از هوا

2- در ريشه ها: از هواي موجود در فضاي ذرات خاك

2- آب مورد استفاده: ماده اوليه فتوسنتز
منبع تأمين: آب توسط ريشه از خاك جذب مي شود

3- دي اكسيد كربن مورد استفاده: ماده اوليه فتوسنتز
منبع تأمين: از طريق روزنه هاي برگ از هوا جذب مي شود.

4- يون ها و املاح معدني 1- نيتروژن : در ساختار پروتئين، اسيدهاي نوكلئيك- كلروفيل-ATP و كوآنزيم و موجب رشد گياهان سبز مي شود.
2- فسفر : در ساختار ADP,ATP، اسيدهاي نوكلئيك، فسفوليپدها، غشاهاي سلولي و برخي كوآنزيم ها
3- پتاسيم جهت انتقال فعال، فعاليت آنزيم ها
تعادل اسمزي، باز شدن روزنه

نكته: 1- اگر خاك اطراف ريشه فشرده شود يا از آب اشباع گردد، معمولاً ريشه ها به علت كمبود اكسيژن مي ميرند.
2- عوامل تنظيم كننده رشد و نمو در گياهان عوامل دروني  هورمون ها
عوامل محيطي نور و دما

هورمون هاي گياهي
هورمون ماده اي شيميايي است كه در يك محل از بدن جاندار توليد و از آنجا به سوي محل ديگري حركت مي كند و در آنجا باعث ايجاد پاسخ مي شود. اما در گياهان ممكن است محل توليد و اثر هورمون يكي باشد.
چون هورمون هاي گياهي بعضي باعث تحريك رشد و بعضي باعث

بازدارندگي رشد مي شوند به آنها «تنظيم كننده هاي رشد» مي گويند مهمترين عامل تنظيم رشد و نمو در گياهان وجود تعادل ميان هورمون هاست.
هورمون هاي گياهي 1- محرك هاي رشد: شامل اكسين ها- ژيبرلين ها- سيتوكينين ها
در فرايندهايي مانند تقسيم سلولي، طويل شدن سلول ها، پيدايش اندام ها و تمايز ذخالت دارند.
2- بازدارنده هاي رشد: شامل اتيلن و آسبيزيك اسيد كه عمل آنها در مقابل محرك هاي رشد است.

نكاتي در مورد هورمون ها:
1- اكسين باعث پديده نورگرايي (فتوتروپيم) يعني رشد يا خميدگي

ساقه به سمت منبع نور مي‌شود.
علت: اكسين باعث انعطاف پذيري ديواره هاي سلولي و طويل شدن سلول ها مي شود، در سمت تاريك اكسين بيشتر انباشته مي شود (نور باعث تجزيه اكسين مي شود) پس در سمت تاريك اكسيژن بيشتر و خميدگي بيشتر و باعث خميدگي ساقه به سمت مخالف (سمت نور) مي شود.
2- تنها اكسين طبيعي فعال اسيدانول استيكIAA است و ساير اسيدهاي آلي كه نظير اكسين عمل مي كنند به آن تبديل مي شوند.

3- منبع توليد اكسين انتهاي ساقه است ولي اثر آن در قسمت پايين تر ظاهر مي شود.
4- اكسين باعث چيرگي رأسي مي شود، يعني اثر بازدارندگي روي رشد جوانه هاي جانبي و رشد جوانه انتهاي مي شود.
5- موقع هرس كردن گياهان منبع اكسين حذف پس اثر ممانعت روي جوانه هاي جانبي برداشته و باعث بر شاخ و برگ شدن گياه مي شود.