Биғара Т.С.

СБОРНИК ЛЕКЦИИ

По дисциплине «Физиология растений»

Шымкент- 2011 г.

Ф.7.11- 18

Министерство образования и науки Республики Казахстан

южно-казахстанский государственный университет им.м.ауезова

Кафедра Биотехнологии

Бигара Т.С.

Сборник лекции по дисциплине

«Физиология растений»

( Для студентов специальности 050701-«Биотехнология» )

Ш ымкент- 2011г.

УДК________

ББК _________

Бигара Т.С. Физиология растений: Сборник лекции - Шымкент: Южно- Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова, 2011. - 92 с.

ISBN_________

Учебное пособие предназначено для студентов дневной и заочной формы обучения специальности 050701- «Биотехнология»

Краткая аннотация.

Рецензенты:

1. Ведущии научный сотрудник ЮЗНИИЖиР., к.б..н., доцент Сарсенбаев Н.

2. Старший преподаватель кафедры биотехнологии, к.с.х.н. Саденова М.К.

Учебное пособие рекомендовано к изданию учебно-методическим советом ЮКГУ им. М.Ауезова,

протокол № ___ от «____» _______ 2011 г.

© Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова

Содержание

Введение Лекция № 1. Физиология растительной клетки. Основные структурные элементы растительной клетки. Основные физиологические функции структурных компонентов клетки. Раздражимость и реституция клетки. Репликация, транскрипция и трансляция. Лекция № 2. Регуляции ферментативной активности в клетке. Поступление воды в клетку. Поступление ионов в клетку. Лекция № 3. Водный обмен. Значение воды для растения. Водный обмен растительных клеток. Формы почвенной влаги. Формы воды в клетке растении. Поглощение воды из почвы. Корневая система как орган поглощения воды. Лекция № 4. Водный обмен. Транспирация. Лист как орган транспирации. Особенности водного обмена у растений разных экологических групп. Гигрофиты, мезофиты, ксерофиты. Лекция № 5. Фотосинтез. Значение фотосинтеза. Строение листа как органа фотосинтеза. Пигментные системы. Хлорофиллы. Фикобилины. Каротиноиды. Световая стадия фотосинтеза. Поглощение света и возбуждение хлорофилла. Нециклический и циклический транспорт электронов. Лекция № 6. Темневая фаза фотосинтеза. Химизм реакций цикла Кальвина и цикл Хетча-Слэка. Фотосинтез по типу толстянковых (суккулентов). Фотодыхание. Влияние внутренних и внешних факторов на фотосинтез. Значение фотосинтезирующих организмов для биосферы Лекция № 7. Дыхание растений. Субстраты дыхания. Оксиредуктазы. Гликолитический путь. Лекция № 8. Апотомический путь. Прямое окисление сахаров. Дыхательная электронтранс-портная цепь и окислительное фосфорилирование. Влияние внешних и внутренних факторов на дыхание. Взаимосвязь дыхания с другими процессами обмена. Лекция № 9. Гетеротрофный способ питания у растений. Транспорт веществ по растению. Обмен веществ у растений. Лекция № 10. Минеральное питание растений. Почва как источник питательных веществ. Содержание минеральных элементов в растениях. Физиолого-биохимическая роль основных элементов питания. Содержание углерода и азота. Лекция № 11. Содержание фосфора, серы, калия, кальция, магния, кремния. Микроэлементы. Применения удобрения. Лекция № 12. Рост и развитие растений. Особенности роста клеток. Этапы онтогенеза высших растений. Дифференцировка и рост растений. Регенерация у растений. Кинетика ростовых процессов. Лекция № 13. Рост и развитие, движение растений. Влияние факторов внешней среды на рост растений. Фитогормоны. Верхушечный рост. Ростовые движения. Тургорные обратимые движения.

Лекция № 14. Устойчивость растений. Физиология стресса. Засухоустойчивость и устойчивость к перегреву. Устойчивость растений к низким температурам. Устойчивость к недостатку кислорода. Солеустойчивость, Газоустойчивость, Радиоустойчивость. Лекция № 15. Устойчивость растений к патогенам. Группы патогенов. Сигнальные системы. Механизмы защиты. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Введение

Физиология растений – это наука о процессах, происходящих в растительном организме: почвенное, воздушное и гетеротрофное питание, синтез, транспорт и распад веществ, рост и развитие, движения растений, взаимодействие с патогенами, реакции на неблагоприятные факторы внешней среды. Физиология растений занимается процессами, происходящими на разных уровнях организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и биоценотическом. Однако надо всегда иметь в виду, что в растении все процессы на любом уровне организации взаимосвязаны. Изменение какого-либо процесса сказывается на всей жизнедеятельности организма. Кроме того, надо учитывать следующие факторы: растения являются продуктом длительной эволюции, в ходе которой изменялись строение и обмен веществ растений под влиянием изменяющихся условий внешней среды, растительный организм неотделим от внешней среды, которая в значительной мере влияет на обмен веществ в растении, растительный организм развивается в течение всей своей жизни. При изучении растительного организма возможны два подхода. Первый – это переход от высокого уровня организации к более низкому. Большое значение при этом имеет разработка модельных систем, применение которых открывает новые возможности исследования растений. Так, например, использование изолированных протопластов привело к большому прогрессу в выяснении процессов проникновения и размножения вирусов в клетках растений. Однако для того, чтобы понять закономерности жизнедеятельности целого растения, этот подход недостаточен. Поэтому применяется и иной путь – переход от изучения процессов на низком уровне организации к более сложному. Изучение закономерностей жизнедеятельности растений является теоретической основой для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур и, в дальнейшем, создания промышленных установок по производству продуктов питания, материалов и топлива.

Целью преподавания физиологии растений является освещение современного состояния знаний об общих закономерностях жизнедеятельности растений, выявление взаимосвязи основных биологических процессов между собой, а также зависимости этих процессов от условий внешней среды. Растение – это фототрофный организм, ведущий прикрепленный образ жизни. Этим определяются такие уникальные особенности жизнедеятельности растений, как автотрофность не только в отношении углерода, но и других минеральных элементов, характер роста и развития. Студенты должны знать строение и функции органоидов растительных клеток, сущность и механизмы световой и темновой фаз фотосинтеза, пути окисления дыхательных субстратов, фотосинтетическое и окислительное фосфорилирование, физиологическую роль минеральных элементов и их метаболизм в растениях, механизмы поступления в клетку и передвижения по растению воды, минеральных элементов, закономерности роста и развития растений, физиологические основы устойчивости растений. Следует обосновать значение физиологии растений как теоретической основы для системы приемов, направленных на повышение продуктивности растений, улучшение качества сельскохозяйственной продукции, а также ее связь с биотехнологией. Культивирование изолированных клеток, тканей, органов растений, применявшееся для изучения физиологических функций на клеточном u1080 и тканевом уровне, постепенно развилось в одно из приоритетных направлений физиологии растений, которое затем стало теоретической и методической основой биотехнологии растений. Студенты должны получить представление о принципах культивирования растительных клеток in vitro и о возможностях их использования в биотехнологии растений. Студенты должны уметь применять полученные знания для дальнейшего повышения уровня теоретической подготовки, а также в практической деятельности. Для этого необходимо приобрести навыки проведения экспериментов по изучению основных физиологических процессов. Для изучения физиологии растений необходимы знания по химии, физике, биохимии, генетике, молекулярной биологии. Знания по физиологии растений используются при изучении биотехнологии растений, экологической биотехнологии, пищевой биотехнологии, генетической инженерии.

Место физиологии растений в системе биологических дисциплин. Физиология растений относится к биологическим, теоретическим наукам, является отраслью экспериментальной ботаники, которая в XIX в. выделилась в самостоятельную науку. В разное время на базе физиологии растений сформировались вирусология (1902 г.), агрохимия (1910 г.), химия гербицидов и стимуляторов роста (1925 г.), микробиология (1930 г.), биохимия (1930 г.). Физиология растений тесно связана с биохимией, биофизикой, микробиологией, цитологией, генетикой, молекулярной биологией, химией, физикой, использует современные методы химии, физики, математики, кибернетики. Успешное развитие биохимии способствует изучению обмена веществ и энергии растений на субклеточном и молекулярном уровнях. Трудно устано-вить границы между отдельными биологическими науками, науками о жизни. Однако прежде всего физиология растений обеспечивает необходимую интеграцию всех биологических значений на уровне целого растения и ценоза, в этом ее особая роль в системе биологических наук.

Как фундаментальная область знаний физиология растений служит также теоретической основой биотехнологии и биоинженерии растений.