Lebenszyklus, Prozesse & Eigenschaften

Pflanzenentwicklung - Umweltkontrolle der Entwicklung

Umweltkontrolle der Entwicklung

Die Reifungsrate und der Zeitpunkt des Übergangs zum Die Fortpflanzungsphase wird manchmal von internen Kontrollen gesteuert und ist daher relativ unempfindlich gegenüber der Umwelt , vorausgesetzt, die Bedingungen sind im Allgemeinen günstig für das Wachstum. Häufig wird die Entwicklungsrate jedoch stark von wiederkehrenden Zyklen in der Umwelt beeinflusst, insbesondere von der Temperatur und der Tageslänge. In der Tat stellen diese Zyklen einen Zeitplan für die Pflanze , wodurch Einstellen der Blüte, Fruchtkörper, und seed Zerstreuung der Jahreszeit und die Chancen für eine erfolgreiche zunehmende Ausbreitung .

Die Kontrolle der Entwicklungsrate durch die Temperatur ist besonders bei vielen krautigen Pflanzen in gemäßigten Klimazonen offensichtlich. Wie bereits erwähnt, müssen diese Pflanzen häufig kalt sein, entweder als Samen oder als junge Pflanzen, bevor sie mit der Blütenproduktion beginnen können. Andernfalls durchlaufen sie eine übermäßig lange Periode von Blatt- oder vegetativem Wachstum. Nach der Kälteerfahrung, die künstlich gegeben werden kann, soll die Pflanze gewesen seinvernalisiert oder in den Federzustand gebracht. Wiederum ist die Antwort einer Bestimmung ähnlich, da der erreichte Zustand durch nachfolgende Zellteilungen übertragen wird. Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass die Vernalisierung eine anhaltende Veränderung des Metabolismus apikaler Zellen und ihrer Derivate hervorruft.

Der jährliche Zyklus der wechselnden Tageslänge bietet offensichtlich die besten alle „Uhren“ für die Regulierung der Pflanzenentwicklung . Die Auswirkung der Tageslänge (oder vielmehr der Dauer kontinuierlicher Dunkelheit) auf den Übergang zur Blüte ist Teil des allgemeinen Phänomens vonPhotoperiodismus . Bestimmte Pflanzen, Kurztagpflanzen genannt, wachsen vegetativ, wenn die Nächte kürzer als ein kritischer Mindestzeitraum (Tage lang) sind. Die Exposition gegenüber längeren Nächten (kurze Tage) beschleunigt jedoch die Entwicklung und führt zu einer frühen Blüte. Umgekehrt entwickeln sich Langtagspflanzen während täglicher Zyklen mit mehr als einem Minimum an Dunkelheit (Tage kurz) sehr langsam zur Blüte und werden durch Exposition gegenüber kurzen Nächten (Tage lang) beschleunigt. Andere Pflanzen benötigen entweder Tage mittlerer Länge für die Blüte oder reagieren auf eine Folge verschiedener Photoperioden.

Das Blatt und nicht die Stammspitze ist das Lichtempfangsorgan bei der photoperiodischen Reaktion, obwohl an der Spitze nachfolgende Entwicklungsänderungen auftreten. Wie bei der Vernalisierung beeinflusst die Photoperiode zweifellos den Metabolismus der bekannten Pflanzenhormone und beeinflusst so viele andere Entwicklungsreaktionen außer der Blüte. Der Einfluss der Beleuchtungsdauer auf den Kohlenhydrathaushalt der Pflanze kann ebenfalls wichtig sein. Die Auswirkungen der Ernährung auf die Blüte sind bei vielen Arten bekannt , beispielsweise bei bestimmten Obstbäumen .

Unabhängig davon, ob Umweltfaktoren den Übergang in den Fortpflanzungszustand einer Pflanze beeinflussen oder nicht, muss der Übergang als Teil der allgemeinen Entwicklung von der Jugend bis zur Reife angesehen werden: In diesem Sinne ist die Blüte keine radikale Alternative zum vegetativen Wachstum, sondern ihr Höhepunkt. An der blühenden Spitze werden jedoch völlig neue Organtypen produziert, vermutlich unter dem Einfluss von Genen, die während des vegetativen Wachstums inaktiv sind.

Saisonale Anpassungen

Bestimmte Pflanzen sind mehrjährig und überleben von Jahr zu Jahr, indem sie ihr Wachstum an den Verlauf der Jahreszeiten anpassen oder das Wachstum in ungünstigen Zeiten wie dem Winter oder einer Trockenzeit ganz aussetzen.

In der gemäßigten Zone hört das Wachstum in den Trieben von Holzpflanzen kurz vor Beginn des Winters auf und ruht sich aus Knospen werden gebildet, undLaubbäume verlieren ihre Blätter. Die ruhende Knospe besteht aus einer kurzen Achse, wobei die Stielspitze von modifizierten, nicht expandierten Blättern umgeben ist, die den Stiel insbesondere vor dem Austrocknen schützen. Die Zellen zeigen eine ausgeprägte Frostbeständigkeit, ähnlich der des Embryos des Samens. Entsprechende Veränderungen treten bei krautigen Pflanzen auf, bei denen bei der Vorbereitung auf den Winter die Luftteile vollständig absterben und geschützte Organe an oder unter der Bodenoberfläche zurückbleiben können.

Das Wachstum hört manchmal sogar unter günstigen Bedingungen aufgrund innerer Veränderungen in der Pflanze auf. Dies gilt für einige Bäume, die im Hochsommer nicht mehr wachsen. Der Übergang in die Winterruhe wird jedoch häufig durch die Verkürzung der Tageslänge am Ende der Vegetationsperiode gesteuert; Bei einigen Pflanzen spielt auch eine sinkende Nachttemperatur eine Rolle. Die meisten Bäume in gemäßigten Zonen hören auf zu wachsen und bilden ruhende Knospen, wenn die Tageslänge unter ein kritisches Minimum fällt.

Photoperiodic Kontrolle scheint die Bildung von Inhibitor beinhalten Verbindungen . ImBirken zum Beispiel nimmt das Blatt das tageslange „Signal“ wahr und überträgt hemmende Materialien an die Spitze, wodurch das Wachstum gestoppt und die Bildung einer ruhenden Knospe induziert wird. Das Ruhehormon,Abscisinsäure kann an dieser Reaktion und auch am Verschluss der Stomata als Reaktion auf Wasserstress und im Blatt beteiligt seinAbszision (die Trennung des Blattes von der Pflanze); Unter Wissenschaftlern wird viel darüber diskutiert, welche Rolle dieses Hormon bei der Abszision spielt, wenn überhaupt. Andere Signalhormone wie Indol-3-essigsäure (ein Auxin ) und Ethylen scheinen eine bedeutendere Rolle bei der Blattabszision zu spielen.

Der Knospenbruch bei bestimmten Bäumen wird durch die Photoperiode gesteuert, wobei das Wachstum in den verlängerten Frühlingstagen wieder aufgenommen wird. Lichtempfindliche Organe sind wahrscheinlich die jungen Blätter in den Knospenschuppen. Manchmal hängt der Knospenbruch nur von Temperaturerhöhungen ab, die im Frühjahr auftreten, wie bei bestimmten Pflanzen des mediterranen Klimas.

The resumption of development in buds may result from a change in the balance of growth-inhibiting substances, such as abscisic acid, and growth promoters, notably the gibberellins. Buds can be caused to open prematurely by gibberellin treatment, which, as in the case of vernalization, can sometimes replace a cold experience; moreover, the gibberellin content in the buds of certain woody plants increases during chilling. Other hormones are probably also involved, however, for budbreak in plants such as the grapevine can be promoted by cytokinins, the plant cell-division factors.

An important general feature of adaptive periodicities is that the developmental changes anticipate the conditions for which they will ultimately provide the appropriate physiological or morphological adjustment. The ability of plants to utilize environmental indicators such as temperature and day-length changes is vital for the survival of plants. The production of such adaptive devices is made possible by the state of continuous embryogeny, already stressed as one of the most important characteristics of plant growth.