Лекции читают ст.преп. Е.А. Лабунская и с.н.с. Г.В. Кочетова
Лекции по данному спецкурсу сопровождаются практикумом (лето после 4 курса).
Курс посвящен фундаментальным процессам в жизни растения – морфогенезу, дифференцировке и реализации онтогенетических программ. Физиология роста и развития растений в настоящее время является одной из наиболее бурно развивающихся областей на стыке физиологии растений, молекулярной биологии, генетики. Значительная часть спецкурса освещает аспекты фитогормональной регуляции роста и развития, отдельно рассмотрены вопросы перекрестных гормональных сигналов. Также в курсе последовательно разбираются онтогенетические программы, реализуемые в ходе жизненного цикла – от прорастания семени до образования плодов и покоя семян и регуляторные факторы, определяющие протекание этих процессов. Особое внимание уделено фоторецепции и фотопериодической регуляции онтогенеза, этим вопросам посвящена отдельная часть курса.
Общие закономерности и особенности роста и развития растений. Определение понятий роста и развития растений. Рост растений: его особенности, свойства (ритмичность, корреляция, полярность, регенерация), основные характеристики (критерии роста, ростовые кривые, определение скорости роста). Онтогенез, жизненный цикл и чередование поколений у покрытосеменных растений: формирование и развитие гаметофита и спорофита. Этапы роста растений и молекулярные механизмы, контролирующие их прохождение. Ритмы роста растений. Эндогенные и экзогенные ритмы. Покой относительный, вынужденный и органический. Способы прерывания покоя: стратификация, скарификация и химические агенты. Фазы роста клеток и органов. Фитогормоны как ключевые факторы, контролирующие рост и развитие растений. Общие принципы рецепции и передачи сигнала, и последующей реализации генетической информации.
Клеточные основы роста и развития растений. Клеточные процессы и молекулярные механизмы, обеспечивающие рост и развитие растений. Особенности деления клеток растений, лежащие в основе морфогенеза и развития. Клеточный цикл, его этапы и молекулярные механизмы регуляции его прохождения. Особенности митотического цикла клеток растений. Деление растительной клетки, формирование фрагмопласта и клеточной стенки. Фаза роста клеток растяжением. Факторы, определяющие переход клеток от деления к растяжению. Механизмы увеличения объема клетки и роста клеточных стенок. Роль активных форм кислорода в росте растяжением и концевом типе роста растений. Субклеточная локализация и механизм образования активных форм кислорода. Ультраструктурные и биохимические особенности растягивающихся клеток. Фаза дифференциации клеток. Регуляция процессов дифференциации. Относительная обратимость роста клеток. Тотипотентность растительных клеток. Дедифференциация. Детерминация. Полиплоидия, политения и амплификация. Эндоредупликация. Старение клеток. Особенности обмена веществ стареющих клеток. Структурные изменения. Обратимость старения. Гипотеза пусковых механизмов старения.
Фитогормональная регуляция роста и развития растений. Классические (ауксины, цитокинины, гиббереллины, этилен, абсцизовая кислота) и новые (брассиностероиды, стриголактоны, салициловая кислота, жасмоновая кислота) фитогормоны растений и их роль в процессах роста и развития растений. Биосинтез фитогормонов. Методы исследования путей биосинтеза. Обратимая и необратимая инактивация фитогормонов. Внутритканевая и внутриклеточная локализация фитогормонов. Механизмы транспорта фитогормонов. Рецепция фитогормонов и молекулярные механизмы передачи гормонального сигнала. Методы идентификации сигнальных путей. Транскрипционные и не-геномные гормональные ответы. Дифференциальная активация генов гормонами. Общий механизм молекулярного действия ряда фитогормонов. Взаимное и перекрестное действие фитогормонов, антагонизм. Гормональные и метаболические аспекты ризогенеза и побегообразования. Фитогормоны и стресс. Ретарданты и другие синтетические регуляторы роста растений. Применение регуляторов роста в растениеводстве. Коммерческое применение фитогормонов для регуляции роста и развития растений. Применение фитогормонов для решения задач биотехнологии.
Эндогенные механизмы развития отдельных органов. Гормональная регуляция онтогенетических программ. Эмбриогенез. Фазы эмбриогенеза на примере двудольных. Закладка апикально-базальной оси зародыша. Разметка корневой и побеговой меристем. Закладка семядольных листьев и разметка проводящей системы. Развитие зародышевого корешка. Роль фитогормонов в регуляции морфогенеза на разных стадиях эмбриогенеза. Особенности эмбриогенеза у однодольных, голосеменных, споровых. Покой и прорастание семян. Эндогенные и внешние факторы, контролирующие покой семян и выход из него, взаимодействие гормонов при прорастании семян. Меристемы растений. Структура и функционирование. Роль фитогормонов в регуляции пролиферативной активности меристем. Тропизмы растений. Роль гормональных факторов в тропических реакциях. Регуляция роста и развития корня. Формирование архитектуры корневой системы, роль фитогрмонов в этом процессе. Рост и развитие побега. Формирование побеговой системы у травянистых и древесных растений. Развитие кроны, роль гормональных факторов в этом процессе. Фитогормональные сигналы между побегом и корнем и их роль в регуляции ветвления. Регуляция роста и развития листа. Закладка листовых примордиев, роль ауксина в разметке проводящей системы листа. Роль гормональных факторов в формировании морфологических особенностей листьев. Развитие сложного листа. Стадии развития и созревания плодов. Роль гормонов в формировании плодов и их созревании. Климактерические и неклимактерические плоды – две различные стратегии при созревании. Сезонность в жизни растений. Роль гормональных факторов в регуляции листопада, перехода в состояние физиологического покоя, в образовании подземных зимующих органов.
Регуляция роста и развития растений светом и биологическими часами. Фитохромы: строение, фотопревращение, сигналинг, физиологические ответы. Криптохромы: строение, фотопревращение, сигналинг, физиологические ответы. Фототропины: строение, фотопревращение, сигналинг, физиологические ответы. Рецептор УФ-В: строение, фотопревращение, сигналинг, физиологические ответы. Фотоповреждающее действие ультрафиолета: биомолекулы - основные мишени, фотохимические реакции, репарация повреждений, фотолиазы. Биологические часы: фундаментальные признаки, принцип устройства, основные компоненты часов у растений, примеры циркадных физиологических процессов. Фотопериодическая регуляция цветения: история изучения, типы фотопериодической чувствительности у растений, флоральный индуктор, схема регуляции цветения у ДДР и КДР.
Составители: Лабунская Е.А., Кочетова Г.В.
Скачать эту программу,
Вопросы экзаменационных билетов.