Рост растений

Опыт Вента.

Опыт Вента.
А – удаление верхушек проростков и помещение их на агар; Б – нарезка агара на мелкие блоки, которые накладывали на одну сторону декапитированных проростков; В – изгибание проростка в сторону, противоположную той, на которой находился агаровый блок

Венту удалось извлечь из срезанных верхушек проростков злаков хотя и малые, но достаточные для дальнейших исследований количества ростового гормона. Для этого он ставил срезанные верхушки колеоптилей на тонкую пластинку из агар-агара, которая впитывала в себя выделяемое ими вещество. Разрезая пластинку на мельчайшие кубики, Вент обнаружил, что каждый из них, будучи наклеен на лишенные верхушек проростки, вызывает вытягивание последних.

Венту удалось выяснить, что извлеченный из верхушек проростка ростовой гормон представляет собой довольно стойкое вещество, не разрушающееся даже при кипячении. Действие гормона Вент объяснял тем, что он размягчает оболочки клеток и таким образом облегчает их растяжение. Последующие исследования показали, что не только верхушка проростка, но и кончик корня также выделяет этот гормон.

Ростовой гормон затем обнаружили не только в различных частях растений, но и в некоторых выделениях человеческого организма (слюна, моча). Голландскому химику Ф.Кеглю удалось выделить этот гормон из мочи в чистом кристаллическом виде. Это вещество получило название ауксина (от греч. расти).

Удалось определить и химическую природу ауксина. Оказалось, что он имеет состав С₁₈Н₃₂О₅ и представляет собою одноосновную кислоту. Кегль установил также, что такое же действие, как и ауксин, на растение оказывает b-индолил-уксусная кислота (гетероауксин), а также ряд других органических соединений.

Это исследование открыло путь к постановке новых опытов с растениями. Опыты показали, что фототропические изгибы растущих побегов обусловливаются неравномерным распределением ростового гормона между освещенной и теневой сторонами стебля. Ток гормонов, распространяющийся от верхушки побега к его основанию, отклоняется к теневой стороне и вызывает здесь усиленный рост клеток в длину, что ведет к искривлению стебля в сторону света.

Причины такого отклонения тока гормонов стали понятными в свете проведенных Браунером и Бюннингом исследований распределениия электрических потенциалов в освещенном стебле. Освещенная сторона растительного органа становится электроотрицательной, а затененная – электроположительной, поэтому ионы раствора гормона, несущие отрицательный заряд (слабая кислота), перемещаются к затененной стороне.

Исследования Н.Г. Холодного показали, что один и тот же ростовой гормон выделяется и верхушками стебля и кончиками корней, но при этом гормон оказывает на зоны роста стебля и корня противоположное воздействие: он ускоряет процессы роста стеблевых клеток и тормозит процессы роста клеток корня.

В свете этого исследования стали понятными причины противоположного характера геотропических реакций корня и стебля, если считать, что гормон накапливается в нижних частях растения. Усиливая рост клеток лежащей на земле стороны стебля, он вызывает положительный геотропический изгиб: растущая часть стебля загибается вверх. В горизонтально лежащем корне приток гормона к клеткам нижней стороны вызывает задержку роста, и горизонтально лежащий корень направляет свой кончик вниз.

Проростки, выращенные в различных условиях

Таким образом, в свете учения о растительных гормонах была решена вековая загадка фототропических и геотропических изменений в направлении роста корня и стебля. Вместе с тем получило объяснение и образование годичных слоев у деревьев. К разрешению этой загадки ранее подходили с грубо механистическими схемами, иллюстрацией которых может служить следующая теория.

Юлиус Сакс еще в 1868 г. высказал предположение, что образование осенней древесины из клеток с толстыми оболочками и узкими полостями является следствием нарастающего к осени механического давления коры на камбий и молодые клетки древесины. Усиливающееся давление коры казалось естественным следствием постоянного в течение лета увеличения диаметра древесинного цилиндра. Под действием того же давления кора дает продольные трещины, после чего давление ослабевает, и весной камбий снова откладывает клетки древесины с тонкими оболочками и широкими полостями (весенняя древесина).

Гуго де Фриз Прямые опыты де Фриза с наложением на стволы плотных давящих колец (1872–1876 гг.), казалось, вполне подтверждали механистическую теорию Сакса. Тем более неожиданными оказались результаты исследований Краббе (1882–1884 гг.). Произведя непосредственные измерения давления коры на древесину весной и осенью, он не обнаружил никакой существенной разницы. Мало того, по данным Вилера одинаковым оказалось не только это внешнее, но и внутреннее давление в клетках, т.е. клеточный тургор. Отсюда следовало, что расслоение древесины на годичные слои происходит независимо от тех механических сил, которыми его пытались объяснить Сакс и де Фриз.

Явление это оставалось загадочным, пока разгадку его не дало новое учение о растительных гормонах. Весеннее пробуждение после зимнего покоя и периодичность камбиальных клеток, выражающаяся в образовании весенней и осенней древесины, теперь объясняется влиянием веществ (типа ростовых гормонов), получаемых камбием в различных количествах весной из почек и молодых развивающихся листьев и осенью из тканей взрослых осенних листьев дерева.