رشد گیاهان – عوامل موثر و تنظیم کننده ها – به زبان ساده

گیاهان مثل سایر موجودات زنده رشد می‌کنند و ساختارهای جدید تشکیل می‌دهند. در این فرایند حجم یا وزن آن‌ها بیشتر می‌شود، بعضی بافت‌ها و اندام‌ها به آن‌ها اضافه می‌شوند و بافت‌ها و اندام‌هایی را از دست می‌دهند. رشد گیاهان در ارتباط با بعضی عوامل محیطی و داخلی جاندار تنظیم می‌شود. در این مطلب عوامل موثر بر رشد گیاهان و تنظیم‌کننده‌های آن‌ها را بررسی می‌کنیم که به‌ویژه برای دانش‌آموزان دوره دوم متوسطه مفید است.

رشد گیاهان

• «رشد اولیه» (Primary Growth): در رشد اولیه، طول ریشه و جوانه‌ها افزایش می‌یابد. این رشد، نتیجه تقسیم سلولی «مریستم‌های رأسی» (Apical Meristems) است. گیاهان علفی فقط رشد اولیه دارند.
• «رشد ثانویه» (Secondary Growth): افزایش قطر در گیاهان و تنه درختان بر اثر رشد ثانویه انجام می‌گیرد. رشد ثانویه نتیجه تقسیم سلول‌ها در «مریستم‌های جانبی» (Lateral Meristems) است. در نتیجه رشد ثانویه، ساختارهای چوبی در گیاه به‌وجود می‌آید. این رشد در بعضی از گیاهان دولپه‌ای دیده می‌شود، اما در گیاهان تک‌لپه‌ای به‌ندرت اتفاق می‌افتد.

پیشنهاد می‌کنیم برای درک بهتر تنظیم‌کننده‌های رشد سلولی در گیاهان و نقش هورمون‌ها بر رشد آن‌ها، فیلم آموزش فرادرس که در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

رشد اولیه

رشد ثانویه

افزایش قطر ساقه به‌وسیله رشد ثانویه، نتیجه فعالیت مریستم‌های جانبی است که در گیاهان علفی وجود ندارند. مریستم‌های جانبی از دو بخش کامبیوم آوندی و کامبیوم کرک تشکیل می‌شوند.

• «کامبیوم آوندی» (Vascular Cambium): این بافت درست در زیر بخش خارجی آوند چوبی اولیه و بخش داخلی آوند آبکش اولیه قرار دارد. سلول‌های این بافت تقسیم می‌شوند و آوند چوبی ثانویه یعنی تراکوئیدها و عناصر آوندی را رو به داخل و آوند آبکش ثانویه یعنی عناصر غربالی و سلول‌های همراه را رو به خارج می‌سازند. سلول‌های آوند چوبی ثانویه، دیواره سلولی از جنس لیگنین دارند که به استحکام ساقه کمک می‌کند.

  

• «کامبیوم کرک» (Cork Cambium): در گیاهان چوبی، کرک خارجی‌ترین مریستم جانبی است و از تقسیم آن‌ها دو دسته سلول به‌وجود می‌آید.
  • «کرک» (Cork Cells): این سلول‌ها سوبرین (ماده‌ای از جنس موم) می‌سازند که در برابر نفوذ آب مقاوم است.
  • «چوب پنبه» (Phelloderm): این لایه از کامبیوم به سمت داخل و مرکز ساقه رشد می‌کند.

سن گیاه چگونه محاسبه می شود ؟

برش عرضی ساقه گیاهان چوبی، حلقه‌هایی را نشان می‌دهد که با شمارش آن‌ها می‌توان سن گیاه را تخمین زد. سلول‌های آوند چوبی ثانویه در فصل بهار، قطر داخلی زیادی دارند و دیواره سلولی آن‌ها ضخیم نیست. در فصل پاییز، دیواره سلولی ثانویه تشکیل می‌شود که ضخیم‌تر است. کاهش تعداد عناصر آوندی و افزایش تعداد تراکوئیدها در فصل‌های مختلف طی سال‌ها قطر درخت را تغییر می‌دهد و در نتیجه آن حلقه‌های سالیانه در ساقه شکل می‌گیرند. هر حلقه نشان‌دهنده میزان آوندهای چوبی تشکیل شده در یک فصل رشد است.

عوامل محیطی موثر در رشد گیاهان

• نور
• دما
• آب
• اکسیژن
• کربن دی‌اکسید
• مواد معدنی

نور

پاسخ به نور در گیاهان

• «نورگرایی» (Photoperiodism)
• «نوردورگی » (Photoperiodism)

فیلم آموزش هورمون‌های‌ گیاهی و نقش آن‌ها در فرادرس

کلیک کنید

نوردورگی

• کمیت: کمیت نور به شدت یا غلظت نور اشاره می‌کند که در فصل‌های مختلف متغیر است. در تابستان نور بیشترین شدت و در زمستان کمترین شدت را دارد.
• کیفیت: منظور از کیفیت نور، رنگ نور است. گیاهان نور آبی و قرمز را جذب می‌کنند و این اشعه‌ها بیشترین تاثیر را در رشد آن‌ها دارد.
• مدت زمان تابش: مدت زمان تابش نور، در بسیاری از گیاهان رویش گل را تنظیم می‌کند. بر این اساس گیاهان به سه دسته تقسیم می‌شوند.
  • روز کوتاه: این گیاهان زمانی گل می‌دهند که طول روز کمتر از ۱۲ ساعت است. تعدادی از گیاهانی که در بهار و پاییز گل می‌دهند ازجمله گل داوودی از این نوع هستند.
  • روز بلند: این گیاهان زمانی گل می‌دهند که طول روز بیشتر از ۱۲ ساعت است. تعداد زیادی از سبزیجات ازجمله تربچه، کاهو، اسفناج و سیب‌زمینی از این نوع هستند.
  • بی‌تفاوت: در این گیاهان گل‌دهی ارتباطی با طول روز ندارد. گوجه، ذرت و خیار ازجمله این گیاهان هستند.

تغییرات نور در شبانه‌روز چه تاثیری بر گل‌دهی گیاه روز کوتاه دارد ؟

پاسخ به نور و گل‌دهی در گیاهان روز کوتاه بستگی زیادی به طول شب دارد. شرایط گل‌دهی این گیاهان به شرح زیر است.

• وقتی روز کوتاه و شب بلند است، گل می‌دهند.
• وقتی روز بلند و شب کوتاه است، گل نمی‌دهند.
• وقتی شب بلند با جرقه‌ای ناگهانی شکسته شود، گل نمی‌دهند.
• وقتی روز کوتاه با یک دوره تاریکی شکسته شود، نور نمی‌دهند.

نورگرایی

جوانه گیاهان معمولا در جهت نور و ریشه گیاهان معمولا خلاف جهت نور رشد می‌کنند. این پدیده «نورگرایی» (Phototropism) نام دارد. در این پدیده، ساقه در جهت تابش نور (نورگرایی مثبت) یا خلاف جهت آن (نورگرایی منفی) خم می‌شود و رشد می‌کند. پروتئین‌های فوتوتروپین، گیرنده‌های اصلی در نورگرایی و متصل به کروموفور هستند. تابش نور اتفاقات زیر را در ساقه گیاه به‌وجود می‌آورد.

• فوتوتروپین نور آبی را جذب می‌کند و تغییر شکل می‌دهد.
• گیرنده‌ها فعال می‌شوند.
• گیرنده فعال، فعالیت بقیه مولکول‌های سلول را تغییر می‌دهد. تعداد گیرنده‌های فعال در بخش رو به نور بیشتر است.
• انتقال هورمون «اکسین» (Auxin) به سمتی که نور کمتر دریافت می‌کند، بیشتر است.
• اکسین سبب افزایش طول سلول‌ها می‌شود.
• افزایش یک‌طرفه طول سلول، خمیدگی گیاه را در جهت نور را به‌دنبال دارد.

نورگرایی ریشه چگونه است ؟

نورگرایی در ریشه برخلاف ساقه، منفی است. با افزایش اکسین در ریشه، افزایش طول سلول مهار می‌شود و بخش تاریک ریشه کوتاه‌تر خواهد شد. در نتیجه، ریشه خلاف جهت نور رشد می‌کند.

اثر تنش نور بر رشد گیاهان

• گیاه کلروفیل نمی‌سازد یا کلروفیل کمتری می‌سازد و این اتفاق سبب کم‌رنگ شدن برگ گیاه یا زرد شدن آن می‌شود.
• ساقه گیاه برای رسیدن به منبع کافی نور باریک و بلند می‌شود.
• فاصله بین برگ‌ها روی ساقه افزایش پیدا کند.
• برگ‌ها، به‌خصوص برگ‌های قدیمی‌تر می‌ریزند.
• گیاهان گلدار، نمی‌توانند جوانه اولیه گل را تشکیل دهند.

دما

اثر تنش های دما بر رشد گیاهان

تنش‌های دمایی با ایجاد هوای بسیار گرم، خنک و بسیار خنک، بر گیاهان اثر می‌گذارند. برای حفظ بقا در این شرایط، تغییراتی در ساختار و فرایندهای گیاه ایجاد می‌شود.

• تنظیم ترکیب لیپیدهای غشایی
• سنتز فاکتورهای رونویسی مربوط به واکنش‌های تنشی و متابولیت‌ها
• فعالسازی مسیرهای سم‌زدایی
• سنتز مولکول‌های محافظ مثل گلاسین‌بتائین برای محافظت از پروتئین‌ها و سیستم فتوسنتز

آب

اکسیژن

مواد غذایی

گیاهان مثل سایر جانداران برای رشد و تکامل نیاز به مواد غذایی دارند. کمبود مواد غذایی سبب ایجاد بیماری در گیاه یا توقف رشد آن‌ها می‌شود. مواد غذایی مصرفی این موجودات به دو دسته «مواد غذایی پرنیاز» (Macronutrients) و «مواد غذایی کم‌نیاز» (Micronutrients) تقسیم می‌شوند.

• مواد غذایی پرنیاز: نیتروژن، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد و فسفر
• مواد غذایی کم‌نیاز: آهن و مس

تنظیم کننده رشد گیاهان

• محرک‌ها: هورمون‌های محرک رشد، تقسیم سلولی‌، افزایش طول سلول، گل‌دهی، میوه‌دهی و تشکیل دانه را تنظیم می‌کنند. این هورمون‌ها شامل ترکیبات زیر می‌شوند.
  • «اکسین‌ها» (Auxins)
  • «سیتوکین‌ها» (Cytokinins)
  • «جیبرلین‌ها» (Gibberellins)
  • «براسینواستروئیدها» (Brassinosteroids)
• مهارکننده‌ها: هورمون‌های مهارکننده رشد، رشد را مهار و نهفتگی و ریزش برگ‌ها را تحریک می‌کنند. این تنظیم‌کننده‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند.
  • «آبسیزیک اسید» (Abscisic Acid)
  • «اتیلن» (Ethylene)
• هورمون‌های دفاعی: این هورمون‌ها با دفاع از گیاه در برابر عوامل بیماری‌زا در رشد آن نقش دارند.
  • «سالسیلیک اسید» (Salicylic Acid| SA)
  • «جاسمونات‌ها» (Jasmonates)
  • «اولیگوساکارین‌ها» (Oligosaccharins)

محرک های رشد گیاهان

اکسین

• ریشه‌زایی
• تمایز آوندها
• پاسخ به شرایط محیطی
• چیرگی راسی
• رشد جوانه‌های راسی، گل و میوه

غلظت کم این هورمون، رشد اولیه و ثانویه گیاه را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این ویژگی سبب شده است از نمونه‌های طبیعی و سنتزی این هورمون در کشاورزی و باغداری استفاده شود. تاثیر این هورمون بر رشد اولیه و ثانویه متفاوت است.

• رشد اولیه: با اثر بر رونویسی، سطح فعالیت آنزیم‌ها و کانال‌های یونی، رشد یا افزایش طولی سلول‌های ریشه و جوانه‌ها را افزایش می‌دهد.
• رشد ثانویه: اکسین با تحریک تقسیم سلولی در کامبیوم‌ها، رشد ثانویه را افزایش می‌دهد.

غلظت بالای اکسین، با افزایش تشکیل هورمون اتیلن منجر به رشد میوه و مهار رشد طولی گیاه می‌شود.

سیتوکینین‌

• تنظیم جوانه زدن
• تثبیت مریستم ریشه و ساقه
• تکامل آوند
• تنظیم افزایش طول ریشه، تعداد ریشه‌های جانبی و تشکیل گره‌های ریشه
• تنظیم چیرگی راسی در پاسخ به عوامل محیطی

نقش اکسین و سیتوکینین در چیرگی راسی چیست ؟

نسبت اکسین به سیتوکینین در گیاه، میزان چیرگی راسی را تعیین می‌کند. اکسین با مصرف انرژی به بخش‌های پایینی گیاه و ریشه منتقل می‌شود و رشد جوانه‌های جانبی را مهار می‌کند. سیتوکینین خلاف جهت توکسین منتقل می‌شود و رشد جوانه‌های جانبی را القا می‌کند.

چیرگی راسی چیست ؟

رشد جوانه راسی در گیاهان آلی، رشد جوانه‌های جانبی را مهار می‌کند. به این پدیده چیرگی راسی می‌گویند.

جیبرلین

• مریستم راسی ریشه و ساقه
• برگ‌های جوان
• دانه تازه تشکیل شده

عملکرد جیبرلین در گیاه به شرح زیر است.

• گیاه را از نهفتگی بیدار می‌کند.
• سبب ایجاد میوه‌های بدون هسته می‌شود.
• پیری برگ و میوه را به تاخیر می‌اندازد.
• در تعیین جنسیت گیاه نقش دارد.

براسینواستروئیدها

براسینواستروئیدها، در بسیاری از فرایندهای رشد و تکامل گیاه نقش دارند. فعالیت هماهنگ این تنظیم‌کننده‌ها با اکسین و جیبرلین، اثرات فیزیولوژیکی آن‌ها را چند برابر می‌کند. این مولکول‌ها در تنظیم فرایندهای زیر نقش دارند.

• چیرگی راسی
• جوانه زدن دانه
• پاسخ به گرانش زمین
• مقاومت در تنش‌های دمایی
• مهر رشد ریشه و افتادن میوه‌ها

فیلم آموزش کاشت و پرورش گیاهان آپارتمانی در فرادرس

کلیک کنید

هورمون‌های دفاعی

هورمون‌های گیاهی گروهی از مولکول‌های شیمیایی هستند که با دفاع از گیاه در برابر عوامل تهدید کننده بقا، در تنظیم رشد آن نقش دارند.

سالسیلیک اسید

جاسمونات‌ها

این هورمون‌ها با شرکت در تولید ترکیبات فرّاری که شکارچیان را جذب می‌کند، نقش مهمی در دفاع گیاه در برابر حیوانات گیاه‌خوار دارد.

اولیگوساکارین‌ها

مهارکننده های رشد گیاهی

گیاهان بر خلاف حیوانات، نمی‌توانند در تنش‌های محیطی تغییر مکان بدهند. در این جانداران هورمون‌ها به تعدیل تنش‌ها و حفظ بقا کمک می‌کنند. مهارکننده‌های رشد ازجمله مولکول‌های شیمیایی در گیاه هستند که در شرایط تنش فعال می‌شوند. در ادامه این هورمون‌ها را بررسی می‌کنیم.

آبسیزیک اسید

نقش آبسیزیک اسید در رشد گیاهان

آبسیزیک اسید با تنظیم فرایندهای زیر در گیاهان نقش دارد.

• بلوغ دانه و مهار جوانه‌زنی: هورمون آبسیزیک اسید با متوقف کردن جوانه‌زنی و افزایش سنتز پروتئین، در نهفتگی دانه نقش دارد. نهفتگی دانه سبب می‌شود، دانه قبل از بلوغ یا در دوره‌های گرما و سرمای نامناسب جوانه نزند.
• نهفتگی جوانه: ABA تبدیل جوانه‌های راسی به جوانه نهفته را تسهیل می‌کند. در این وضعیت، برگ‌های تازه تشکیل شده در بالای جوانه راسی، به پولک‌های سفتی تبدیل می‌شوند که مریستم را در خود می‌پیچد و از آسیب‌های مکانیکی و مرگ آن در زمستان جلوگیری می‌کند.
• پاسخ به تنش‌های آبی: این هورمون از دو روش، تنش‌های آبی را کنترل می‌کند.
  • بسته‌شدن روزنه: کمبود آب در خاک،‌ تولید آبسیزیک اسید در گیاه را افزایش می‌دهد. افزایش ABA سبب بسته شدن روزنه‌ها می‌شود.
  • بیان ژنی: ABA بیان پروتئین‌های محافظت‌کننده سلول در کمبود آب را افزایش می‌دهد.
• برهم‌کنش با هورمون‌های دیگر: ABA تقسیم سلولی و رشد سلول را مهار می‌کند و عملکرد آن مخالف عملکرد اکسین و جیبرلین است.

نقش آبسیزیک اسید در چیرگی راسی چیست ؟

در چیرگی راسی، آبسیزیک اسید همراستا با اکسین عمل می‌کند. این هورمون در خلاف جهت حرکت اکسین از ریشه به ساقه‌ها می‌رود و رشد جوانه‌های کناری را مهار می‌کند. در نتیجه شاخه‌زایی متوقف و چیرگی راسی تثبیت می‌شود.

اتیلن

• اتیلن رشد ساقه در برنج و دیگر گیاهان آبی را القا می‌کند.
• با شکستن ABA، به فعالیت جیبرلین کمک می‌کند.

رسیدن میوه

ریزش برگ‌ها 

مکانسیم عمل اتیلن در تنظیم رشد گیاهان

کاربرد اتیلن در کشاورزی

کشاورزان از اتیلن تجاری برای افزایش سرعت رسیدن محصولات و یک‌دست شدن آن‌ها بهره می‌برند. باغداران برای جلوگیری از ریزش برگ‌ها در گیاهان زینتی، اتیلن موجود در گلخانه را به‌وسیله هواکش و تهویه‌ساز خارج می‌کنند.

نقش اتیلن و جیبرلین در گیاهان یک‌پایه چیست ؟

در گیاهان یک‌پایه اتیلن تشکیل گل‌های ماده و جیبرلین تشکیل گل‌های نر را القا می‌کنند.

سؤالاتی برای مرور مطالب مرتبط با رشد گیاهان

پاسخ سوال‌های زیر در متن آمده است. می‌توانید برای مرور مطلب به آن‌ها پاسخ دهید.