วันอังคารที่ 24 พฤศจิกายน พ.ศ. 2552

การเจริญเติบโตของพืช

การเจริญเติบโตของของพืช
การเจริญเติบโตของพืชเป็นปรากฏการณ์ที่กลับซับซ้อน เกี้ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เป็นตัวควบคุมทั้งปัจจัยสิ่งแวดล้อมภาบนอก ได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้นและธาตุอาหารต่างๆ ส่วนปัจจัยภายในพืชได้แก่สารเคมีภายในพืช ฮอร์โมน และลักษณะทางพันธุกรรมของพืชจะเป็นตัวกำหนดแบบแผนลักษณะการเตริญเติบโตและการพัฒนาการของพืช ปรากฎการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในพืชนั้นเริ่มตั้งแต่เมล็ดงอก พืชจะมีการเปลี่ยนแปลงทางสตรีวิทยาอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งได้ต้นกล้าซึ่งมรการเจริญเติบโตไปเป็นต้นพืชที่เจริญเต็มที่สามารถผลิตดอกและเมล็ดต่อไปวัฎจักร ทำให้พืชแพร่พันธุ์และกำรงพันธุ์ได้
การเติบโต ของพืชเป็นการเปลี่ยนแปลงทางด้านปริมาณไม่กลับคืน หมายถึงการเพิ่มขนาดเซลล์ มวลสาร หรือปริมาณของเซลล์พืช โดยเกิดจากผลรวมของการแบ่งเซลล์และการขยายขนาดของเซลล์
การเจริญ เป็นการเปลี่ยนแปลงทางด้านคุณภาพ หมายถึงการเปลี่ยนแปลงรูปร่างทั้งลักษณะภายนอกลักายวิภาคถายในซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและองค์ประกอบของเซลล์ มีการจัดรูปแบบแผนของรูปร่างที่สลับซับซ้อนให้สอดคลองกับการเปลี่ยนแปลง หน้าที่ของเซลล์ต่างๆไปเป็นเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะของพืช
เมื่อศึกษาวงชีพของพืชโดยมั่วๆๆไปพบว่า การเติบโตเกิดขึ้นก่อนเริ่มจากการแบ่งตัวและการขยายขนาดของเซลล์ หลังจากการเติบโตได้ขนาดของเซลล์ที่เหมาะสมแล้ว จึงค่อยเข้าสู้ระยะการเจริญไปเป็นเซลล์เนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆของพืช ในบางกรณีพบว่าการเจริญอาจเกิดขึ้นพร้อมๆกับการเติบโตก้ได้ ตัวอย่างเช่น ภายหลังจากการแบ่งเซลล์ เซลล์ที่เกิดขึ้นบางคู่อาจมีลักษณะต่างกันตั้งแต่เริ่มต้น แสดงว่าเซลล์คู่นั้นมีการเปลี่ยนแปลงหรือเจริญพร้อมๆกับการเติบโต


ปัจจัยควบคุมการเจริญเติบโต
1. ปัจจัยทางพันธุกรรม การเจริญเติบโตของพืชจะถุกควบคุมโดยจีนซึ่งจะควบคุมการทำงานระดับเซลล์ให้เป็นตามแบบแผนโดยการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ควบคุมการเกิดปฎิกิริยาชีวเคมีภายในเซลล์ ควบคุมการสังเคราะห์เนไซม์และกำหนดการโครงสร้างของโปรตีนภายในเซลล์
ในปี ค.ศ. 1961 Jacob และ monad นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้เสนอทฤษฎีออเพอรอน เพื่ออธิบายการสังเคราะห์โปรตีนภายในเซลล์ซึ่งมีสาระสำคัญว่า กาควบคุมการแสดงออกของจีนเกิดขึ้นที่ระดับการสร้าง rna ถ้า m-rna มีมากจะมีกรสร้างเอนไซม์หรือโปรตีนมาก โปรตีนที่เกิดขึ้นนี้ทำหน้าที่กระตุ้นกระบวนการเมทาบอลิซึมภายในเซลล์หรืออาจเปลี่ยนแปลงเป็นสารประกอบอื่นๆ โดยเป็นส่วนประกอบของเนื้อเบื่อ อวัยวะและโครงสร้างอื่นๆของพืช
การเจริญเติบโตของพืชเริ่มจากไซโกตหรือไข่ซึ้งได้รับการผสมแล้ว 1 เซลล์ มีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆจะมี dna เหมือนกันจากเซลล์ของไข่ที่ได้รับการผสมแล้วนั่น แสดงว่ายีนภายในเซลล์ทั้งหมดไม่ได้ทำงานพร้อมกันตลอดเวลา บางยีนอาจแคทีฟ สามารถเจริญพัฒนาไปเป็นส่วนต่างๆบางยีนอาจไม่แอคทีฟอยู่ในสภาพที่แสดงออก แต่ไม่สูญหายเนื่องไม่ทำลาย ทั้งนี้จากการทดลองเลี้ยงเซลล์ต่างชนิดกันเช่น เซลล์ผิวใบ กลีบดอก ท่ออาหาร มีโรฟิกส์ เซลล์ของราก ลำต้น หรือ ใบพบว่าสามารถเจริญเติบโตและพัฒนาไปเป็นต้นใหม่ที่สมบูรณได้ แสดงว่าเซลล์เหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นทิโพเทฯซี คือเซลล์ทุกเซลล์ในต้นพืชมีลักษณะทางพันธุกรรมครบพร้อมที่สามารถจะเจริญเป็นพืชทั้งต้นได้ เนื่องจากยีนทั้งหมดอาจไม่แอคทีฟในเวลาเดียวกัน แต่ละชนิดจะแสดงออกในช่วงระยะเวลาที่เหมาะสมหรือแสดองออกในโครงสร้างหรืออวัยวะใดอวัยวะหนึ่ง นอกจากนี้เอนไซม์ที่ถูการ้งขึ้นอาจถุกแอคทีฟในเวลาหนึ่งและไม่แอคทีพในบางเวลา มีผลทำให้เซลล์มีการเปลี่ยนแปลงต่างกันออกไป
2. ปัจจัยสิ่งแวดล้อมภายนอก ได้แก่ แสง อุณหภูมิ น้ำ ความถ่วงของโลก และ ธาตุอาหาร่างๆในดิน ใรความสำคัญต่อการอยู่รอดของพืช การเจริยพัฒนาของพืช เริ่มตั้งแตการงอกของเมลดพืชมีระบบรับรู้สัญญาณจากสิ่งแวดล้อม โดยมีปัจจัยต่างๆ เป็นตัวควบคุม เมล็ดต้องต้องมีชีวิตและแข็งแรงที่จะงอกเป็นต้นกล้า น้ำช่วยกระตุ้นสร้างเอนไซม์ต่างๆ และฮอรโมนในเมล็ดมีผลทำให้เมล็ดงอกได้ ต้นกล้าที่งอกออกมาต้องสร้างส่วนของรากเพื่อดูดน้ำ แร่ธาตุมาเลี้ยงลำต้น ส่วนของใบจะชูขึ้นเหนือดินเพื่อรับแสง มีการสร้างรงควัตถุในการสังเคราะห์แสง เกิดกระบวนการเมแทบอลิซึมต่างๆๆ เช่น การสังเคราะห์แสง การคายน้ำ การหายใจ และอื่นๆ ทำให้พืชมีการเจริญเติบโตและพัฒนาการต่อไป
การเจริญเติบโตของลำต้น กิ่ง ใบจะเจริญไปในทางทิศทางกันข้ามกับแรงโน้มถ่วงต่างของโลกเรียกเนกาทีฟ จีโอโทรพาซึม อุณหภูมิที่เหมาะสมจะทำให้กระบวนการการสังเคราะห์แสงและกระบวนการสรีรสิทยาต่างๆ เป็นไปด้วยดี ถ้าพืชไม่ได้รับแสงต้นอ่อนจะขาวซีดยืดยาว เรียกลักษณะการเจริญที่ไม่ได้รับแสงนี้ว่า อิทิโอเลขั่น พืชจะไม่สามารถาร้วอาหารและอาจตายได้
ส่วนรากจะเจริญไปในทางทิศเดียวกันกับแรงโน้มถ่วงของโลกเรียก พอซิทีฟจิโอโทรพิซึม เพื่อดูดน้ำและแร่ธาตุจากดิน น้ำในดินจะมีผลอย่างมากต่อการละลายแร่ธาตุอาหารที่เป็นประโยชนสำหรับพืช พืชดูดน้ำและแร่ธาตุที่ละลายน้ำเพื่อนำไปใช้ในกระบวนการเมทาบอลึมโดยน้ำช่วยกระตุ้นการสังเคราะห์เอนไซม์และปฎิกิริยาทางชีวเคมีต่างๆต้องอาศัยน้ำเป็นส่วนใหญ่
นอกจากนี้พืชสามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมอื่นๆและการตอบสนองได้ เช่นการเปลี่ยนแปลงความยาวของช่วงวัน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ก่อให้เกิดการสร้างดอกการงอกของเมล็ด การพักตัวของพืช และสะสมอาหารของ
พืชได้
โฟโตเพอริโอดิซึม เป็นปรากฎการณ์ตอบสนองของพืชต่อช่วงเวลาที่ได้รับแสง ช่วงวันแขงแสง มีผลต่อการเจริญเติบโต และการออกดอกของพืชหลายชนิด สามารถจำแนกพืชลักษณะการตอบสนองต่อช่วงแสงได้ 3 ประเภท
1. พืชวันสั้น หมายถึง พืชที่ออกดอกเมื่อช่วงเวลาสั้นกว่าช่วงวันวิกฤต เช่น ยาสูบ เบญจมาศ ถั่วเหลือง เป็นต้น
2. พืชวันยาว หมายถึง พืชที่ออกดอกเมื่อช่วงวันยาวกว่าช่วงวิกฤต เช่น ข้าวสาลร ผักโขม ผักโอ๊ต
3. พืชที่ไม่ตอบสนองต่อช่วงวัน หมายถึง พืชที่ออกดอกได้โดยไม่ขึ้นกับช่วงแสง เช่น ข้าวโพด ข้าวฝ่าง
ช่วงขั้นวันวิกฤต หมายถึง ค่าที่บอกเป็นจำนวนชั่วโมงของเวลาวันที่ยาวที่สุด หรือ สั้นที่สุด ซึ้งจะกำหนดการออกดอกของพืช เช่น เบญจมาศ เป็นพืชวันสั้นมีช่วงแสงวิกฤต 15 ชั่วโมง จะออกดอกเมื่อได้รับแสงไม่เกินวันละ 15 ชม. ถ้าช่วงแสงยาวกว่า 15 ชม. เบญจมาศจะไม่ออกดอก
อุณหภูมิมีผลต่อการเจริญด้านการสืบพันธุ์ การงอกของเม็ลด การพักตัวของตาพืช และการออกดอกของพืช พืชแต่ละชนิดจะเจริญได้ในแต่ละช่วงอุณหภูมิต่างกัน ในพืชบางชนิดเช่นพืชเมืองหนาวต้องการความหนาวเย็นในการกระตุ้นการออกดอก การกระตุ้นการออกดอกของพืช โดยชักนำให้เมล็ดหรือกล้าต้นได้รับความหนาวเย็นในสภาพความชื้นสูง ก่อนนำไปปลูก เรียกว่า เวอร์นาไลเซชั่น (vernalization)
3. ปัจจัยภายในพืช ได้แก่สารเคมีต่างๆและฮอร์โมนพืช ฮอร์โมนพืชเป็นสารเคมีต่างๆที่เกิดขึ้นในพืช และในปริมาณเล็กน้อยมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพสรีรวิทยาโดยกระตุ้นหรือยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชนั้นๆซึ่งสารนี้อาจรวมถึงวิตามินบางชนิดแต่ไม่รวมถึงสารอาหารที่พืชสร้างขึ้น ปัจจุบันพบว่า มีสารเคมีบางชนิดเพาะได้ในห้องปฏิบัติการ อาจมีคุณสมบัติและโครงสร้างเดียวกับที่ฮอร์โมนพืชสร้างขึ้นก็ได้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้เรียกฮอร์โมนที่ได้จากธรรมชาติและสารที่ได้จากการสังเคราะห์ดังกล่าวนี้เรียกรวมว่า สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช (plant growth regulators or PGR) ซึ่งสามารถจำแนกเป็นหมวดหมู่ตามคุณสมบัติคือ
1.ออกซิเจน (Auxin) ออกซินเป็นฮอร์โมนตัวแรกที่พบในพืช โดย Charles Darwin(ค.ศ.1880) จากผลซึ่งทำให้เกิดการโค้งงอของกล้าต้นพืช ออกซินเป็นกลุ่มสารที่เกี่ยวข้องกับการขยายขนาดของเซลล์การแบ่งเซลล์ทำให้มีการเจริญเติบโตยืดยาวขึ้น ออกซินที่พืชสร้างขึ้นส่วนใหญ่อยู่ในรปูสารเคมีที่เรียกว่า กรดอินโดล-3-แอซิติก ในพืชส่วนที่มีการสร้างออกซินได้แก่บริเวณเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด ปลายรากตาที่กำลังเจริญ ใบอ่อนและเอ็มบริโอ และลำเลียงไปส่วนต่างๆอย่างมีทิศทาง นอกจานี้พบว่าแบคทีเลียบางชนิดสามารถสร้างออกซินได้เช่นกัน สารที่มีคุณสมบัติเป็นสารออกซินจะมีโครงสร้างคล้ายกัน
2.ประการคือมี unsaturated ring and acidic side chain อาจเป็นหมู่คาร์บอกซิล หมู่ซัลโฟเนตหรือหมู่ฟอสโฟเนต แต่สารบางชนิดมีทั้ง unsaturated ring and acidic side chain ไมจำเป็นต้องเป็นมีคุณสมบัติสารออกซินทั้งหมด
ผลของออกซินที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช
1. กระตุ้นการแบ่งเซลล์ ออกซินสามารถกระตุ้นการแบ่งเซลล์ โดยส่งเสริมการสังเคราะกรดนิวคลีอิกและโปรตีน
2. เร่งการขยายขนาดของเซลล์ ออกซินช่วยทำให้เกิดการขยายขนาดของผนังเซลล์ และกระตุ้นการสังเคราะห์สารที่ที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์เพื่อนำไปสร้างผนังเซลลืใหม่
3. ควบคุมการแตกของราก ออกซินช่วยให้กิ่งปักชำและกิ่งตอนเกดรากได้
4. ยับยังการเจริญเติบโตของตาข้าง
5. ป้องกันการร่วงของใบ กิ่งและผล
6. เร่งการเกิดดอกของพืชบางชนิด
7. การเปลี่ยนเพศดอก
8. เพิ่มการติดและการขยายขนาดของผล
9. สารกำจัดวัชพืช ออกซินความเข้มข้นสูงจะยับยั้งการเจริญเติบโตของพืช

จิบเบอเรลลิน (Gibberellin)
การค้นพบจิบเบอลินเริ่มตั้งแต่ปี ค.ศ.1980 โดยชาวนาญี่ปุ่นได้ สังเกตว่าต้นกล้าของข้าวมีลักษณะสูงชะรูดผิดปกติ อ่อนแอ มักไม่ออกดอกและตายก่อนพืชที่เจริญเติบโตเต็มที่ เรียกโรคนี้ว่า บาคาเน (Bakanae) หรือแปลตามภาษาญี่ปุ่นว่า โรคโง่ของต้นกล้า ต่อมาในปี ค.ศ.1926 Kurosawa นักพฤกษศาสตร์ชาวญี่ปุ่น ได้ค้นพบว่า โรคข้าวชนิดนี้เกดจากเชื้อรา เชื้อรานี้สร้างสารปลดปล่อยสู่พืชหรืออาหารเลี้ยงเชื้อและสารนี้มีผลกระตุ้นการยืดยาวของลำต้นพืชได้ ต่อมาในปี ค.ศ. 1935 Yabuta และ Hayashi นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นประสบผลสำเร็จในการสกัดสารดังกล่าวจากเชื้อรานี้ จึงให้ชื่อสารนี้ว่า จิบเบอเรลลิน จิบเบอเรลลินจัดเป็นสรพวกไดเทอร์พรีนอยด์ ประกอบด้วยคาร์บอนเป็นองค์ประกอบมีโครงสร้างแบบ ent gibberellane skeleton ในปัจจุบันพบจิบเบอเรลลินมากกว่า 90 ชนิด ซึ่งโครงสร้างแบบ ent gibberellane skeleton ในจิบเบอเรลลินแต่ละชนิดจะต่างกันเพียงเล็กน้อยตรงจำนวนและตำแหน่งของพันธะคู่หมู่ไฮดรอกซิล แหล่งสังเคราะห์จิบเบอเรลลินในพืชได้แก่ ปลายยอด ปลายราก ใบอ่อน เอ็มบริโอ เมล็ด และผลอ่อน สามารถลำเลียงผ่านทางท่อน้ำ และท่ออาหารโดยมีทิศทางไม่แน่นอน
ผลของจิบเบอเรลลินที่มีต่อการเจริญของพืช
1.การขยายตัวของเซลล์และการยืดยาวของลำต้น
2.เร่งการออกดอกโดยเฉพาะพวกพืชวันยาวที่มีลักษณะทรงพุ่ม ใบเป็นกระจุก เช่น กระหล่ำปลี ผักกาดขาวปลี
3.การแสดงออกของเพศดอกในพืชตระกูลแตง แตงกวา สควอช
4.การติดผล ทำให้พืชบางชนิดมีการติดผลมากขึ้น เช่น องุ่น ส้ม มะนาว และ ฝรั่ง
5.การงอกของเมล็ด

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น