الاستجابة في النبات
R e s p o n s e i n P l a n t
الهرمونات النباتية Plant Hormones
- يتأثَّر النبات بالعديد من المثيرات في أثناء مراحل الحياة التي يمرُّ بها، مثل: الجفاف، وطول الليل، وانخفاض درجات الحرارة.
- وهو يستجيب لهذه المثيرات بطرائق عدَّة، منها إنتاجه هرمونات نباتية تسهم في الحفاظ على بقائه؛ وهي مواد تنقل رسائل كيميائية في النبات الذي يحتاج إليها بتراكيز منخفضة.
- تنتج الهرمونات في أجزاء معيَّنة من النبات، وتؤدي عملها في أجزاء أخرى منه.
- وتعد الأكسينات، والسيتوكاينينات، والجبرلينات ، والإثيلين، وحمض الأبسيسيك هرمونات نباتية رئيسة، وقد اكتشفت حديثا هرمونات نباتية أخرى.
أتحقَّق: ما الهرمونات النباتية الرئيسة؟
- الأكسينات، والسيتوكاينينات، والجبرلينات ، والإثيلين، وحمض الأبسيسيك هرمونات نباتية رئيسة
| الهرمونات النباتية، وأماكن تصنيعها، وأهم وظائفها | |
|
الأكسينات الوظائف الرئيسة: |
 |
|
السيتوكاينينات الوظائف الرئيسة:
|
 |
|
الجبرلينات الوظائف الرئيسة: |
 |
|
حمض الأبسيسيك الوظائف الرئيسة:
|
 |
|
الإثيلين مكان التصنيع الرئيس: معظم أجزاء النبات. الوظائف الرئيسة: |
 |
استجابة النبات للمثيرات Plant Response to Stimuli
تستجيب النباتات للمثيرات في بيئاتها، شأنها في ذلك شأن الكائنات الحية الأخرى، وقد تكون هذه المثيرات يومية، أو فصلية، أو مسبِّبات أمراض.
|
الانتحاء الضوئي Phototropism -ويلجأ النبات إلى هذه العملية للحصول على ما يلزمه من إضاءة. |
 |
أفكّر: أنفِّذ تجربة أحدِّد فيها لون الضوء المرئي الذي يسبِّب أكبر انتحاء ضوئي للنبات.
- أمرر الضوء المرئي من خلال منشور بحيث اسلط أحد أجزاء الضوء المرئي على النبات ومن ثم أقيس مقدار الانتحاء الضوئي في هذا النبات ثم أكرر التجربة مع باقي أجزاء الضوء المرئي على نفس النبات وأقيس الانتحاء الضوئي.
|
الانتحاء الأرضي Gravitropism
|
 |
 |
|
تحمُّل الجفاف Drought Tolerance
- غير أنَّ للنبات أنظمة تحكم تمكِّنه من التكيُّف مع نقص الماء؛ إذ يلجأ النبات إلى التقليل من معدَّل النتح بصورة كبيرة للحدِّ من فقده الماء، وذلك بإغلاق الثغور، وزيادة إفراز حمض الأبسيسيك الذي يساعد على
|
 |
 |
أتحقَّق: أوضح أنماط استجابة النبات للجفاف.
1. إغلاق الثغور لتقليل معدل النتح.
2. التفاف الأوراق على شكل أنبوب.
3. تخلص النبات من أوراقه.
أفكّر: لماذا تلتف أوراق النباتات على شكل أنبوب عند تعرُّضها للجفاف؟
- تلتف أوراق النبات على شكل أنبوب عند تعرضها للجفاف من أجل تقليل مساحة الورقة المعرضة لضوء الشمس مما يؤدي إلى تقليل معدل النتح وبالتالي الحفاظ على أكبر كمية ممكنة من الماء.
نضج الثمار Fruits Ripening
- تجذب الثمار الناضجة الحيوانات؛ ما يسهم في انتشار البذور، واستمرار دورة حياة النبات.
- تحدث سلسلة من التفاعلات في أثناء نضج الثمار؛ إذ يحفِّز الإثيلين الثمار على النضج، ثم يحفِّز النضج النبات على إنتاج مزيد منه.
- وكذلك ينتشر الإثيلين من ثمرة إلى أخرى بسبب حالته الغازية، وهو يستخدم تجاريا بإضافته إلى الثمار غير الناضجة المحفوظة في مخازن حتى تنضج.
- وفي حال الرغبة في إبطاء عملية النضج، فإنَّ الثمار توضع في صناديق، ثم تعرَّض لغاز ثاني أكسيد الكربون، ويراعى في هذه العملية استمرار تجدُّد الهواء؛ ما يمنع تراكم الإثيلين، علما بأنَّ ثاني أكسيد الكربون يثبِّط إنتاج الإثيلين.
أفكّر: كيف يمكن استثمار هرمون الإثيلين اقتصاديا في مجال الإنتاج النباتي؟
- يستخدم الإثيلين في معاملات ما بعد الحصاد، فيمكن استخدامه في إنضاج الثمار (ثمار الموز على سبيل المثال).
أبحث: تتعرَّض النباتات للفيضانات في عدد من المناطق حول العالم، لا سيَّما في ظلِّ تغيُّر المناخ. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن آلية استجابة النباتات للفيضانات، أعد عرضا
تقديميا عن ذلك باستخدام برنامج power point، ثم أعرضه أمام زملائي/زميلاتي في الصف.
- في حالات الفيضانات ينخفض معدل الأكسجين في التربة ولذلك تعمل بعض أنواع النبات على زيادة إفراز الإثيلين مما يساعد في تحلل وتحطم بعض خلايا القشرة ما يساعد على توفير قنوات وترفع من معدل الأكسجين.
تساقط الأوراق Leaves Abscission
- يعمل تساقط أوراق النباتات في فصل الخريف على حمايتها من الجفاف.
- وتعمد النباتات إلى نقل بعض المواد الضرورية الموجودة في الأوراق قبل تساقطها، وتخزينها في الخلايا البرنشيمية للساق والجذر.
- تنفصل الورقة عن الساق قرب عنق الورقة التي تضعف نتيجة تحلُّل السُّكَّريات في الجدر الخلوية للخلايا بفعل عدد من الإنزيمات، التي يسهم الإثيلين إسهاما فاعلا في تحفيزها. وكذلك يسهم كلٌّ من الرياح ووزن الورقة في انفصال الورقة عن النبات، وسقوطها.
سكون البذور Seeds Dormancy
- في مرحلة نضج البذور يرتفع تركيز حمض الأبسيسيك؛ ما يؤدي إلى تثبيط عملية الإنبات، وتحفيز إنتاج بروتينات تساعد البذور على مقاومة عوامل الجفاف التي تمرُّ بها عملية نضجها. وما إن تتوافر لهذه البذور الظروف المناسبة (مثل الهطل) حتى ينخفض تركيز حمض الأبسيسيك فيها؛ ما يجعلها تنهي طور السكون، وتنبت، أنظر الشكل الآتي:
إنبات البذور Seeds Germination
- تعدُّ أجنَّة البذور مصدرا غنيا بالجبرلينات؛ فبعد امتصاص البذور الماء، يطلق الجبرلين من الجنين، في إشارة إلى أنَّ البذرة قد أنهت طور السكون، وأخذت تنبت، علما بأنَّ بعض البذور التي تحتاج إلى عوامل بيئية معيَّنة لتنبت (مثل التعرُّض للضوء) تنهي طور السكون، وتنبت إذا عولِجت بالجبرلين من دون حاجة إلى التعرُّض لهذه العوامل.
|
الإزهار Flowering - كشفت العديد من التجارب العلمية أنَّ المادة المحفزة على تشكُّل الأزهار قد تنتقل من نبات تتوافر فيه شروط الإزهار إلى نبات آخر لا تتوافر فيه هذه الشروط باستخدام التطعيم، الذي يتضمن قصَّ جزء من ساق نبات، ثم تطعيمه على ساق نبات آخر. - ومن الملاحظ أنَّ محفِّز الإزهار واحد لنباتات النهار القصير ونباتات النهار الطويل، بالرغم من اختلاف عدد ساعات الضوء اللازمة لتكوين الأزهار في كلا النوعين، أنظر الشكل الآتي. |
 |
أتحقَّق: ما المقصود بنباتات النهار القصير، ونباتات النهار الطويل؟
- نباتات النهار القصير يلزمها عدد قليل من ساعات (أقل من 12) الضوء لتزهر .
نباتات النهار الطويل يلزمها عدد كبير من ساعات (أكثر من 12) الضوء لتزهر .
ابحث: في مصادر المعرفة المناسبة عن آلية تطعيم النباتات لإكسابها صفات مرغوبة، ثم أعد عر ً ضا تقديميا عن ذلك باستخدام برنامج power point، ثم أعرضه أمام زملائي/زميلاتي في الصف.
- اختيار برعم من نبات يحمل صفات زراعية مرغوبة كحجم الثمرة وتركيبه على ساق نبات من نفس النوع يحمل صفات مرغوبة كمقاومة ظروف الإجهاد الحيوي أو غير الحيوي.
أتحقَّق: ما المقصود بهرمون الإزهار؟
- هرمون نباتي يحفر الإنبات على الإزهار .
أفكّر: ما الوحدات البنائية لهرمون الإزهار؟
- أحماض أمينية.
|
استجابة النبات للمثيرات الميكانيكية - فمثلا، عند قياس طول ورقة نبات بمسطرة، قد يؤثِّر وضع المسطرة على سطح هذه الورقة في نموها، وقد ينتج من فرك ساق نبات مرات عدَّة يوميا نبات قصير مقارنة بنبات من النوع نفسه لم تفرك ساقه، أنظر الشكل المجاور. - يعرف ضغط الامتلاء بأنَّه ضغط يواجه الجدار الخلوي للخلية النباتية بعد تدفُّق الماء، وانتفاخ الخلية بسبب الخاصية الأسموزية. |
 |
 |
|
أتحقَّق: أعدد بعض أنماط استجابة النبات للمثيرات الميكانيكية.
- 1. قصر ساق النبات.
2. التفاف محاليق نعض أنواع النبات حول جسم صلب.
3. انطواء وريقات بعض أنواع النباتات نتيجة لفقدان ضغط الامتلاء.
دور السيتوكاينيات والأكسينات في الزراعة النسيجية Cytokinins and Auxins in Tissue Culture
- تؤدي السيتوكاينينات والأكسينات دورا مهما في تحفيز انقسام الخلايا.
- فعند إكثار نسيج من خلايا برنشيمية في أنبوب اختبار يحوي الأكسين، لوحظ أنَّ هذه الخلايا تنمو حتى تصل حجما كبيرا من دون أن تنقسم.
- وأنَّه عند إضافة السيتوكاينين والأكسين تبدأ هذه الخلايا بالانقسام، علما بأنَّ إضافة السيتوكاينين وحده لا تدخل الخلايا في طور الانقسام. وبالمثل، فإنَّ نسبة السيتوكاينين إلى الأكسين تعدُّ عاملا مهما في تمايز الخلايا، أنظر الشكل الآتي:
أتحقَّق: أصف التراكيز المطلوبة من هرموني السيتوكاينين والأكسين لتشكُّل الجذور.
- أكسين (2mg/L)
سيتوكاينين (0.02mg/L)
ابحث: تعدُّ الاستجابة الثلاثية للبادرات إحدى وظائف هرمون الإثيلين. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن هذا الموضوع، ثم أعدُّ فلًما قصيرا عنه باستخدام برنامج movie maker، ثم أعرضه أمام زملائي/زميلاتي في الصف.
- لاحظ الشكل الآتي:
كاستجابة لهرمون الإثيلين و لتراكيزه المختلفة تظهر البادرات استجابة ثلاثية تتمثل في:
1. إبطاء استطالة الساق.
2. زيادة سمك الساق.
3. نمو الساق بشكل فقي بدل أن ينمو بشكل عامودي.
تكيفات غذائية في النباتات Nutritional Adaptation in Plants
تحصل معظم النباتات على المواد الأولية التي تلزمها لصنع الغذاء من التربة عن طريق جذورها، لكنَّ بعضها تكيَّف للحصول على هذه المواد، إضافة إلى توفير الغذاء بطرائق مختلفة.
|
النباتات الهوائية Epiphytes
|
 |
|
النباتات الطفيلية Parasitic Plants
|
 |
| النباتات الآكلة اللحوم Carnivorous Plants يمكن لهذا النوع من النباتات القيام بعملية البناء الضوئي. ونظرا إلى عيشه في بيئات حمضية، وافتقار تربته إلى عناصر غذائية ضرورية، مثل النيتروجين؛ فقد تكيَّف لتوفير ما يلزمه من هذه العناصر عن طريق اصطياد الحشرات وبعض الحيوانات الصغيرة. يعمل هذا النوع من النباتات على محاصرة الحشرات والحيوانات الصغيرة داخل بعض أجزائه، مثل الزهرة، ثم يفرز إنزيمات تس ِ هم في هضم هذه الفرائس، انظر الشكل |
 |