العلوم الحياتية فصل أول

الحادي عشر خطة جديدة

icon

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.

هرمونات نباتية - الاكسينات

الأكسينات

الهرمون

القمَّة النامية للساق.

مكان التصنيع الرئيس

تحفيز استطالة الساق.

- تحفيز تشكُّل الجذور الجانبية والجذور العرضية.

- تنظيم نمو الثمار.

- تحفيز سيادة القمَّة النامية.

- الإسهام في الانتحاء الضوئي والانتحاء الأرضي.

الوظائف الرئيسية

 

هرمونات نباتية - السيتوكاينينات

السيتوكاينينات

الهرمون

الجذور

مكان التصنيع الرئيس

تنظيم انقسام الخلايا في الساق والجذر.

- تحفيز نمو البراعم الجانبية.

- تحفيز انتقال المواد الغذائية إلى أماكن   استهلاكها.

- تحفيز إنبات البذور.

- تأخير شيخوخة الأوراق.

الوظائف الرئيسية

 

هرمونات نباتية - الجبرلينات

الجبرلينات

الهرمون

الخلايا المرستيمية في البراعم والجذور والأوراق الحديثة النمو.

مكان التصنيع الرئيس

- تحفيز استطالة الساق.
-
تحفيز نمو أنبوب اللقاح.
-
تحفيز نمو الثمار.
-
تحفيز إنبات البذور.

الوظائف الرئيسية

 

هرمونات نباتية - حمض الأبسيسيك

حمض الأبسيسيك

الهرمون

معظم أجزاء النبات.

مكان التصنيع الرئيس

- تثبيط نمو النبات.

- تحفيز إغلاق الثغور في أثناء الجفاف.

- تحفيز سكون البذور.

الوظائف الرئيسية

 

هرمونات نباتية - الأثيلين

الإثيلين

الهرمون

معظم أجزاء النبات.

مكان التصنيع الرئيس

-تحفيز نضج الثمار، وتساقط الأوراق.

- زيادة معدَّل الشيخوخة.

- تحفيز تكوُّن الجذور والشعيرات الجذرية.

الوظائف الرئيسية




enlightenedاستجابة النبات للمثيرات

تستجيب النباتات للمثيرات في بيئاتها، شأنها في ذلك شأن الكائنات الحية الأخرى، وقد تكون هذه المثيرات يومية، أو فصلية، أو مسبِّبات أمراض.
 

◘ الانتحاء الضوئي 

- قد يحفِّز الضوء النبات على النمو في اتجاهه، في ما يعرف بعملية الانتحاء الضوئي.
- ويلجأ النبات إلى هذه العملية للحصول على ما يلزمه من إضاءة.
- للأكسين دور مهم في عملية الانتحاء الضوئي في النبات. وهو يصنَّع في أجزاء مختلفة من النبات، أهمها القمَّة النامية للساق.
- يعمل الأكسين على استطالة خلايا أسفل القمَّة النامية للساق في الجهة البعيدة عن الضوء، محدثا انتحاء في اتجاه الضوء، أنظر الشكل الآتي:

الانتحاء الضوئي

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

- يستجيب النبات للجاذبية الأرضية عندما تبدأ البذرة بالإنبات؛ إذ ينمو الجذر في اتجاه الجاذبية، في ما يعرف بالانتحاء الأرضي.

- وتنمو الساق في اتجاه ضوء الشمس دائما، بغضِّ النظر عن وضعية البذرة لحظة زراعتها، أنظر الشكل المجاور.

الانتحاء الأرضي

- تحتوي النباتات الوعائية على بلاستيدات غنية بحبيبات النشا، وتوجد هذه البلاستيدات في خلايا قريبة من قمَّة الجذر النامية. 

- ونظرا إلى ثقل وزن هذه البلاستيدات؛ فإنَّها تتجمَّع في الجزء السفلي من هذه الخلايا.

- وُيعتقد أنَّ تجمُّعها ُيحفِّز على زيادة تركيز الأكسين فيها؛ ما يثبِّط استطالة خلايا الجزء السفلي، ويسمح لخلايا الجزء العلوي أن تستطيل على نحو أسرع، فينمو الجذر

نحو الأسفل، انظر الشكل المجاور.

خلايا نباتية للقمة النامية للجذر تبين مواقع البلاستيدة الغنية بالنشا.


◘ تحمُّل الجفاف

يؤدي تعرُّض النبات للجفاف مددا طويلة إلى موته. 

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 إبقاء الثغور مغلقة.

تقليل النبات من معدل النتح عن طريق إغلاق الثغور

- من أنماط استجابة النبات للجفاف: التفاف الأوراق على شكل يشبه الأنبوب، وهو نمط استجابة في النباتات العشبية، انظر الشكل المجاور.

التفاف الأوراق على شكل يشبه الأنبوب

وتخلُّص النبات من أوراقه بصورة كلية، انظر الشكل المجاور

الذي يبين نبات صحراوي يستغني عن أوراقه معظم أيام السنه للتقليل من فقدانه الماء.

نبات صحراوي يستغني عن أوراقه معظم أيام السنه للتقليل من فقدانه الماء.

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

• 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

• 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

• 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:

بذور نبات المانغروف التي تنبت وهي ما تزال على الشجرة


◘ إنبات البذور

• 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

• تتشكَّل الأزهار من برعم قمي، أو برعم إبطي، وتعمل الأوراق التي تستشعر التغيُّرات في فترة الضوء على إنتاج مواد خاصة تحفِّز البراعم على التحوُّل إلى أزهار.

برعم ابطي برعم قمي

• وفي ما يخصُّ نباتات النهار القصير ونباتات النهار الطويل، فإنَّ تعرُّض ورقة واحدة منها فقط لكمية الضوء الضرورية كاف ليحدث الإزهار.

• 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.

• وفي سياق متصل، ظل هرمون الإزهار الافتراضي فلوريجن (يعدُّ حاليا بروتينًا) مجهول الهوية مدَّة تزيد على 70 عاما.

هرمون الإزهار الافتراضي فلوريجن

أتحقَّق: ما المقصود بهرمون الإزهار؟

هرمون نباتي يحفر الإنبات على الإزهار.
 

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 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 .

 

أفكّر: ما الوحدات البنائية لهرمون الإزهار؟

أحماض أمينية.


◘ استجابة النبات للمثيرات الميكانيكية

تتصف النباتات بحساسيتها الشديدة 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.


استجابة النبات للمثيرات الميكانيكية

• أما النباتات المتسلِّقة، ومنها العنب، فلها محاليق تلتف حول الدعامة (إن وجدت). وهذه التراكيب المتسلِّقة تنمو بشكل مستقيم إلى أن تلامس جسما صلبا، فُيحفِّز التلامس استجابة الالتفاف الناتجة من النمو غير المتماثل للخلايا على جانبي المحلاق. ويطلق على النمو الموجه (الالتفاف) استجابة للمس.

النباتات المتسلقة

 

• من الأمثلة الأُخرى على استجابة النباتات للمثيرات الميكانيكية، سلوك أوراق نبات الميموزا  المركَّبة عند ملامستها؛ إذ تنطوي هذه الوريقات بعضها على بعض نتيجة فقدان ضغط الامتلاء في خلايا الوريقات، أنظر الشكل الآتـي، وتسهم هذه الاستجابة في حماية النبات من آكلات الأعشاب.

حماية النبات من آكلات الأعشاب

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.




enlightened دور السيتوكاينيات والأكسينات في الزراعة النسيجية

تؤدي السيتوكاينينات والأكسينات دورا مهما في تحفيز انقسام الخلايا.

- 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:

دور السيتوكاينيات والأكسينات في الزراعة النسيجية

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:

وظائف هرمون الإثيلين
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.


enlightened تكيفات غذائية في النباتات

حصل 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

تعيش هذه النباتات على سيقان نباتات أخرى من دون أن تتصل جذورها بالتربة، وتحصل على الماء والعناصر الغذائية بامتصاصها من الأوراق التي تهطل عليها الأمطار، انظر الشكل المجاور. 

النباتات الهوائية

 

النباتات الطفيلية

النباتات الطفيلية

تحصل هذه النباتات على الماء والعناصر الغذائية والسُّكَّر من النبات العائل، وتمتاز بأنَّ لها جذورا تخترق الأنسجة الوعائية للنبات العائل؛ ما يمكِّنها من أخذ حاجتها من الماء والغذاء، أنظر الشكل المجاور.

 

النباتات الآكلة اللحوم

النباتات آكلات اللحوم

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 المجاور.