Образец для цитирования:

Степанов С. А. Нервная система растений: гипотезы и факты // Бюллетень ботанического сада Саратовского государственного университета. 2017. Т. 15, вып. 4. С. 31-?. DOI: https://doi.org/10.18500/1682-1637-2017-15-4-31-56


УДК: 
581.1

Нервная система растений: гипотезы и факты

Аннотация

В работе анализируются представления исследователей о природе интеграции клеток и органов растения в период формирования нейронной доктрины организации нервной системы животных. Отмечен вклад Ч. Дарвина в развитии учения о фитогормонах и электрофизиологии растений. Рассматриваются существующие в настоящие время гипотезы интеграции, базирующиеся на различных экспериментальных фактах. Отмечено, что дополнительным импульсом к решению проблемы интеграции явилось создание в 2005 г. нового направления физиологии растений − нейробиологии растений. Существенным недостатком всех гипотез является исключение фитомерного принципа организации структуры побега растения. На основании исследования последовательности заложения конусом нарастания и развития отдельных элементов фитомеров побега пшеницы предлагается рассматривать каждый из фитомеров как относительно автономную систему. Степень автономности фитомеров определяется наличием и степенью зрелости компонентов системы управления − рецепторов, путей проведения возбуждения, центральных регулирующих элементов, эффекторов и элементов обратной связи между рецепторами и эффекторами. В онтогенезе растения степень их относительной автономности постоянно трансформируется. Все образовательные ткани предлагается рассматривать как исключительно исполнительные элементы, а склеренхиму в качестве центральных регулирующих элементов системы интеграции клеток и органов растения. В работе обращено внимание на критические замечания по поводу признания за склеренхимой только механической, опорной функции. Отмечено множество нерешенных вопросов относительно происхождения, роста и развития, организации клеточной стенки и структуры цитоплазмы клеток склеренхимы – волокон и склереид. При изучении анатомии стебля Populus nervirubens L. среди различных типов клеток склеренхимы обнаружены клетки, аналогичные по форме нейронам животных, имеющие расширенные участки цитоплазмы (тело), длинные и короткие отростки.

Библиографический список

Александров В. Г. Анатомия растений. М.: Высшая школа, 1966. 431 с.

Асланиди К. Б., Вагадзе Д. М., Замятнин А. А., Пожарская Т. З., Рочев Ю. А., Селезнева И. И., Цыганов М. А.,Чайлахян Л. М. Компартментализация определяет динамику роста многоклеточной системы // Биологические мембраны. 1996. Т. 13, №3. С. 289 − 298.

Атлас ультраструктуры растительных тканей. Петрозаводск: Карелия, 1980. 456 с.

Бородин И. П. Курс анатомии растений. М; Л.: Сельхозгиз, 1938. 312 с.

Бос Д. Ч. Избранные произведения по раздражимости растений. М.: Наука, 1964. Т. 1. 427 с.

Бос Д. Ч. Избранные произведения по раздражимости растений, М.: Наука, 1964. Т. 2. 395 с.

Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. М.: Советское радио, 1968. 325 с.

Гальвани Л., Вольта А. Избранные работы о животном электричестве. М.; Л.: ОГИЗ Биомедгиз, 1937. 430 с.

Гамалей Ю. В. Надклеточная организация растений // Физиология растений. 1997. Т. 44, № 6. С. 819 − 846.

Гунар И. И. Проблема раздражимости растений и дальнейшее развитие физиологии растений // Известия ТСХА. 1953. Вып. 2. С. 3 − 26.

Гунар И. И., Синюхин А. М. Распространяющаяся волна возбуждения у высших растений // Докл. АН СССР. 1962. Т. 142, № 4. С. 954 − 956.

Гэлстон А., Девис П., Сэттер Р. Жизнь зеленого растения. М.: Мир, 1983. 552 с.

Дарвин Ч. Сочинения. Т. 8. Лазящие растения. Движения растений. М; Л.: Изд-во АН СССР, 1941. 543 с.

Дарвин Ч. Сочинения. Том 7. Различные формы цветов. Насекомоядные растения. М; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. 650 с.

Дарвин Ч. Сочинения. Том 9. Записные книжки. Дневники. Воспоминания. Жизнь Эразма Дарвина. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 734 с.

Де Бари А. Сравнительная анатомия вегетативных органов явнобрачных и папоротникообразных растений. СПб.: «Общ. Польза», 1877. 699 с.

Дженсен У. Ботаническая гистохимия. М.: Мир, 1965. 377 с.

Жизнь растений. Водоросли. Лишайники М., 1977. Т. 3. 487 с.

Зубкус О. П. Особенности генерации электрических импульсов растениями // Известия Сиб. отд. АН СССР. Сер. биол. науки. Вып. 5/1. С. 120 − 124.

Иванов В. Б. Клеточные механизмы роста растений. М.: Наука, 2011. 104 с.

Имс А. Д., Мак Даниэльс Л. Г. Введение в анатомию растений. М; Л.: Сельхозгиз, 1935. 332 с.

Кацнельсон З. С. Клеточная теория в её историческом развитии. Ленинград: МЕДГИЗ, 1963. 344 с.

Куффлер С., Николс Дж. От нейрона к мозгу. М.: Мир, 1979. 439 с.

Леваковский Н. Ф. О движении раздражимых органов растений: дис … магистра Н. Леваковского. Харьков: Тип. И. Д. Гинзбурга, 1867. 98 с.

Лотова Л. И. Ботаника. Морфология и анатомия высших растений. М.: КомКнига, 2007. 512 с.

Мазуренко М. Т., Хохряков А. П. Классы метамеров деревьев // Журнал общей биологии. 1991. Т. 52, № 3. С. 409 − 421.

Медведев С. С. Физиология растений. СПб: БХВ-Петербург, 2012. 512 с.

Мокроносов А. Т., Холодова В. П. Донорно-акцепторные системы и формирование семян // Физиология семян. Душанбе: Дониш, 1990. С. 3 − 11.

Опритов В. А., Пятыгин С. С., Ретивин В. Г. Биоэлектрогенез у высших растений. М.: Наука, 1991. 216 с.

Полевой В. В. Регуляторные системы организмов // Вестник Ленингр. ун- та. 1975. № 15. С. 104 − 108.

Полевой В. В. Физиология растений. М.: Высшая школа, 1989. 464 с.

Полевой В. В. Физиология целостности растительного организма // Физиология растений. 2001. Т. 48, № 4. С. 631 – 643.

Прозина М. Н. Ботаническая микротехника. М.: Высшая школа, 1960. 254 с.

Прокопьев Н. Я., Прокопьева А. Н. Выдающиеся анатомы и их вклад в мировую науку. Часть 3 // Педагогика высшей школы. 2016. № 1. С. 17 − 21.

Пятыгин С. С. Распространяющиеся электрические сигналы в растениях // Цитология. 2008. Т. 50, № 2. С. 154 − 159.

Раздорский В. Ф. Анатомия растений. М., 1949. 524 с.

Серебрякова Т. И. Морфогенез побегов и эволюция жизненных форм злаков. М.: Наука, 1971. 357 с.

Снегирева А. В., Чернова Т. Е., Анисимов А. В., Воробьев В. Н., Горшкова Т. А. Биоэлектрическая составляющая сигнальных систем в координации развития растительных волокон // Сигнальные системы клеток растений: роль в адаптации и иммунитете: Сб. тез. Казань: Физтех Пресс, 2006. С. 207.

Снегирева А. В., Агеева М. В., Аменицкий С. И., Чернова Т. Е., Эбскамп М., Горшкова Т. А. Интрузивный рост волокон склеренхимы // Физиология растений. 2010. Т. 57, № 3. С. 361 – 375.

Степанов С. А., Головинская О. Н. Роль меристем и склеренхимы в гомеостазе растений // Изв. Сарат. гос. ун-та. Сер. Биология. Спецвыпуск. 2001. С. 137 − 142.

Степанов С. А., Коробко В. В., Щеглова Е. К. Метамерные особенности роста и развития листьев пшеницы // Вестн. Баш. ун-та. 2001. № 2 (1). С. 162 − 163.

Степанов С. А., Коробко В. В., Даштоян Ю. В. Трансформация межметамерных отношений в онтогенезе побега пшеницы // Изв. Сарат. гос. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2005. Т. 5, вып. 2. С. 33 − 36.

Степанов С. А. Проблема целостности растения на современном этапе развития биологии // Изв. Сарат. гос. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2008. Т. 8, Вып. 2. С. 50 − 57.

Степанов С. А. Анатомия стебля побега Populus nervirubens Alb. // Бюл. Бот. сада Сарат. гос. ун-та. Том 14, вып. 2. С. 126 – 135.

Хохряков А. П. Уровни полимерации в эволюции растений // Известия АН СССР. Сер. Биология. 1982. № 5. С. 722 − 737.

Шафранова Л. М. О метамерности и метамерах у растений // Журнал общей биологии. 1980. Т. 41, № 3. С. 437 − 447.

Щеглова Е. К., Степанов С. А. Донорно-акцепторные отношения метаме- ров побега в онтогенезе пшеницы // Бюл. Бот. сада Сарат. гос. ун-та. 2003. Вып. 2. С. 274 − 280.

Эверт Р. Ф. Анатомия растений Эзау. Меристемы, клетки и ткани растений: строение, функции и развитие. М.: БИНОМ, 2015. 600 с.

Эзау К. Анатомия семенных растений. Т. 1. М., 1980. 218 с.

Эсау К. Анатомия растений. М., 1969. 564 с.

Яценко-Хмелевский А. А. Краткий курс анатомии растений. М.: Высшая школа, 1961. 282 с.

Abbe E. C., Pinney B. O. The growth of the shoot apex in maize: external features // Amer. J. Bot. 1951. Vol. 38, № 9. P. 251 − 258.

Baluška F., Volkmann D., Menzel D. Plant synapses: actin-based adhesion domains for cell-to-cell communication // Trends Plant Sci. 2005. Vol. 10. P. 106 − 111.

Baluška F., Mancuso S. Plant neurobiology. From stimulus perception to adaptive behavior of plants, via integrated chemical and electrical signaling // Plant Signaling & Behavior. 2009. Vol. 4, № 6. P. 475 − 476.

Baluška F., Mancuso S., Volkmann D., Barlow P. W. Root apices as plant command centres: the unique ‘brain-like’ status of the root apex transition zone // Biologia. 2004. Vol. 59 (Suppl. 13). P. 9 − 17.

Barnett J. R. The development of fibretracheid pit membranes in Pyrus communis L. // JAWA Bull. 1987. Vol. 8, № 2. P. 134 − 142.

Bullock T. H., Bennett M. V. L., Johnston D., Josephson R., Marder E., Fields R. D. The Neuron Doctrine, Redux // Science. 2005. Vol. 310. P. 791 – 793.

Creelman R. A., Mulletl J. E. Oligosaccharins, Brassinolides, and Jasmonates: Nontraditional Regulators of Plant Growth, Development, and Gene Expression // The Plant Cell. 1997. Vol. 9. P. 1211 − 1223.

Czyzewicz N., Yue K., Beeckman T., Smet I. D. Message in a bottle: small signalling peptide outputs during growth and development // J. Exp. Bot. 2013. Vol. 64, № 17. P. 5281 – 5296.

De Felipe J. From the connectome to the synaptome: an epic love story // Science. 2010. Vol. 330. P. 1198 − 1201.

Dumbroff E. B., Elmore H. W. Living fibres are a principal feature of the xylem in seedlings of Acer saccharum Marsh // Ann. Bot. 1977. Vol. 41, № 172. P. 471 − 472.

Forster B. P., Franckowiak J. D., Lundqvist U., Lyon J., Pitkethly I., Thomas W. T. B. The Barley Phytomer // Ann. Bot. 2007. Vol. 100, № 4. P. 725 – 733.

Golgi C. The neuron doctrine – theory and facts. (Nobel prize lecture). (ttp://nobelprize.org/nobel_ prizes/medicine/laureates/1906/cajal-lecture.pdf.) 

Gorshkova T., Brutch N., Chabbert B., Deyholos M., Hayashi T., Lev-Yadun S., Mellerowicz E. J., Morvan C., Neutelings G., Pilate G. Plant fiber formation: state of the art, recent and expected progress, and open questions // Critical Reviews in Plant Sciences. 2012. Vol.31, № 3. P. 201 − 228.

Haberlandt G. Physiological Plant Anatomy. London: Macmillan, 1914. 777 p.

Haberlandt G. Physiologische Pflanzenanatomie. Leipzig: W. Engelmann, 1884. 679 s.

Ham Byung-Kook, Lucas W. J. The angiosperm phloem sieve tube system: a role in mediating traits important to modern agriculture // J. Exp. Bot. 2014. Vol. 65, № 7. P. 1799 – 1816.

Jalan S. A new type of idioblast in Schisandra grandiflora //J. Indian Bot. Soc. 1985. Vol. 64, № 2 − 3. P. 195 − 197. 

Jurzitza G. Sklerenchyma − nicht immer totes Gewebe // Mikrokosmos. 1988. Vol. 77, № 6. S. 168 − 170.

Karabcurniotis G., Parastergiou N., Kabanopoulou E., Fasseas C. Foliar sclereids of Olea europaea may function as optical fibres // Can. J. Bot. 1994. Vol. 72. P. 330 − 336.

Kende H., Zeevaart J. A. D. The Five «Classical» Plant Hormones // The Plant Cell. 1997. Vol. 9. P. 197 − 121.

Kwiatkowska D. Structural integration at the shoot apical meristem: models, measurements, and experiments // Amer. J. Bot. 2004. Vol. 91. P. 1277 − 1293.

Lev-Yadun S. Plant fibers: initiation, growth, model plants, and open questions // Физиология растений. 2010. Т. 57, № 3. С. 323 − 333.

Lev-Yadun S. Intrusive growth − the plant analog to dendrite and axon growth in animals // New Phytologist. 2001. № 150. P. 508 − 512.

Nakajima K., Benfey P. N. Signaling In and Out: Control of Cell Division and Differentiation in the Shoot and Root // The Plant Cell. 2002. Vol. 14. P. 265 – 276.

Parameswaran N., Liese W. Structure of septate fibres in bamboo // Holzforsehung. 1977. Vol. 31, № 2. P. 55 − 57.

Parameswaran N., Schltze R. Fine structure of chambered Crystalliferous cells in the Bark of Acacia senegal // Z. Pflanzenphsiol. 1974. Vol. 71, № 1. S. 90 − 93.

Patrick J. W. Vascular system of the stem of the wheat plant. 2. Development // Austral. J. Bot. 1972. Vol. 20, № 1. P. 65 − 78.

Proceedings of Fourth International Symposium on Plant Signaling and Behavior. Saint Petersburg: SINEL Co.Ltd., 2016. 208 p.

Ramón y Cajal S. The structure and connections of neurons. (Nobel prize lecture). http://nobelprize.org/nobel_ prizes/medicine/laureates/1906/cajal-lecture.pdf.

Rutishauser R, Sattler R. Complementarity and heuristic value of contrasting models in structural botany // Botanische Jahrbücher für Systematik, Pflanzengeschichte und Planzengeographie. 1985. № 107. S. 415 – 455.

Schanderl H. Die physiologische Bedeutung der sog. “Sternhaare” in den Vertretern der Gattung Nymphaea and Nuphar // Z. Pflanzenphysiol. 1973. № 2. S. 166 − 172.

Vietez A. M. Ultraestructura de las fibras y esclereidas del anillo esclerenquimatico del floema en Castanea sativa Mill. // Ann. edatol. y agribiol. 1975. Vol. 34, № 1 − 2. P. 1 − 10.

Volkov A. G. Green plants: electrochemical interfaces // J. Electroanal. Chem. 2000. № 483. P. 150 – 156.

Williams R. F. The shoot apex and leaf growth: a study in quatitative biology. London; New York, Camb. Univ. Press., 1975. 256 p.

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF (на русском языке):