Последние два десятилетия в развитии фитофизиологии ознаменовались значительным расширением фронта исследований в области фотосинтеза, дыхания, корневого питания, устойчивости растений.
Все шире развертываются работы по цитофизиологии и молекулярной биологии, хотя в этих областях растения все еще редко избираются в качестве объекта изучения. Рост растения нередко относят к разделам физиологии растений, которые должны изучаться на уровне организмов. В период новейших достижений биологии это положение нельзя признать правильным. Сейчас исследования в области морфологии, обменных процессов и физиологии теснейшим образом сблизились друг с другом. Комплексный подход к познанию сущности многих жизненных явлений стал условием, обеспечивающим успех исследований. Понимание, проблемы роста растений на настоящем этапе развития пауки также расширяется и углубляется.
Многие авторы еще и сейчас сводят сложнейший процесс роста к чисто количественному представлению об увеличении веса и объема того или иного органа или всего растения и, подчиняя рост развитию, лишают само понятие «рост» качественной специфики. Понимание роста как количественного процесса является неполным, ограниченным и не отражает сущности этого важнейшего биологического явления. Только выяснение внутренней биохимической сущности процессов, обусловливающих явление роста, позволит отказаться от примитивных взглядов на процесс роста.
Мы предлагаем рассматривать рост как процесс создания из неупорядоченной системы малых молекул, получаемых организмом в процессах корневого и светового питания, а также образующихся в процессе дыхания сложных, высокоупорядоченных макромолекул, биополимеров и построение из них весьма совершенных надмолекулярных структур. Такой подход к росту выдвигает новые задачи перед исследователями этого процесса. Следует в первую очередь сказать о необходимости обратить пристальное внимание на цитобиохимию и цитофизиологиго меристем зон роста растений. Задача состоит в том, чтобы вскрыть механизмы и причины деления и роста клеток, ибо морфологический подход недостаточен для понимания процессов, ответственных за рост тканей, органов и организма в целом.
Большинство физиологических исследований, затрагивающих проблему роста растений, сводилось к регистрации видимых результатов влияния тех или иных внешних факторов на ростовую активность. Однако ясно, что здесь, как и в любых других областях физиологии и биохимии растений, более важным является познание физиолого-биохимических процессов, приводящих к этим конечным видимым результатам. Изучение путей превращения органических соединений в ходе роста и развития растения открывает большие возможности для вскрытия внутренних закономерностей, лежащих в основе этих физиологических явлений. Исследованием детальных механизмов химических превращений в биологических объектах занимается молекулярная биохимия. Изучение процессов роста в аспекте молекулярной биохимии, возможно, не является задачей сегодняшнего дня, однако можно думать, что достижения этой усиленно развивающейся области биологии неизбежно окажут огромную помощь в познании биохимии ростовых процессов. При исследовании последних важно учитывать эти возможности использования результатов бурно развивающихся смежных разделов в биологии. Это, конечно, не означает, что в настоящее время следует оставить изучение некоторых сторон процесса роста в надежде, что успехи биохимии, молекулярной биохимии и цитофизиологии дадут ключ к их познанию. Наоборот, чтобы с успехом применять приобретенные этими науками знания, необходимо усиленно развивать биохимию роста как самостоятельное направление исследований.
Ранее отмечалось, что основой роста тканей, органов и организма в целом является рост клеток ростовых зон растения. Поэтому физиология роста должна, опираясь на данные цитологии и цитофизиологии, уделять больше внимания изучению роста клетки. Поскольку непрерывно делящиеся клетки меристемы, по-видимому, одинаковы, их изучение представляет менее трудную задачу, хотя биохимии клеточного деления растения также пока что уделялось недостаточно внимания. Физиолого-биохимические различия между клетками возникают при переходе клеток к растяжению и далее при дифференцировке. Изучение особенностей обмена веществ, прежде всего нуклеинового и белкового, а также метаболизма ростовых веществ в зонах деления, растяжения и дифференциации представляет одну из важнейших задач физиологии и биохимии роста. Важно также познать биохимические различия равномерного роста клеток меристемы и губчатой паренхимы, верхушечного роста, проводящих или механических тканей, вставочного роста, а также роста генеративных органов. Особое место принадлежит исследованиям роста и изменений состава оболочек и их участия в обмене веществ клеток.
Основой роста клетки в фазе растяжения является непрерывное увеличение массы протоплазмы и клеточной оболочки. Сведения о физиолого-биохимических изменениях в растущих клетках крайне ограничены. Они характеризуют интенсивность дыхания, водный режим и накопление сахаров и белков в клетках корешков некоторых растений. Имеются данные по особенностям роста колеоптиля. Однако все эти сведения малочисленны и носят отрывочный характер. Необходима большая работа для выяснения причин, обусловливающих усиленный синтез веществ протоплазмы и клеточной оболочки в фазе растяжения.
Последовательность этапов роста молодой растущей клетки, начиная с ее образования и до дифференцировки, а также биохимическую картину отдельных этапов легче всего наблюдать в клетках растущего корня. Поэтому последний чаще всего избирают объектом исследования. Но не может быть сомнения в том, что обмен веществ в меристематических участках корней носит специфический характер. Особенности метаболизма растущих зон других органов растений требуют специального изучения. Это относится в первую очередь к интеркалярному росту и росту побегов, биохимия которых до настоящего времени изучена все еще недостаточно.
Придавая большое значение изучению метаболизма клеточного деления, этапа растяжения и дифференциации клетки и подчеркивая необходимость усиления исследований ростовых явлений на клеточном и молекулярном уровне, мы не можем и не должны ослаблять внимания к физиологическому анализу роста вегетативных органов растения — побегов и корня, которые являются ныне в большой мере предметом исследования морфологии растений. Вопросы дифференциации, формирования проростка, развития побегов и корней, взаимодействия между органами, вегетативного размножения не могут быть до конца разрешенными без исследования роста побегов и корня как целостных образований. Здесь важно исследовать чередование периодов относительного покоя и активного роста, зависимость между ростом побега и корня, особенности роста этих органов у разных видов культурных и дикорастущих растений, условия роста и дифференциации органов, формирования междоузлий стебля у различных семейств, формирования побегов у многолетних растений, ветвление побега, рост листьев, ритмичность явлений роста, физиологию покоя. Изучение этих вопросов физиологии роста органов и целостного организма имеет особенно важное значение для практики сельского хозяйства и лесоводства, ибо глубокое вскрытие природы указанных ростовых явлений позволяет успешнее управлять ими.
Частная физиология растений вес еще не может считать ы вершенной работу по изучению особенностей протекания ростовых процессов у отдельных культурных растений. Знание темпов и ритмичности роста и их связи с потребностями растений в питательных веществах, воде, температуре позволит создавать оптимальные условия для получения высоких урожаев той продукции, ради которой выращиваются растения.
В настоящее время накоплено много экспериментальных данных и имеются обобщающие работы, характеризующие закономерности проявления полярности растений. Большое количество работ посвящено исследованиям анатомо-морфологических и физиолого-биохимических градиентов, обусловливающих интенсивность различных проявлений жизнедеятельности растений и прежде всего роста, поскольку от них зависит поступление питательных веществ в растущие ткани. Физико-химические основы этих биологических явлений, по-видимому, лежат в более тонких проявлениях функциональной активности проводящих тканей растений. Поэтому чрезвычайно важно расширять исследования, посвященные изучению вопросов передвижения веществ в растительном организме и механизмов его осуществления.
Все происходящие в растениях процессы взаимосвязаны и согласованы. Во многих случаях коррелятивная связь органов растений выражена достаточно наглядно и изучена хорошо. Однако остаются неизученными или слабо изученными более сложные проявления коррелятивных отношений между органами растений. Электрические явления и их значение для процессов роста почти не исследованы. Мало изучены также зависимости между активностью ростовых процессов в зонах роста различных органов и закономерности чередования периодов роста и покоя корневой системы и надземных органов. Роль корневой системы в синтезе веществ, поступающих в надземные органы и участвующих в метаболизме последних, также должна быть изучена шире и глубже. Несомненно, исследования в области физиолого-биохимических и электрофизиологических основ коррелятивных связей между органами растений займут важное место среди других вопросов физиологии роста растений.
Перед исследователями физиолого-биохимических основ роста растений стоят большие и важные задачи. Они будут решены в ближайшие десятилетия благодаря проникновению в эту область новых методов и подходов на базе бурного развития всех областей современной биохимии, цитологии и физиологии растений.