Для понимания жизнедеятельности и развития целостного растущего организма необходимо знать не только энергетические ресурсы, закономерности обмена энергии и превращения и обмена веществ, но и системы регуляции, регуляторные функции растений, связанные со свойствами различных структур, процессов, реакций.
Наши представления о жизнедеятельности растительного организма основаны на интеграции обмена вещестй, превращение энергии и потока информации, находящихся в диалектической взаимосвязи. В физиологии растений интеграция — это процесс упорядочения, согласования и объединения структур и функций, система связей, функциональное объединение отдельных физиологических механизмов в сложную координированную, приспособительную деятельность целостного организма.
Результаты изучения процессов жизнедеятельности растительных организмов в естественных и экспериментальных условиях свидетельствуют о взаимодействии всех частей растений. Так, продукты фотосинтеза, поступающие из листьев в корни, используются ими для синтеза разнообразных соединений, которые затем частично поступают в надземную часть, — происходит круговорот веществ, являющийся важнейшим элементом целостности растительного организма.
Взаимодействие частей — обязательное условие генеративного развития растений. Восприятие фотопериодических воздействий осуществляется листьями, из которых фотопериодический стимул распространяется в другие органы, индуцируя дифференциацию зачатков цветков, а также образование клубней и корнеплодов. Цитокинины, поступающие из корней, и гиббереллины, синтезирующиеся в листьях, способствуют проявлению пола у растений.
Биологическая саморегуляция присуща всему живому и определяет само явление жизни. Саморегуляцию можно рассматривать как гомеостаз физиологической деятельности растений, поддерживаемый с помощью внутриклеточных регуляторных систем.
Саморегуляция осуществляется на молекулярном, клеточном и организменном уровнях.
Примером саморегуляции на молекулярном уровне могут служить те ферментативные реакции, в которых конечный продукт влияет на активность фермента; в такой биологической системе автоматически поддерживается определенная концентрация продукта реакции — субстратная саморегуляция; второй тип молекулярной саморегуляции — аллостерическая регуляция активности ферментов через посредство эффекторов, вызывающих конформационные изменения структуры ферментов и изменяющих их активность.
Генетическая регуляция заключается в том, что генетическая программа в онтогенезе растительного организма «выдается» цитоплазме клетки последовательно, по мере выполнения ею предыдущих программ, о чем генетический аппарат, в свою очередь, получает информацию с помощью фитогормонов и других метаболитов.
Системы регуляции у растений являются научной основой биологической кибернетики с ее понятиями информации. Центральное положение понятия информации в кибернетике объясняется тем, что она изучает машины и живые организмы с точки зрения их способности воспринимать определенную информацию, сохранять ее в «памяти», передавать по «каналам связи» и перерабатывать в «сигналы», направляющие их деятельность в соответствующую сторону. Передау признаков от клетки к клетке и от организма к организму также стали рассматривать как передачу информации (генетическая информация) .
Информация о связи физических функций с условиями внешней среды используется для создания оптимальных условий культивирования растений. С этой целью разрабатываются методы и создаются приборы для получения информации о процессах жизнедеятельности растений и условиях их существования. Химическое и электронное взаимодействие между клетками, тканями и органами в процессе развития растительного организма может осуществляться при участии различных веществ-регуляторов: ферментов, витаминов, гормонов, ингибиторов, минеральных соединений. Среди них особое значение приобретают вещества, которые специально предназначены для выполнения регуляторных функций в организме.
Специфические вещества-регуляторы можно объединить в две большие группы: фитогормоны (ауксины, гиббереллины, цитокинины, фузикокцин, брассиностероиды) и ингибиторы (абсцизовая кислота и этилен).