Удивительные опыты с растениями.

Удивительные опыты с растениями.

Причудливые стебли

Для того чтобы получить растения с при­чудливой, искривленной формой стебля, нужно создать такие условия, при которых рост кле­ток одной стороны стебля будет происходить быстрее, чем другой. Добиться этого можно 2 способами: либо искусственно увеличить в клетках одной стороны содержание ауксина, который регулирует интенсивность растяжения клеток, либо несколько раз изменить положе­ние растения в пространстве, что также при­водит к неравномерному распределению аукси­на в клетках верхней и нижней сторон стебля.

Опробуйте оба способа.

Для опыта нужны травянистые, растения, обладающие хорошим вертикальным ростом, например, бобы конские, фасоль посевная, кар-

83

тофель, молодые растения колеуса гибридного, 0, 1-процентный раствор ауксина, ланолин.

/ вариант — с ауксином.

Марлевый или ватный тампон смочите раствором ауксина и привяжите к части стеб­ля непосредственно под верхушечной почкой, где начинается зона растяжения. Во избежа­ние высыхания тампон смажьте вазелином или кремом.

Вместо тампонов можно приготовить ауксиновую пасту. Для этого 10 мл 0, 1-про­центного раствора ауксина смешайте с 10 г (2 чайные ложки) paсплавленного на водяной бане ланолина. Размешивайте стеклянной па­лочкой не менее 10 мин до получения однород­ной эмульсии. Ланолин имеет желтоватый цвет, но после растирания становится белым. Вместо ланолина можно взять любой крем, например детский (ланолин составляет жи­ровую основу всех кремов). Хранится паста в холодильнике.

Нанесите ауксиновую пасту на одну из сторон стебля проростка фасоли. Ауксин легко поступает в клетки и ускоряет их рас­тяжение. В результате обработанная сторона становится немного длиннее необработанной, что приводит к изгибу стебля. Чтобы добиться кольцевого изгиба, надо заставить стебель совершить еще 2 поворота — вниз, а затем вверх. Поэтому накладывать тампоны или пасту придется несколько раз.

// вариант — без ауксина.

Получить кольцевой изгиб стебля можно, используя способность главного стебля расти вертикально вверх. Для проведения этого опыта можно использовать проростки бобов

84

или фасоли, колеус гиб­ридный. Удобнее, если они будут посажены в горшок прямоугольной формы. Положите гор­шок так, чтобы стебель растения оказался в горизонтальном поло­жении. Спустя несколь­ко дней верхушка стебля изогнется, и он снова примет вер­тикальное положение. Таким образом у ра­стения формируется первый изгиб. Посте­пенно в этой части стебля клетки закан­чивают рост, одревесневают, изгиб закреп­ляется. Еще раз переверните горшок с расте­нием таким образом, чтобы стебель вновь ока­зался в горизонтальном положении. Через сутки верхняя часть стебля снова окажется изогнутой вверх, но четко обозначенный изгиб сформируется через несколько дней.

Еще раз переверните растение таким обра­зом, чтобы растущая верхняя часть стебля ока­залась в горизонтальном положении. Верхуш­ка стебля вновь изогнется вверх, завершая формирование кольцевого изгиба стебля.

Таким образом, перемещение стебля в гори­зонтальное положение оказывает такое же влияние, как одностороннее нанесение пас­ты с ауксином. Объясняется это тем, что в ре­зультате любого отклонения

85

главного стебля от вертикального положения в нем происхо­дит перераспределение содержащегося в клет­ках эндогенного ауксина. В результате увели­чивается количество гормона в клетках ниж­ней стороны горизонтально расположенной части стебля, происходит усиление их роста и изгиб стебля вверх.

Задание. Осуществите в домашних ус­ловиях кольцевой изгиб стебля пеларгонии или бальзамина.

 

32. Березовый сок и старение растений

Место синтеза цитокининов — верхушки корней, откуда гормоны роста по сосудам вме­сте с током воды поднимаются в надземную часть растений. Одно из проявлений действия цитокининов — повышение устойчивости кле­ток растений к действию неблагоприятных факторов, торможение старения клеток, в том числе и клеток лепестков венчика. Естествен­ным источником цитокининов является пасо­ка — раствор минеральных и органических ве­ществ, перемещающихся из корня в надзем­ную часть растений по сосудам. Например, в пасоке винограда обнаружено 5 различных цитокининов.

Изучите влияние цитокининов березового сока на процесс старения срезанных цветков или листьев.

Для опыта нужны 100—200 мл свежего бе­резового сока, молодые цветки фиалки узамбарской или других растений, несколько отде­ленных от растения листьев, например пелар­гонии зональной.

86

Несколько молодых цветков фиалки и листьев пеларгонии поместите в стакан или пробирку с березовым соком. Контрольную группу рас­тений поместите в раствор сахара (2 г на 100 мл), так как в пасоке березы содержание Сахаров составляет около 2%. Для предотвра­щения развития гнилостных бактерий можно добавить поваренную соль из расчета 1 чай­ная ложка соли на 1 л раствора.

Продолжительность жизни срезанных цвет­ков фиалки под действием цитокининов бере­зового сока увеличивается на 3—5 дней, листья пеларгонии остаются зелеными еще дольше.

Старение лепестков, листьев связано с по­степенным накоплением в них ингибитора роста этилена, что приводит к нарушению проница­емости мембран клеток, усилению распада белков, а в листьях и хлорофилла.

Поступающие в лепестки и листья цитокинины тормозят синтез этилена, что приводит к увеличению продолжительности цветения, сохранению зеленого цвета листьев.

Задание. Исследуйте, какое действие оказывает пасока березы на цветки и листья различного возраста.

 

33. Салициловая кислота — ингибитор роста растений

Широко известно применение салицило­вой кислоты и ее производного — ацетилсалициловой кислоты (аспирина) в медицине. Впервые салициловая кислота была выделена из коры и листьев ив (от лат. «саликс» — ива), где содержится в значительных коли­чествах. Кроме ивы, салициловая кислота выделена из стеблей злаков, корней томатов,

87

мякоти плодов лимона, земляники, абрикоса. Ее широкое распространение обусловлено тем, что она обладает свойствами ингибитора роста. Изучим влияние салициловой кислоты на рост корня и стебля.

Для опыта нужны: раствор салициловой кис­лоты (50 мг на 100 мл), 3—6 чашек Петри, семена однодольных растений, например ку­курузы, и двудольных, например огурцов посев­ных, линейка.

Семена разместите в 3 чашках Петри по 10 штук в каждой. Для большей досто­верности проведите опыт в двух-, трехкратной повторности.

В первую чашку налейте 10 мл воды, во вторую 5 мл воды и 5 мл приготовленного раст­вора салициловой кислоты, что соответствует концентрации 0, 025%, в третью — 10 мл ис­ходного раствора салициловой кислоты (кон­центрация 0, 05%). Закройте чашки Петри крышками и поставьте на проращивание в теп­лое (25—30 °С) место. Через неделю измерьте длину корней и стеблей у проростков, подсчи­тайте среднюю длину корня и стебля в каж­дом варианте, данные занесите в таблицу. Результаты опыта свидетельствуют, что сали­циловая кислота, особенно в высоких дозах, замедляет как прорастание семян, так и рост корня и стебля (рис. 15). Например, в одном из опытов при повышении концентрации сали­циловой кислоты до 0, 05% рост корня прекра­щается сразу после наклевывания, точки роста чернеют. В растворе наполовину мень­шей концентрации корни у проростков вырас­тают в 4 раза короче, чем в контроле. Тормо­зящее действие салициловой кислоты на рост

88

корня выражено зна­чительно более отчет­ливо, чем на рост стебля. Корень про­являет в 2—3 раза большую чувствитель­ность к ингибитору, чем стебель. Тормо­зящее действие сали­циловой кислоты свя­зано с подавлением в клетках синтеза ряда витаминов, хлорофил­ла, белков, процессов дыхания и фотосинтеза. Салициловая кис­лота относится к до­вольно обширной груп­пе природных негормо­нальных ингибиторов роста.

34. Влияние ростовых веществ дрожжей на укоренение черенков

Наряду с ингибиторами роста в группу не­гормональных регуляторов входят также ве­щества, стимулирующие рост: витамины, некоторые фенольные соединения, напри­мер, кофейная, феруловая кислоты. Изучи­те влияние комплекса витаминов, содер­жащихся в клетках дрожжей, на укорене­ние черенков.

Для опыта нужны черенки различных видов растений, дрожжи, фильтровальная бумага, мерный цилиндр на 500 мл.

89

Рис. 15. Действие салициловой кислоты на рост проростков дыни:

а — контроль, б — кислота. 200 мкг/мл. в — кислота, 500 мкг/мл

 

Приготовьте раствор дрожжей концентрацией 100 мг/л. Черенки, например, пеларго­нии зональной, разделите на 2 группы. Одну группу (контроль) поместите на сутки в воду, а вторую (опытные растения) — на такой же срок в раствор дрожжей. Через сутки черенки достаньте из раствора дрожжей, обмойте во­дой и перенесите в сосуд, заполненный напо­ловину водой. Чтобы вода не застаивалась, в сосуды с контрольными и опытными черен­ками поместите несколько кусочков древес­ного угля. Черенки должны находиться в сосудах с водой до появления корней у расте­ний обоих вариантов. В таблице для подведения итогов отметьте дату появления корней и число их к концу опыта.

Результаты опыта показывают, что ве­щества, выделяемые дрожжевыми клетка­ми в воду, ускоряют появление корней на 10—12 дней и увеличивают их число в 2—10 раз.

Использование раствора дрожжей позво­ляет ускорить корнеобразование у растений с трудноукореняющимися черенками, напри­мер, лимона, роз, сирени.

Ускорение корнеобразования обусловле­но выделением в воду из дрожжевых клеток витамина b₁, биотина (витамина Н), а также спирта мезоинозита. Витамины, входя в состав различных ферментов, усиливают действие фитогормонов, что приводит к усилению процес­сов регенерации в черенках опытных растений.

90

ТРОПИЗМЫ

 

В зависимости от строения органа и дей­ствия факторов внешней среды различают два вида ростовых движений: тропизмы и настии.

Тропизмы (от греч. «тропос»—поворот), тропические движения — это движения орга­нов с радиальной симметрией (корень, сте­бель) под влиянием факторов внешней среды, которые действуют.на растение односторонне. Такими факторами могут быть свет (фототропизм), химические факторы (хемотропизм), действие силы земного тяготения (геотропизм), магнитное поле Земли (магнитотропизм) и др.

Эти движения позволяют растениям рас­полагать листья, корни, цветки в положении, наиболее благоприятном для жизнедеятель­ности.

 

47. Гидротропизм корня

Одно из наиболее интересных видов дви­жения—движение корня к воде (гидротро­пизм). Наземные растения испытывают посто­янную потребность в воде, поэтому корень всегда растет в ту сторону, где содержание во­ды выше. Гидротропизм присущ прежде всего корням высших растений. Наблюдается так­же у ризоидов мхов и заростков папоротников.

120

Для опыта нужно 10—20 наклюнувшихся семян гороха (люпина, ячменя, ржи), 2 чашки Петри, немного пластилина.

Плотно прикрепленным ко дну пластили­новым барьером разделите площадь чашки на 2 равные части. На барьер положите на­клюнувшиеся семена, слегка вдавливая их в пластилин, чтобы при росте корня семена не сдвинулись с места. Корешки должны быть направлены строго вдоль барьера (рис. 27).

Эти этапы работы в контрольной и опыт­ной чашках одинаковы. Теперь предстоит со­здать различные условия увлажнения. В конт­рольной чашке влажность в левой и правой ча­стях должна быть одинакова. В опытной чаш­ке вода наливается только в одну половину, а вторая остается сухой.

Рис. 27. Схема расположения семян при изучении гидротропизма корня.

 

Обе чашки накройте крышками и помести­те в теплое место. Ежедневно наблюдайте за положением корешков. Когда ориентация их станет хорошо заметной, подсчитайте коли­чество семян, корни которых проявили поло­жительный гидротропизм (рост органа в сто­рону воды).

Наблюдения за движением корешка к воде ясно показывают, что тропизмы — это росто­вые движения. Корешок растет в сторону воды, при этом происходит, если это необхо­димо растению, изгиб корня.

Гидротропизм — частный случай хемотро­пизма (ростовой реакции растений на нерав­номерное распределение в окружающей среде какого-либо вещества). Способность корней растений, грибных гифов, пыльцевых трубок, проростков паразитических растений (пови­лики, например) распознавать химическое вещество на некотором расстоянии от него удивительна. Установлено, что воспринимает воздействие

121

 химических веществ зона роста органа, а изгиб образуется на некотором рас­стоянии от нее, т. е. происходит передача раздражения по корню (рис. 28).

Задание. По описанной выше схеме опы­та проверьте способность растений распозна­вать не только воду, но и нужные растению раст­воры минеральных солей, например 0, 3-про­центный раствор нитрата калия или аммония.

 

Рис. 28 Хемотропический изгиб корней

 

Теплые ванны для растения

Ускорить выход растений из состояния глу­бокого покоя можно также с помощью теплых (35—40 °С) ванн.

Для опыта нужны побеги растений, нахо­дящиеся в глубоком покое, термос.

Опыт проводите в октябре — ноябре. Сре­занные побеги разделите на 2 группы. Конт­рольную полностью погрузите в воду комнатной температуры (15—20 °С), опытную—в тер­мос с теплой (35—40 °С) водой. Через 9—15 ч достаньте побеги, поставьте в сосуды с водой. Уход за побегами состоит в опрыскивании почек и обрезке концов стеблей. Теплая вода стимулирует распускание почек (через 3— 5 недель), тогда как почки побегов, получив­ших холодные ванны, остаются в состоянии покоя.

В начале декабря срежьте ветки сирени и полностью погрузите в теплую воду (30 °С) на 12 ч. После этого обновите срезы веток и при комнатной температуре поставьте в сосуд с раствором, содержащим 30 г сахара, 0, 8 г алюмокалиевых квасцов, 0, 3 г хлорида калия на 1 л кипяченой воды.

С началом распускания почек перенесите букет в более прохладное место (15—17 °С). Через неделю раствор замените свежим, но уже без сахара. Стебли обмойте, концы немного обрежьте.

Улучшает распускание постоянное опрыс­кивание веток, которое прекращайте, когда цветки начнут распускаться (через 15— 18 дней после срезки).

197

С началом зацветания ветки перенесите в раствор лимонной кислоты (2—3 г/л). Букет сирени сохранится около 7 дней.

Задание. Проверьте, происходит ли пе­редача по растению воспринятого частью по­бега теплового воздействия. Для этого срежьте ветку с двумя побегами. Один побег выдержите 9—15 ч в теплой ванне, второй оставьте без обработки. Поставьте ветку в теплое светлое место и проследите за скоро­стью распускания почек на обоих побегах.

Стимулирующее действие теплых ванн на выход растений из состояния покоя во многом обусловлено вымыванием из почек ингибиторов роста. Накопление ингибиторов роста всегда сопутствует переходу почек, семян, видоизме­ненных зимующих органов в состояние покоя, а возобновление роста связано с уменьшением их количества. Набор ингибиторов роста доста­точно обширен: это может быть уже знакомая вам абсцизовая кислота или вещества негормо­нальной природы (бензойная, коричная, сали­циловая кислоты, алкалоиды, дубильные ве­щества и др.). Поскольку это хорошо раство­римые вещества, их можно извлечь из поко­ящихся почек и изучить влияние на рост.

 

76. Почки осенние и весенние

В осенних почках ивы обнаружен ингибитор роста негормональной природы — изосалипурпозид. По химическому строению он близок к салициловой кислоте, впервые полученной из коры ивы.

Для опыта нужны почки ивы (любого вида), собранные с растений осенью, 6 пробирок, ступ­ка с пестиком, свежесрезанные побеги ивы.

198

Опыт проводится в 2 этапа. Первый этап — сентябрь, октябрь. В этот период почки боль­шинства растений содержат много ингибиторов. Основная задача осеннего этапа — собрать около 10 г почек с побегов любого вида ивы и сохранить их до весны в сухом месте при ком­натной температуре.

Второй этап можно провести в феврале — мае, когда распускание почек происходит лег­ко и дружно.

Ингибитор роста, содержащийся в почках ивы, хорошо растворим в воде. Заготовленные осенью почки разотрите в ступке, залейте небольшим (около 30 мл) объемом теплой воды, перемешайте. Экстракт отфильтруйте и разлейте в 3 пробирки (опытный вариант). Можно приготовить растворы различного раз­бавления. Оставшиеся пробирки заполните тем же объемом воды (контрольный вариант). Свежесрезанные побеги ивы, находящиеся в вынужденном покое, поместите по одному в пробирки с экстрактом почек и чистой водой. Штатив с пробирками поставьте в теплое и светлое место Сравните сроки распускания почек в опытном и контрольном вариантах.

Результаты одного из опытов изображены на рис. 49. Поставленные в воду побеги конт­рольного варианта начинали рост уже через неделю, тогда как почки побегов опытного варианта оставались в состоянии покоя.

Можно сделать вывод, что осенью почки ивы действительно содержат ингибиторы роста. Извлеченные из осенних почек, они по сосудам стебля поступают в готовые к росту почки ве­сенних побегов и, накапливаясь в них, тормо­зят распускание.

199

Рис. 49. Распускание почек ивы осенью (а) и весной (б), черенок обработан ингибитором, выделенным из почек осеннего черенка (в).

 

Задание. Выясните, какое влияние ока­жут ингибиторы, выделенные из осенних почек ивы, на прорастание семян, например огурцов. Для этого семена прорастите в двух чашках Петри: в одной на фильтровальной бумаге, смоченной водой, в другой — вытяжкой из почек.

Можно выделить ингибиторы прорастания из семян, например караганы древовидной, и изучить их влияние на прорастание семян ржи, пшеницы.

 

Покой семян

Переход в состояние покоя — широко рас­пространенный у растений способ переживания неблагоприятных условий. В покоящееся со-

200

стояние переходят не только зимующие почки, но и семена большинства растений. Покоя­щиеся семена имеют много общего с покоя­щимися почками: большие запасы питатель­ных веществ (3/4 всех семенных растений накапливают в семенах в качестве запасного питательного вещества жиры), уменьшение содержания воды, снижение обмена веществ. При переходе в состояние покоя семена обез­воживаются значительно сильнее, чем почки, что повышает их устойчивость в неблагопри­ятных для жизни условиях. У семян, как и у почек, есть периоды глубокого и вынужденного покоя. Благодаря резкому снижению интенсив­ности обмена веществ, семена могут сохра­нять жизнеспособность (всхожесть) довольно длительное время Например, семена ржи, куку­рузы, капусты, томатов сохраняют всхожесть около 5 лет; пшеницы, овса, ячменя, тыквен­ных — около 10 лет. У многих растений, относя­щихся к семейству бобовых, — 50 — 100 лет. Возраст сохранивших жизнеспособность се­мян люпина арктического, добытого из отложе­ний торфа, определили в 10 000 лет.

В чем же секрет долголетия семян мелкосемянных бобовых растений?

Для опыта нужны семена любого вида бобо­вых растений с мелкими семенами (клевера, люцерны, донника, вики), 2 чашки Петри, фильтровальная бумага, немного песка для обработки семян. Продолжительность опыта 15—16 дней.

Отсчитайте 100 семян, уложите их в чашку Петри на увлажненную фильтровальную бу­магу для проращивания. Уже через 2 суток видно, что не все семена, находящиеся в чашке

201

Петри, способны к набуханию и росту. В зави­симости от вида растения, способа сбора количество проросших семян может колебаться от 3 до 50 Семена, способные прорасти сразу же, как только попадут в благоприятные усло­вия, называют мягкими, имея в виду, что их оболочка легко пропускает воду Семена, которые спустя 10 дней остаются ненабухшими и непроросшими, относят к твердым Они свет­ло-желтые или коричневые, лежат на влаж­ной фильтровальной бумаге, как камешки (поэтому их еще называют твердокаменными семенами) В любой партии посевного мате­риала могут быть просто невсхожие семена. Их легко отличить они черные, набухают, но не дают проростков, к концу опыта ослизняются.

На 10—12-й день проращивания подсчи­тайте количество проросших семян (это будет фракция мягких семян), невсхожих, сгнивших и ненабухших (твердых) семян. Полученные результаты занесите в таблицу.

Для следующего этапа работы нужны только твердые семена Поэтому проросшие семена удалите, полученную фракцию твер­дых семян разделите на 2 части Одну часть уложите в чашку Петри на увлажненную фильтровальную бумагу для проращивания без дополнительной обработки Это контроль­ная группа семян Другую часть поместите в ступку, добавьте немного песка и осторожно перетрите с песком, примерно в течение 1 мин Песчинки повреждают оболочку, на ней появ­ляются трещины Из-за небольшого размера семян и песчинок эти царапины незаметны, поэтому очень важно не растереть сами се­мена Можно заменить

202

перетирание энергичным встряхиванием с песком в течение получа­са. Обработанные семена отделите от песка и уложите во вторую чашку Петри на увлаж­ненную фильтровальную бумагу

Результаты опыта станут очевидны уже через 3—4 дня обработанные песком семена энергично прорастают, контрольные — оста­ются в набухшем состоянии

Следовательно, в твердых семенах кле­вера, люцерны зародыш сформирован и семя не прорастает потому, что покрыто плотной, водонепроницаемой оболочкой

Разрушение целостности семенной обо­лочки твердых семян называется скарифи­кацией Этот прием широко используется в сельском хозяйстве, поскольку количество твердых семян в посевном материале может колебаться от 50 до 97 %

В природе растрескивание оболочки про­исходит под влиянием многократного высы­хания, замораживания, она разрушается бак­териями. Поэтому сохраниться непроросшими в течение сотен лет твердые семена могут только при постоянном воздействии неблагоприятных условий — под слоем торфа и льда

Задание Сравните способность к обра­зованию твердых семян у дикорастущей и культурной люцерны.

 

Удивительные опыты с растениями.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: