Окрашивание цветков искусственными красителями

Применив ряд искусственных красителей, можно придать лепесткам цветков необычную для данного вида расцветку.

Для опыта нужны белые или окрашенные в светлые тона цветки различных видов рас-

тений (например, нарциссы, сирень обыкновенная, жасмин садовый (чубушник), виола трехцветная), красители: эозин, метиленовый синий, малахитовый зеленый, метиловый фиолетовый, либо содержащие данные красители красные, зеленые, синие, фиолетовые, черные чернила «Радуга-2», пробирки, штатив для пробирок.

Приготовленные для окрашивания цветков растения погрузите в пробирки с разбавленными растворами красителя. Начинать работу лучше с красных чернил, которые содержат краситель эозин. Эозин способен быстро (через 15—30 мин) проникать в лепестки, окрашивая их в розовые и красные тона. Первоначально краситель накапливается в сосудах, благодаря чему становится заметной густая сеть жилок, пронизывающих лепестки. Постепенно, по мере того как краситель из сосудов начинает проникать в клетки, лепестки окрашиваются полностью (рис. 12, а).

Используя чернила других цветов, можно белые лепестки превратить в синие, даже зеленые, что для мира растений — редкость.

Если несколько видоизменить опыт, можно получить цветки или соцветия причудливой мозаичной окраски. Для этого расщепите вдоль стебель соцветия или цветоножку. Одну половину стебля погрузите в пробирку с раствором красителя, например эозина, а вто-

Рис. 12. Цветки-химеры.

рую — в пробирку с водой. В этом случае в красный цвет окрасится только часть соцветия или цветка. Мозаичное окрашивание хорошо удается на соцветиях белой сирени, жасмина садового, рябины обыкновенной (рис. 12, б).

На окрашенных лепестках видно, что входящие в них проводящие пучки (жилки) различным образом ветвятся, между ними образуются перемычки. Благодаря густой сети проводящих пучков любая клетка лепестка оказывается близко от источника воды. По мере накопления красителя можно рассмотреть окончания отдельных тонких жилок.

Вода из сосудов легко поступает в близлежащие клетки, но проникновение в них растворенных в воде веществ определяется свойствами наружной мембраны клеток. По-

этому, помещенные в растворы различных красителей, цветки одного и того же вида растений будут окрашиваться с различной скоростью. Быстро поступает в клетки красный эозин, значительно медленнее — метиловый фиолетовый. В процессе старения клеток проницаемость мембран возрастает, поэтому скорость окрашивания цветков зависит еще и от их возраста. Например, в одном из опытов цветки маргаритки многолетней, находившиеся в растворе зеленых чернил (разбавление 1: 2), окрасились в зеленый цвет только на седьмой день.

Передвижение воды вверх по сосудам растений происходит благодаря процессу испарения воды с поверхности листьев, лепестков. Поэтому скорость движения воды может колебаться от 0, 1 до 100 м/ч в зависимости от вида растения и условий внешней среды. Используя эозин, можно определить скорость передвижения воды по стеблю или цветоножке. Для этого в раствор красителя нужно опустить только нижнюю часть стебля, измерить расстояние от уровня красителя до цветка и определить время, необходимое для появления красителя в лепестках.

Задание. Определите скорость передвижения различных красителей по стеблю нивяника обыкновенного (составьте букет из розовых, голубых, зеленоватых ромашек), сравните скорость движения воды по сосудам при различных погодных условиях.

РОСТ РАСТЕНИЙ

Ростовые явления у растений проявляются прежде всего в образовании новых органов, тканей, клеток и их компонентов. В отличие от животных, рост растений продолжается в течение всей их жизни. Неограниченность роста обусловлена тем, что, в отличие от других организмов, деление клеток у растений приурочено к определенным зонам, называемым меристемами (от греч. «меристес»—делитель). В меристемах происходит не только деление клеток, но и образование зачатков органов. За счет деления клеток верхушечных меристем происходит рост стебля и корня в длину, образование листьев, цветков. Боковые меристемы обеспечивают рост осевых органов в толщину У злаков рост стебля обусловлен делением клеток вставочных меристем, расположенных в основании междоузлий

Характерной чертой роста растения является его неравномерность, периодичность. Рост клеток растений включает несколько следующих друг за другом процессов: фазы деления, растяжения и дифференциации.

Фаза деления (эмбриональная фаза) проходит в зоне меристем. Образующиеся в ре-

зультате деления дочерние клетки первоначально имеют размеры вдвое меньше материнской, но затем быстро растут за счет увеличения объема цитоплазмы.

Часть клеток, образовавшихся в процессе деления, остается меристематическими, а остальные переходят в фазу растяжения. Характерной особенностью фазы растяжения является быстрое увеличение объема клеток, например, за 1 ч клетка может увеличиться в размерах в 2 раза. Увеличение объема клеток связано с поглощением больших количеств воды и формированием вакуолей. К концу фазы растяжения размеры клетки увеличиваются по сравнению с эмбриональной фазой в десятки раз.

Постепенно растяжение замедляется, и клетки переходят к третьему этапу жизнедеятельности — дифференциации, в ходе которого происходит их узкая специализация. Из внешне однородных клеток меристем формируются покровные, проводящие, паренхимные, эмбриональные, механические клетки, совокупность которых образует соответствующие ткани растений.

Таким образом, изменение размеров клеток идет неравномерно: сначала (эмбриональная фаза) медленно, размеры клеток после деления увеличиваются только в 2 раза, затем очень быстро (фаза растяжения) и вновь замедление вплоть до полной остановки роста (фаза дифференциации). Графически рост клетки описывается в виде S-образной кривой, иначе называемой большой кривой роста

(рис. 13).

Рост клеток происходит -под контролем гормонов и регуляторов роста негормональной

Рис. 13. Большая кривая роста (фазы):

1 — медленного роста, 2 — быстрого роста, 3 — замедления (переход клеток в фазу дифференцировки), 4— стационарная, свидетельствующая о прекращении роста.

природы. К гормонам растений относят вещества, которые синтезируются и функционируют в растениях в микроколичествах, при этом место синтеза гормонов и место их регуляторного воздействия пространственно разобщены. Например, гормон цитокинин, который синтезируется в клетках корня,

перемещается по сосудам в клетки стебля, листьев, цветков. У растений нет определенных органов или желез, аналогичных железам внутренней секреции животных, синтезирующим и продуцирующим гормоны. Гормоны растений образуются преимущественно в местах активного деления клеток: в верхушках корней и стеблей, в молодых листьях, почках, растущих плодах.

В зависимости от влияния, оказываемого гормонами на рост растений, выделяют гормоны — стимуляторы роста (ауксин, цитокинины, гиббереллины) и гормоны — ингибиторы роста (абсцизовая кислота, этилен). В регуляции участвуют и вещества негормональной природы, например входящая в группу фенольных ингибиторов салициловая кислота.

Ауксин синтезируется в верхушечных меристемах побегов и корней, молодых листьях, зародышах семян. В эмбриональной фазе ауксин стимулирует деление клеток, а затем их растяжение, регулирует передвижение питательных веществ в растении. Увеличение количества ауксина в растущих клетках увеличивает приток к ним питательных веществ, что приводит к усилению роста клеток.

Гиббереллины синтезируются в меристематических тканях тех же органов, что и ауксин. Совместно с ауксином гиббереллины регулируют процесс растяжения клеток, активизируют деление и дифференцировку. Им принадлежит главная роль в регуляции прорастания семян.

Основное место синтеза цитокининов — верхушки корней, откуда они перемещаются по растению с током воды. Цитокинины непосредственно регулируют процесс деления

клеток. Активизируя синтез белков и нуклеиновых кислот, цитокинины задерживают старение клеток.

Ингибиторы замедляют рост растений, подавляя процессы деления и растяжения клеток.

Этилен подавляет растяжение клеток, блокирует передвижение ауксина. Накопление этилена в значительных количествах ускоряет старение клеток листьев, плодов, цветков. Он играет важную роль в регуляции созревания плодов, опадении листьев.

Действие абсцизовой кислоты так же, как и этилена, проявляется в торможении роста. Она вызывает покой почек, опадение листьев.

Координация ростовых процессов основана на сбалансированном совместном действии стимуляторов и ингибиторов роста растений.

29. Периодичность роста древесных побегов

Общим законом роста растений является его неравномерность, или периодичность, обусловленная внутренними процессами.

Изучите проявление.этого закона на примере роста побегов.

Для опыта нужны побеги деревьев, например тополя, линейка. Опыт лучше проводить

осенью или зимой, после полной остановки роста побегов.

Измерьте длину междоузлий, а также длину побега от его основания до каждого междоузлия.

При измерении стебля важно не упустить сближенные узлы с неразвивающимися почками у основания и на верхушке побега.

Результаты измерений запишите в таблицу:

Номер междоузлия от основания побега	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10...
Длина междоузлия, см
Длина побега, см

В большинстве случаев имеет место четко выраженная периодичность роста. Она проявляется в том, что междоузлия, образующиеся по мере нарастания побега, имеют неодинаковую длину: увеличиваясь от основания к середине, длина достигает максимума, а к верхушке побега опять уменьшается.

На основании полученных данных постройте кривые роста междоузлий и побега. Для этого по оси ординат отложите длину междоузлий и длину побега, по оси абсцисс — номера междоузлий, считая от основания побега. Построенные кривые показывают, что рост побега происходит неравномерно. Вначале наблюдается медленный рост, затем он увеличивается и наконец снова замедляется и прекращается.

Кривая роста междоузлий, характеризующая периодичность их роста, будет иметь одновершинную, почти симметричную форму.

Вы изучили особенности роста только одного органа растения — побега. Но они являются общими для ростовых процессов как всего растения в целом, так и других органов и тканей. Ведь в основе роста лежит рост составляющих их клеток. Общий характер кривых роста был установлен немецким ученым Ю. Саксом.

Задание. Сравните форму кривой роста побегов тополя с большой кривой роста. Сделайте выводы.

Замедление и полное прекращение роста растений в природных условиях часто совпадает с наступлением неблагоприятных внешних условий, но обусловлено прежде всего внутренними факторами: изменением уровня нуклеиновых кислот в точках роста, соотношением гормонов и ингибиторов роста. В тропиках, где годовые колебания температуры незначительны, практически все растения имеют периодическую приостановку роста.

Очевидно, рост растений можно регулировать искусственно.

30. Выращивание растения с 2 стеблями из 1 семени

Обычно прорастающие семена двудольных растений образуют 1 побег, развивающийся из зародышевой почки.

Для получения растений с 2 стеблями нужны семена гороха посевного, 2 горшка с почвой, ножницы.

В горшки посейте по 5—6 семян гороха, близко к поверхности.

Когда семена дадут всходы, в одном горшке срежьте стебельки у самой поверхности почвы таким образом, чтобы удалить ту часть стебля, на которой находятся прилистники. От стебля останется только короткий пенек.

Через несколько дней у опытных растений вместо удаленного главного побега вырастают 2 боковых, у контрольных растений продолжает расти 1 главный побег. Выкопайте несколько опытных растений и убедитесь, что боковые побеги выросли из пазух семядолей. Выкопав и раздвинув семядоли нескольких контрольных растений, убедитесь, что в их пазухах также имеются почки, но они находятся в состоянии покоя.

После появления первого листа обрежьте у части опытных растений верхушку стебля, оставив прилистники. Вскоре из почек, находящихся в пазухах прилистников, начнут развиваться боковые побеги. Образуются двустебельные растения.

У опытных растений еще раз обрежьте верхушки обоих стеблей. Таким образом можно получить уже растения с 4 стеблями.

Опыты показывают, что у основания (в пазухах) всех листьев имеются покоящиеся почки, которые трогаются в рост после удаления части побега с верхушечной почкой. Торможение роста боковых почек ростом верхушечной — проявление так называемых ростовых корреляций. Ростовые корреляции могут быть как отрицательными, так и положительными. При положительной корреляции рост одного органа ускоряется другим, такие взаимоотношения характерны, например, для корневой системы и надземной части растений. Торможение роста боковых почек верхушечной — пример отрицательной корреляции. Она имеет гормональную природу и обусловлена количественным распределением гормона ауксина. Основной источник ауксина в побеге — активно делящиеся клетки верхушечной почки, откуда он перемещается вниз по побегу и накапливается в боковых почках в избыточном, тормозящем рост количестве. При удалении вер-

хушки побега концентрация ауксина в боковых почках снижается до оптимальной и почки трогаются в рост.

Это явление широко используется в растениеводстве при формировании крон деревьев и кустарников. В парках, на площадях часто можно видеть живые изгороди, которым искусной стрижкой придана причудливая форма. При стрижке удаляются верхушечные почки всех побегов, в результате происходит пробуждение большого количества спящих почек, развитие боковых побегов, которые и придают подстригаемому кусту форму и плотность.

Задание. Попробуйте вырастить капусту с 2 кочанами.

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-

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

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

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.

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,

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

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.

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.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-06-19; Просмотров: 110; Нарушение авторского права страницы