Институт математики, естественных наук и информационных технологий

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры

 

 

П.А. Иконников, А.А. Белозерова

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Учебно-методический комплекс

Практикум для студентов

специальности 020803.65 «Биоэкология» и

направления 020200.62 «Биология» (бакалавр)

Часть III

 

Тюмень

Издательство

Тюменского государственного университета

УДК: 581.1(075.3)

ББК: 28.75 я73

Ф 504, И 422

П.А. Иконников, А.А. Белозерова. Физиология растений: Учебно-методический комплекс. Практикум для студентов специальности 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр). Часть III. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2011, 40 с.

Практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу физиологии растений. Содержит описание экспериментальных работ, разъяснения основных необходимых понятий и терминов.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс]/ Режим доступа: http: //www.umk3.utmn.ru., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

 

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Н.А. Боме, зав. кафедрой ботаники,

биотехнологии и ландшафтной

архитектуры, д.с.-х.н., профессор

РЕЦЕНЗЕНТЫ: Н.Н. Колоколова , к.б.н., доцент

кафедры ботаники, биотехнологии и

ландшафтной архитектуры

Л.С. Тупицына , к.б.н., доцент

кафедры экологии и генетики

© ФГБОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2011

© П.А. Иконников, А.А. Белозерова, 2011

ТЕМА ВОСЬМАЯ

РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

Явления роста и развития растения не однозначны, они представляют собой две взаимосвязанные стороны единого процесса. Нельзя рассматривать рост только как простое увеличение массы и размеров организма. В таком определении не отражены сложные процессы обмена веществ, новообразования элементов структуры, клеток, органов.

Рост - это процесс новообразования элементов структуры организма, сопровождающийся увеличением количественных и качественных показателей, обусловленных доминированием процесса синтеза над распадом.

Развитие - качественные изменения обмена веществ, приводящие к новым формам роста. Процессы роста и развития неразрывно связаны. Однако темпы роста могут не совпадать. Например, озимые культуры, высеянные весной, интенсивно растут, но к репродукции не переходят, или часто при неблагоприятных условиях (засуха, засоление) быстро заканчивают жизненный цикл, но отличаются карликовым ростом.

Все процессы роста и развития осуществляются через деление, растяжение и дифференциацию меристематических клеток, обуславливающих сигмоидную или S-образную кривую роста. На рост и развитие растений оказывают влияние внутренние и внешние факторы. К важным внутренним факторам относят гормональные вещества: ауксины, гиббереллины, кинины, ингибиторы роста и факторы, обуславливающие метаболические градиенты электричества, давления и газообмена. К внешним факторам относят: интенсивность и спектральный состав света, продолжительность дня и ночи, температуру и влажность почвы и воздуха, условия питания и т.д.

Работа 1. Изучение влияния ростовых веществ на рост

Ауксины играют существенную роль в росте и корреляциях растений. Обычно в высших растениях ауксин обычно образуется в точках роста и в меристемах. Он полярно перемещается и в силу этого оказывает физиологическое влияние на зоны, значительно удаленные от мест его образования (дистанционный характер действия). Увеличение концентрации выше оптимальной приводит к обратному эффекту - резкому торможению роста.

После того, как под действием гормона завершается соответствующая реакция, организм должен так или иначе избавиться от него. ИУК, например, может быть связана путем образования:

1) комплексов с пептидами, сахарами или фенолами;

2) адсорбцией с цитоплазматическими структурами;

3) разрушением ее путем окислительного распада при
участии ИУК-оксидазы.

Образование гормона, его распад или перевод в активную форму путем связывания - рычаги тонкого механизма регуляции роста и развития растения.

ХОД РАБОТЫ

Отбираем колеоптили пшеницы, перешедшие в фазу " чистого" растяжения (длина не более 10 мм). У пшеницы клеток продолжается 48 часов, овса 54 часов, кукурузы 72 часа. Затем рост колеоптиля останавливается и лишь увеличивается его масса. 5-7 колеоптилей зажимают между указательным и большим пальцами левой руки, оставив свободными концы. Отступив 4 мм от кончика с помощью линейки, нарезают отрезки длиной 5 мм. Изнутри тупой палочкой выталкивают первичный лист, а полые цилиндрики колеоптилей нанизывают на стеклянные капилляры по 10 штук и измеряют их общую длину. Капилляры с отрезками хранят в дистиллированной воде.

Затем по 2 капилляра размещают в опытные растворы и растворы фитогормонов нужной концентрации. Растворы готовят на фосфатно-цитратном буфере с рН 5, 0 с 1%-ной сахарозой. Сосуды с растворами фитогормонов с капиллярами (их можно приметить разноцветным пластилином) помещают в термостат при 25-28°С. Через каждый час в течение 3 часов промеряют длину 10 отрезков (прямо на капилляре) предварительно их сдвинув.

Данные заносят в таблицу:

 

Влияние ростактивирущих веществ на рост в фазе растяжения

Вариант	№ сосуда	Длина 10 колептилей, мм	Прирост в длину, мм	Прирост в % от контроля

 

Изображают результат графически по динамике роста (увеличение общей длины) и величине приростков (ритмичность роста).

 

Схема опыта:

1 вариант	2 вариант	3 вариант
1) контроль	1) контроль	1) контроль
2) ИУК 10-2	2)ИУК 10-5	2)НУК 10-3
3) ИУК 10-4	3) кинетин 10-6	3) НУК 10-5
4) ИУК 10-7	4) ИУК 10-5	4) НУК 10-5

 

Концентрации выражены в молях, контроль - фосфатно-цитратный буфер, ИУК – индолилуксусная кислота, НУК - нафтилуксусная кислота.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) колеоптили пшеницы в стадии активного роста растения; 2) растворы кинетина, ИУК и НУК; 3) чашки Петри; 4) термостат.

 

Работа 2. Определение зон роста в органах растений (корень)

Для изучения зон роста растения удобно пользоваться методом нанесения тушью растертой в 5%-ном растворе декстрина, либо маркировочной жидкостью (сажу или активированный уголь растирают с парафиновым маслом).

Для нанесения меток используют тонко заточенную деревянную палочку или нитку. Проращивание семян ведут либо во влажных камерах, либо в стаканчиках с влажными опилками.

 

ХОД РАБОТЫ

Берут семена гороха или фасоли, конских бобов, кукурузы и проращивают во влажных опилках, в которых стеклянной палочкой делают углубления для свободного и строго вертикального роста корня. Затем на небольших (длиной 1, 5-2 см) совершенно прямых, предварительно осторожно обсушенных фильтровальной бумагой корнях (3-4 корня), наносят метки, начиная от кончика корня. Расстояние между метками делают 1 мм. Метки должны быть тонкими и хорошо заметными. Далее проростки помещают в благоприятные для роста условия: во влажные камеры, в темные комнаты при температуре 20-25°С. Через сутки измеряют расстояние между метками (при увеличении ширины самих меток измеряют с их середины) и вычисляют средний суточный прирост различных участков корня.

Результаты выражают графически, откладывая на оси абсцисс номера отрезков, а на оси ординат - приросты. Делают выводы о характере роста корня. Результаты опыта записывают по схеме:

№ проростка

Зона прироста (мм)

Примечание

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) проростки с длиной корней 1, 5-2, 0 см; 2) тушь или маркировочная жидкость; 3) препаровальные иглы или тонко заточенные деревянные палочки; 4) миллиметровая бумага; 5) влажные камеры; 6) деревянные опилки.

Работа 10. Фототропизм

Тропизмами называют процессы изгибания органов растений под влиянием односторонне действующих раздражителей. Тропизмы у органов с радиальной симметрией (стебель, корень, колеоптиль) могут быть положительными (изгиб в сторону раздражителя) и отрицательными (изгиб в противоположную сторону).

Тропизмы - ростовые движения, обусловленные неравномерным ростом двух противоположных сторон какого-либо органа, причем быстрее растущая сторона становится выпуклой.

Один из видов тропизмов - фототропизм - изгибание растущих частей растения под влиянием одностороннего (бокового) освещения. Явление фототропизма удобно наблюдать наколеоптилях злаков.

ХОД РАБОТЫ

На колеоптили злаков, выращенных в темноте фототропической камеры, быстро нанести метки тушью на равных расстояниях. На верхушки других надеть светонепроницаемые колпачки, обернув кусочек фольги вокруг спички. Поместить проростки в фототропическую камеру так, чтобы нанесенные на колеоптили метки оказались на затененной стороне, т.е. были обращены к стенке противоположной той, в которой имеется отверстие. Поставить камеру на подоконник или перед настольной лампой отверстием в сторону источника света.

Через сутки рассмотреть проростки, обратив внимание на расположение меток. Зарисовать проростки в начале опыта и в конце.

Сделать выводы, ответив на следующие вопросы:

1) Где находится место восприятия одностороннего освещения?

2) В какой зоне происходит фототропический изгиб?

3) Каков механизм фототропического изгиба?

 

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) проростки злаков, выращенные в полной темноте в стаканчиках; 2) фототропическая камера - светонепроницаемый ящик с зачерненными внутренними стенками и небольшим отверстием в одной из стенок; 3) фольга; 4) тушь; 5) спички (одна из них заостренная).

Работа 12. Гидротропизм

Тропизм, вызываемый односторонним расположением зоны увлажнения, называется гидротропизмом. Способность к положительным гидротропическим изгибам хорошо выражена у корней, которые при неравномерном распределении влаги в почве направляются в более влажные участки. Причем экспериментально доказано, что фактор увлажнения является более мощным аттрагирующим фактором, нежели, например, элементы минерального питания.

ХОД РАБОТЫ

Обернуть стеклянные пластинки фильтровальной бумагой, смочить бумагу водой и разложить на одной стороне равномерными рядками семена льна или горчицы. Семена смачиваются и прилипают к бумаге.

Налить в широкую емкость немного воды и наклонно поставить туда пластинку, так чтобы семена оказались на нижней стороне пластинки. Одну емкость плотно закрыть стеклом, чтобы создать насыщенную водяными парами атмосферу, другую оставить открытой.

Через несколько дней рассмотреть и зарисовать положение корешков в обоих сосудах. В выводах объяснить причины неодинакового роста корней в различных вариантах.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) семена льна или горчицы; 2) широкие стеклянные банки или прозрачные пластиковые контейнеры (2 шт.); 3) стекло для накрывания одной из банок или контейнера; 4) стеклянные пластинки (2 шт.); 5) фильтровальная бумага.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

РАСТВОРОВ И РЕАКТИВОВ

Раствор нейтрального красного. Приготовить 0, 1%-ный раствор путем растворения 0, 5 г краски в 250 мл дистиллированной воды. Раствор профильтровать и хранить в стеклянной банке из темного стекла. Перед употреблением развести водопроводной водой в 10 раз.

Хлоркобальтовая бумага. Приготовить 5%-ный раствор хлорида кобальта и погрузить в него на несколько минут куски белой фильтровальной бумаги размером 8x10 см. Просушить розовую бумагу между листьями сухой фильтровальной бумаги, а затем на солнце или над электроплиткой до появления голубого цвета. Хранить хлоркобальтовую бумагу следует в эксикаторе над хлоридом кальция.

Стандартный раствор Гетри для определения хлорофилла. Приготовить на дистиллированной воде три раствора: 1) 1%-ный CuSO₄× 5H₂O (брать только синие кристаллы, после растворения профильтровать), 2) 2%-ный К₃Сr₂О₇, 3) 7%-ный аммиак. Перенести в мерную колбу на 100 мл 3-го раствора, довести до метки дистиллированной водой, перемешать и перелить в чистую сухую склянку с притертой пробкой. Раствор Гетри по окраски эквивалентен раствору хлорофилла концентрации 85 мг/л.

Раствор йода в йодиде калия (I в KI). Растворить 2 г KI в 5 мл дистиллированной воды, добавить 1 г металлического йода, после полного растворения последнего долить 295 мл воды. Хранить реактив в темной склянке с притертой пробкой.

Хромовая смесь. Растворить в большой колбе 6 г К₃Сr₂О₇ в 100 мл воды. Добавить 100 мл концентрированной серной кислоты (прилить осторожно малыми порциями, перемешивая и охлаждая колбу струей водопроводной воды). После полного охлаждения перелить в толстостенную склянку. После мытья посуды жидкость сливать обратно в ту же склянку. После долгого употребления раствор приобретает зеленую окраску - такая смесь непригодна для дальнейшего использования.

Раствор едкого бария. Перед тем как приготовить раствор едкого бария, дистиллированную воду необходимо прокипятить. Для приготовления раствора берем навеску 7 г едкого бария, который растворяется в 1 л воды. Реактив приготовляется под тягой. Раствор хранится в герметической закрытой склянке.

Фенолфталеин. 0, 5 г растворяется в 50 см³ спирта и прибавляется затем 5 см³ воды. Пределы рН: 8, 3 -10, 0.

Реактив Фелинга. Готовится из двух растворов, которые хранятся отдельно и только перед употреблением смешиваются в равных количествах: 1-й раствор - 40 г медного купороса в 1 л воды, 2-ой раствор - 200 г сегнетовой соли и 150 г КОН в 1 л воды.

Крахмальный агар. Поместить в колбу 2 г мелко нарезанного агар-агара, прилить 100 мл воды и осторожно прокипятить до полного растворения агара, 2 г крахмала размешать стеклянной палочкой с 10 мл холодной воды, вылить в кипящий раствор агара и вновь довести до кипения. Горячую смесь разлить в чашки Петри.

Раствор краски Судан III. Растворить в фарфоровой чашке 0, 2 г краски Судан III в 20 мл 96-ного спирта, добавить 20 мл глицерина, тщательно размешать и профильтровать.

Спиртовой раствор гвояколовой смолы. 1 г гвояковой смолы растворить при нагревании в водяной бане в 70 мл этилового спирта, профильтровать и добавить 30 мл дистиллированной воды. Хранить в плотно закрытой посуде в холодильнике.

Раствор β -индолилуксусной кислоты (ИУК). Для стимуляции корнеобразования. Растворить 100 мл ИУК (гетероауксина) в 10-15 мл горячей воды и долить холодной воды до 1 л. Раствор пригоден для употребления только в течении нескольких часов.

Ланолиновая паста с ИУК. Растворить 10 мг ИУК в 50 мл горячей воды. Вылить 5 мл раствора в фарфоровую чашку с 5 г (чайной ложкой) ланолина расплавленного на кипящей водяной бане. Ланолин – высокоочищенный жир из овечьей шерсти, обычно применяемый в косметике. Размешивать стеклянной палочкой не менее 10 минут до получения кремообразной эмульсии. Если к пасте добавить каплю масляной кислоты, то равномерное распределение ИУК происходит быстрее: паста становится мягче, легче стирается и более эффективно проникает в растительные ткани.

Контрольная (водяная) паста готовится также путем растирания 5 г расплавленного ланолина с 5 мл воды: если в ростовую пасту добавляли масляную кислоту, то ее добавляют и к водяной пасте. Хранить пасты следует на холоде.

Приготовление обезвоженного CaCl₂. CaCl₂ необезвоженный прокаливают на железной сковороде, насыпая слой не более 1-2 см. Прокаливают при сильном нагревании. Сначала он плавится с выделением кристаллической Н₂О. Затем с испарением воды обращается в рыхлые комочки. Их дополнительно прокаливают и еще теплыми помещают в герметичный сосуд.

Абсолютный спирт. Обычный спирт-ректификат имеет 96° крепости. Растираем небольшое количество CuSO₄ и прокаливаем его в тигле до перехода в белую окраску. Охлаждаем в эксикаторе и высыпаем в спирт. Если последние порции купороса не синеют – значит, в спирте воды нет, т.е. мы получили абсолютный спирт.

 

Пётр Арамаисович Иконников

Анна Алексеевна Белозерова

 

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Учебно-методический комплекс

Практикум для студентов

специальности 020803.65 «Биоэкология» и

направления 020200.62 «Биология» (бакалавр)

Часть III

 

Подписано в печать __________ г. Тираж _______экз.

Объем _______ п.л. Формат 60х84/16 Заказ № ________

Издательство Тюменского государственного университета

625003, г. Тюмень, Семакова, 10

 

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры

 

 

П.А. Иконников, А.А. Белозерова

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Учебно-методический комплекс

Практикум для студентов

специальности 020803.65 «Биоэкология» и

направления 020200.62 «Биология» (бакалавр)

Часть III

 

Тюмень

Издательство

Тюменского государственного университета

УДК: 581.1(075.3)

ББК: 28.75 я73

Ф 504, И 422

П.А. Иконников, А.А. Белозерова. Физиология растений: Учебно-методический комплекс. Практикум для студентов специальности 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр). Часть III. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2011, 40 с.

Практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу физиологии растений. Содержит описание экспериментальных работ, разъяснения основных необходимых понятий и терминов.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс]/ Режим доступа: http: //www.umk3.utmn.ru., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

 

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Н.А. Боме, зав. кафедрой ботаники,

биотехнологии и ландшафтной

архитектуры, д.с.-х.н., профессор

РЕЦЕНЗЕНТЫ: Н.Н. Колоколова , к.б.н., доцент

кафедры ботаники, биотехнологии и

ландшафтной архитектуры

Л.С. Тупицына , к.б.н., доцент

кафедры экологии и генетики

© ФГБОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2011

© П.А. Иконников, А.А. Белозерова, 2011

ТЕМА ВОСЬМАЯ

РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

Явления роста и развития растения не однозначны, они представляют собой две взаимосвязанные стороны единого процесса. Нельзя рассматривать рост только как простое увеличение массы и размеров организма. В таком определении не отражены сложные процессы обмена веществ, новообразования элементов структуры, клеток, органов.

Рост - это процесс новообразования элементов структуры организма, сопровождающийся увеличением количественных и качественных показателей, обусловленных доминированием процесса синтеза над распадом.

Развитие - качественные изменения обмена веществ, приводящие к новым формам роста. Процессы роста и развития неразрывно связаны. Однако темпы роста могут не совпадать. Например, озимые культуры, высеянные весной, интенсивно растут, но к репродукции не переходят, или часто при неблагоприятных условиях (засуха, засоление) быстро заканчивают жизненный цикл, но отличаются карликовым ростом.

Все процессы роста и развития осуществляются через деление, растяжение и дифференциацию меристематических клеток, обуславливающих сигмоидную или S-образную кривую роста. На рост и развитие растений оказывают влияние внутренние и внешние факторы. К важным внутренним факторам относят гормональные вещества: ауксины, гиббереллины, кинины, ингибиторы роста и факторы, обуславливающие метаболические градиенты электричества, давления и газообмена. К внешним факторам относят: интенсивность и спектральный состав света, продолжительность дня и ночи, температуру и влажность почвы и воздуха, условия питания и т.д.

1234Следующая ⇒

Поделиться: