Изучение влияния Zn на рост и развитие растений (на примере подсолнечника)

/

Отчёт по большому практикуму

Изучение влияния Zn на рост и развитие растений (на примере подсолнечника)

Введение

Все культурные растения по отношению к цинку делятся на 3 группы: - очень чувствительные (кукуруза, лен, хмель, виноград, плодовые);

- средне чувствительные (соя, фасоль, кормовые бобовые, горох, сахарная свекла, подсолнечник, клевер, лук, картофель, капуста, огурцы, ягодники);

- слабо чувствительные (овес, пшеница, ячмень, рожь, морковь, рис, люцерна).

Недостаток цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и карбонатных почвах. Мало доступного цинка на торфяниках, а также на некоторых малоплодородных почвах. Недостаток цинка сильнее всего сказывается на образовании семян, чем на развитии вегетативных органов. Симптомы цинковой недостаточности широко встречаются у различных плодовых культур (яблоня, черешня, японская слива, орех, пекан, абрикос, авокадо, лимон, виноград). Особенно страдают от недостатка цинка цитрусовые культуры. Физиологическая роль цинка в растениях очень разнообразна. Он оказывает большое влияние на окислительно-восстановительные процессы, скорость которых при его недостатке заметно снижается. Дефицит цинка ведет к нарушению процессов превращения углеводородов. Установлено, что при недостатке цинка в листьях и корнях томата, цитрусовых и других культур, накапливаются фенольные соединения, фитостеролы или лецитины, уменьшается содержание крахмала. Цинк входит в состав различных ферментов: карбоангидразы, триозофосфатдегидрогеназы, пероксидазы, оксидазы, полифенолоксидазы и др. Обнаружено, что большие дозы фосфора и азота усиливают признаки недостаточности цинка у растений и что цинковые удобрения особенно необходимы при внесении высоких доз фосфора. Значение цинка для роста растений тесно связано с его участием в азотном обмене. Дефицит цинка приводит к значительному накоплению растворимых азотных соединений - аминов и аминокислот, что нарушает синтез белка. Многие исследования подтвердили, что содержание белка в растениях при недостатке цинка уменьшается. Под влиянием цинка повышается синтез сахарозы, крахмала, общее содержание углеводов и белковых веществ. Применение цинковых удобрений увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого вещества и хлорофилла. Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений.

Агрохимическими исследованиями установлена необходимость цинка для большого количества видов высших растений. Его физиологическая роль в растениях многосторонняя. Цинк играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растительном организме, он является составляющей частью ферментов, непосредственно участвует в синтезе хлорофилла, влияет на углеводный обмен в растениях и способствует синтезу витаминов. При цинковой недостаточности у растений появляются хлоротичные пятна на листьях, которые становятся бледно-зелеными, а у некоторых растений почти белыми. У яблони, груши и ореха при недостатке цинка развивается так называемая розеточная болезнь, выражающаяся в образовании на концах ветвей мелких листьев, которые располагаются в форме розетки. При цинковом голодании плодовых почек закладывается мало. Урожайность семечковых резко падает. Черешня еще более чувствительна к недостатку цинка, чем яблоня и груша. Признаки цинкового голодания у черешни проявляются в появлении мелких, узких и деформированных листьев. Хлороз вначале появляется на краях листьев и постепенно распространяется к средней жилке листа. При сильном развитии заболевания весь лист становится желтым или белым. Из полевых культур цинковая недостаточность чаще всего проявляется на кукурузе в виде образования белого ростка или побеления верхушки.

Показателем цинкового голодания у бобовых (фасоль, соя) является наличие хлороза на листьях, иногда асимметрическое развитие листовой пластинки. Недостаток цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и супесчаных почвах с низким его содержанием, а также на карбонатных и старопахотных почвах. Применение цинковых удобрений повышает урожай всех полевых, овощных и плодовых культур. При этом отмечается снижение пораженности растений грибковыми заболеваниями, повышается сахаристость плодовых и ягодных культур [2].

Всхожесть - количество появившихся всходов, выраженное в % к количеству высеянных семян.

Энергия прорастания - скорость прорастания, выражаемая в % семян, проросших в срок, установленный опытным путём.

Цель: Изучить влияние Zn на рост и развитие подсолнечника.

1. Ход работы

1.1 1 этап работы

Определение степени прорастания семян двумя методами.

А. Метод с прорастанием в рулонах.

Отбирают 30 семян подсолнечника для прорастания. Семена промывают в слабом растворе марганцовки для стерилизации.

Далее семена выкладывают на гофрированную фильтровальную бумагу на расстоянии 1,5 см и заворачивают в рулон.

Рулон помещают в стакан с водой, чтобы семена оставались во влажной среде. Воду в стакан добавляют в течение недели во избежание высыхания прорастающих семян. Идет наблюдение за прорастанием.

Б. Метод с прорастанием в чашке Петри.

Также отбирают семена в количестве 30, выкладывают между 2 слоями смоченной фильтровальной бумаги в чашку Петри. Далее чашку убирают в тёмное место, при комнатной температуре. Наблюдают количество проросших семян. И оценивают в процентном соотношении.

1.2 2 этап работы

Высаживание проросших семян подсолнечника (из 1 метода работы) на среды с различной концентрацией Zn (10-5, 10-6, 10-7) в растворах. Оставляют на несколько дней. После проводят измерения надземной части и корневой системы растений. Данные заносят в таблицу.

1.3 3 этап работы

Измерение содержания хлорофилла.

От надземной части отделяют семядоли и листья. Содержание хлорофиллов a, b и каротиноидов исследуют путем спиртовой вытяжки (этиловый спирт 96%) на водяной бане EL 1300 (навеску измельченной сырой массы хвои заливают 5 мл 96% этилового спирта и оставляют на водяной бане на час при 60С), предварительно измеряют вес листьев с содержание Zn 10-6, и семядоли Zn 10-5, на торсионных весах типа BT (Киев, ЗМА). Экстракты охлаждают в течение суток и спектрофотометрически снимают показатели оптической плотности длин волн (470, 649, 665, 720нм) на приборе SPEKOL 1300 [1].

Проводят расчет хлорофилла а, в и каратиноидов по формулам:

Ca=13,7*(D665-D720)-5,76*(D649-D720)

Cb=25,8*(D649-D720)-7,6*(D665-D720)

Ccar=[D470-Ca*0,0066-Cb*0,03315]/0,21

1 - Листья с одного растения с содержанием Zn 10-6

2 - Семядоли с одного растения содержанием Zn 10-5

Результаты оформляли в виде таблиц.

1.4 4 этап работы

Определение сухой массы:

Надземную и подземную часть растений кладут в бумажные конверты и помещают в сушильный шкаф при температуре 1050С на несколько часов. Затем взвешивают сухие надземные части и корневые системы.

Полученные данные заносят в таблицу.

Расчет содержания пигментов в сухой массе проводят по формуле

.

2. Определение объема корневой системы

Определение объема корневой системы (Vкс) проводят на основе сырой массы (Мкс) и удельной массы корня (с) согласно уравнения:

Vкс= с*Мкс

Массу корня с точностью до 1 мг на торсионных весах (аналитических весах).

Удельную массу корня определяют с помощью метода, который основан на законе Архимеда.

Установите пробирку (10 мл) в штатив. Налейте в пробирку 2 мл 96% этилового спирта при температуре 25⁰С. С помощью безопасной бритвы отрежьте небольшой (5 мм) фрагмент корня у его основания. Поместите фрагмент корня в пробирку с этиловым спиртом. Фрагмент корня должен переместиться на дно. Можно сделать вывод о том, что удельная масса корня меньше 1. С помощью пипетки на 1 мл добавьте в пробирку 0,1 мл дистиллированной воды, взболтайте содержимое. Определите положение корня в растворе спирта. Операцию добавления дистиллированной воды повторять до тех пор, пока фрагмент корня не начнет всплывать. Зафиксировать в тетради количество добавленной дистиллированной воды.

Рассчитайте объемное содержание этилового спирта в полученном растворе по формуле:

Соб%= 96%*Vэс/(Vэс+Vводы)

Для контроля (Zn 10-7): объем корня составил 0,04.

Zn 10-6 - 0,27, Zn 10-5 - 0,08.

Для определения удельной массы раствора этилового спирта использовать таблицу из источника: Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-ое, испр. и доп. Л.: Химия, 1978. С. 280.

Поглотительная способность корней:

Таблица 2 - Выявление поглотительной способности корней

3. Определение поглотительной емкости корневой системы

Поглотительную емкость определить на основании окраски корней раствором метиленового синего в концентрации 69,4 мг/л в течение 3 минут. Высушенные в эксикаторе в течении 2 суток над CaCl2 корни с известной сухой массой растереть в ступке с битым стеклом, перенести в мерные пробирки с добавлением 0,9%-го раствора CaCl?.

Полученные растворы центрифугировать (CentrifugeMPW 340) в течение 7 минут при 2800 об/мин. Оптическую плотность измерить на фотоэлектроколориметре (КФК-2 УХЛ 42) при длине волны 670 нм в кювете шириной 0,5 см. За контроль взять дистиллированную воду.

Таблица 3 - Результаты определения поглотительной емкости корневой системы подсолнечника.

Выводы

· Наибольший объем корневой системы имеют ростки подсолнечника с концентрацией цинка 10-5 степени; при концентрации 10-6 объем корневой системы становится значительно меньше, данная концентрация не является оптимальной. Угол наклона калибровочной прямой составил 32,2.

· Исходя из полученных данных, выявили поглотительную способность корней подсолнечника, выращенных на разных средах, для контроля количество метиленовой сини составило 0,24 мг, для опытных корней - 0,16 мг для Zn 10-6, 0,33 мг для Zn 10-5.

· В методах по прорастанию семян всхожесть составила 60%. Из этих данных следует заключение, что для прорастания семян необходима влага, которую семена поглощают, чтобы возобновить физиологические процессы, связанные с прорастанием. В дальнейшем растущий проросток нуждается в большом количестве воды, и так же прорастание семян невозможно без присутствия кислорода, которые поглощается в процессе дыхания с дальнейшим выделением углекислого газа.

· С увеличением концентрации Zn, в растении уменьшается содержание влаги. Из чего следует вывод, что происходит насыщение растений ионами Zn и ухудшение работы поглощающей системы проростков из-за нарушения проводящей функции корня.

· Согласно обработанных данных по представленным нам растениям. Вывод: Наибольший объём корневой системы наблюдается у ростков подсолнечника, выращенных на питательной среде с концентрацией Zn 10^-6; при концентрации Zn 10-7 объем корневой системы незначительно уменьшился; что касается концентрации Zn 10-5, очень большой избыток цинка то объем корневой системы становится значительно меньше.

· Согласно обработанных данных по растениям выращенных самостоятельно из работы по определению объема и поглотительной емкости корневой системы. Вывод: наибольший объем корневой системы имеют ростки подсолнечника с концентрацией цинка 10-5 степени; при концентрации 10-6 объем корневой системы становится значительно меньше, данная концентрация не является оптимальной.

· Угол наклона калибровочной прямой составил 32,2. Исходя из полученных данных, выявили поглотительную способность корней подсолнечника, выращенных на разных средах, для контроля количество метиленовой сини составило 0,24 мг, для опытных корней - 0,16мг для Zn 10-6 и 0,33мг для Zn 10-5.

· Растения, развивающиеся в условиях недостаточности цинка, бедны хлорофиллом; напротив, листья, богатые хлорофиллом, содержат максимальные количества цинка.

·

Список использованной литературы

1. ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. - Взамен ГОСТ 12038-66; введ. 01.07.86. - Мин. сельского хозяйства СССР, 1986. - 60 с.

2. ЧП 'Агро Мир': http://agromir.zakupka.com/articles/10787-znachenie-mikroelementov-v-zhiznedeyatelnosti-rasteniy/

3. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-ое, испр. и доп. Л.: Химия, 1978. С. 280.

Приложение

цинк подсолнечник хлорофилл корневой

Содержание пигментов в сухой массе растения

Обработка данных по растениям второго опыта.