Работа 3. Определение засухоустойчивости растений проращиванием семян на растворах сахарозы

Цель: определить относительную засухоустойчивость различных видов растений.

Объекты, реактивы и оборудование: Семена пшеницы, овса, проса, гороха, вики, кукурузы, ячменя, 15, 20, 25%-ные растворы сахарозы с осмотическим давлением соответственно 1000, 1400, 1800 кПа, Чашки Петри, фильтровальная бумага, термостат, линейки.

 

Краткие сведения

 

Способность растений на первых этапах развития экономно использовать влагу в условиях недостаточного водоснабжения служит одним из важных биологических и хозяйственно полезных характеристик сорта. Определяя количество проросших семян на растворах с высоким осмотическим давлением, имитирующих условия физиологической сухости почвы, представляется возможным установить на ранних этапах онтогенеза относительную засухоустойчивость видов и сортов.

 

Ход работы

В чашках Петри на фильтровальной бумаге проращивают по 50 семян в трех повторностях. Фильтровальную бумагу смачивают раствороми сахарозы с осмотическим давлением 1000, 1400 и 1800 кПа и соответствующими концентрациями – 15, 20, 25%. Подсчет проросших семян осуществляют на третий день. Чем устойчивее к засухе вид растения, тем выше количество проросших семян на больших концентрациях сахарозы, тем больше длина корешков и проростков. Результаты записывают в таблицу 1 по приведенной форме.

 

Таблица 1.

Вариант опыта	Число семян, проросших на 3-й день	Число семян, проросших на 7-й день

 

Сделать вывод о засухоустойчивости исследуемых видов и сортов растений.

 

Работа 4. Определение солеустойчивости злаков по всхожести их се­мян.

 

Цель: определить солеустойчивость различных видов злаковых культур.

 

Объекты, реактивы и оборудование: чашки Петри, фильтро­вальная бумага, слабый раствор перманганата калия, химические стаканы, марлевые мешочки, этикетки, тер­мостат, сушильный шкаф, пипетки на 10 мл, растворы 50, 100, 150, 200 мМ NаСl, дис­тиллированная вода, семена ячменя, пшеницы, ржи, кукурузы,тритикале и др.

Краткие сведения

 

В условиях избыточной засоленности почвы всхожесть семян и интенсивность роста растений часто снижаются. При определе­нии солеустойчивости показателем устойчивости служит сравне­ние числа проросших семян в растворах соли и в дистиллирован­ной воде.

 

Ход работы

Подбирают здоровые семена растений, помещают их в разные марлевые мешочки с этикеткой внутри и обрабатывают слабым раствором марганцовки в течение 3 — 5 мин. Затем слегка просушивают и рас­кладывают по 10 —20 семян в каждую чашку Петри. Предварительно чашки Петри прокаливают в сушильном шкафу при 150⁰С в течение 1 ч, на их дно укладывают фильтровальную бумаг. И каждую чашку наливают по 10 мл 50, 100, 150,
200 мМ раствора NaСl и 10 мл дистиллированной воды (контроль). Опыт проводят в трех­кратной повторности.

Таблица 1

Растение	Вариант опыта	Число проросших семян	Всхожесть, %
Ячмень	контроль
50 мМ NaCl
100 мМ NaCl
150 мМ NaCl
200 мМ NaCl
Пшеница	контроль
50 мМ NaCl
100 мМ NaCl
150 мМ NaCl
200 мМ NaCl

Чашки Петри с семенами помещают в термостат при темпера­туре 26°С для проращивания. На дно термостата ставят кювету с водой. Через семь дней в каждом варианте подсчитывают число проросших семян. Определяют процент всхожести. Результаты за­писывают в таблицу (табл.1).

Сделать вывод о солеустойчивости различных видов растений.

 

 

Работа 5. Влияние засоления на степень деструкции хлорофилла.

Цель работы: показать влияние высоких концентраций солей на рост растений и состояние хлорофилла в листьях.

Объекты, реактивы и оборудование: химические стаканы, лезвия, 4%-NaCl или NaSO₄, линейки, побеги березы, клена, ольхи и т.д.

Краткие сведения

Засоление приводит к созданию низкого водного потенциала, что затрудняет поступление воды в растение. При ухудшении водоснабжения растений под воздействием солей происходит деструкция хлоропластов, нарушается синтез хлоро­филла, снижается интенсивность ростовых процессов.

 

Ход работы

 

Берут не закончившие рост побеги березы, клена и других растений. Их проксимальные концы подрезают под водой. Измеряют длину побегов, подсчитывают число листьев, измеряют длину верхних, растущих, листьев. Побеги помещают в пять сосудов: один с чистой водой (контрольный вариант) и четыре с раствором NaСl (или Nа₂S0₄) разной концентрации: 2,5 %-, 5 %-, 10 %-, 15%-ные.

Банки с побегами на семь дней помещают в условия рассеян­ного освещения. На третьи и седьмые сутки учитывают изменения в окраске листьев, измеряют длину побега (обращая внимание на удлинение верхних междоузлий) и длину взятых под наблюдение верхних листьев, отмечают возможное появление новых листьев при продолжающемся росте побега за счет развертывания верху­шечной почки.

Под влиянием солей, поступающих в листья, возможно разру­шение хлорофилла.

При сравнении с контрольным вариантом листья становятся менее зелеными (происходит их выцветание).

Кроме того, на листьях появляются «солевые пятна», площадь которых со временем увеличивается.

Результаты опытов записывают в таблицу 1.

 

Таблица 1.

Вариант опыта	Изменение окраски листьев	Вывод
3-й день	7-й день

 

Сделать рисунки листьев на тре­тий и седьмой дни опыта, описать состояние побегов; сформули­ровать выводы о влиянии засоления на интенсивность ростовых процессов и степень разрушения хлорофилла в листьях.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ «УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ УСЛОВИЯМ СРЕДЫ»

1. Какие листья быстрее завядают при почвенной засухе: верхние или нижние? Пояснить.
2. Чем объяснить накопление свободных аминокислот при засухе?
3. Как влияет повышение вязкости протоплазмы на жароустойчивость растений?

4. Как влияет подсушивание семян на свойства протоплазмы и жароустойчивость растений?

5. Тюльпаны относятся к группе растений, имеющих низкую засухоустойчивость. Как объяснить произрастание и цветение этих растений в пустыне?

6. Засуха и засоление в какой-то степени сходно влияют на поглощение воды растениями. Чем это объяснить?

7. Назовите основные физиологические отличия засухоустойчивых сортов от неустойчивых.

8. Многие овощеводы избегают проводить полив растений в жаркие дневные часы, мотивируя тем, что появившиеся капли воды на листьях вызывают их ожоги. Можно ли поливать растения в жаркое дневное время или следует ждать приближения вечера, когда действие солнечных лучей уменьшится?

9. Растения пшеницы погибают при температуре 49⁰С в течение 10 мин. Кактусы же переносят без ущерба более высокую температуру (до 65°С). Чем можно объяснить высокую жароустойчивость суккулентов?

10. Почему суккуленты плохо переносят обезвоживание?

11. Какая фаза роста клеток более заметно подавляется при засухе?

12. Листья двух видов растений были подвергнуты обезвоживанию. Листья первого растения погибли, листья второго сохранили жизнеспособность. Какое свойство протоплазмы в этом опыте имело решающее значение?

13..Нагревание клетки до 50⁰С не повредило клеточную вакуоль. Остальное содержимое клетки погибло. Какой слой протоплазмы оказался более устойчивым?

14. При тепловом воздействии гибель листьев верхнего яруса наступила при 45⁰С, гибель нижнего - при 40⁰С. Каким свойством протоплазмы можно объяснить полученный результат?

15. Настоящие ксерофиты жароустойчивы и способны выносить обезвоживание. Чем объяснить подобную устойчивость?

16. Почему ксерофиты с глубоко проникающей корневой системой имеют низкую эластичность протоплазмы, не обладают высокой жароустойчивостью и не выносят сильного обезвоживания?

17. На одинаковой почве произрастают растения огурца и пшеницы. Устойчивое завядание наступает у огурца при влажности почвы 16,5% от сухой массы почвы, у пшеницы при 14,2%. Чем этообъяснить?

18. Минеральные удобрения, особенно фосфорные и калийные повышают засухоустойчивость растений. Зная это, некоторыефермеры при наступлении засухиначинают вносить удобрения. Правильно ли они поступают?

19. Почему при регулярном орошении жароустойчивость растений снижается?

20. Как отличить живые и убитые клетки и определить степеньповреждения растений высокой температурой?

21. Почему у растений в теплицах возникают ожоги листьев чаще, чем урастений в открытом грунте?

22. Чем объяснить, что одинаковая по силе засуха, действующая в разные периоды вегетации растений, неодинаково снижает урожай зерна?

23. Ростовые процессы чутко реагируют на изменение влажности почвы. Все ли органы растений одновременно и вравной степени затормаживают рост при дефиците влаги впочве?

24. Почему загущение посевов усиливает полегание хлебов?

25. Назовите первичные механизмы повреждения растений морозом?

26. Что более опасно для растений: зимние морозы или поздние весенние заморозки?

27. На основании многочисленных опытов выявлено, что морозоустойчивость озимой пшеницы хорошо коррелирует с количеством ясных дней в осенний период и, наоборот, вымерзание ее усиливается при большом количестве пасмурных дней. Объясните результаты наблюдений.

1. Почему гербициды губят одни виды растений и относительно безопасны для других?
2. Предельный возраст древесных пород в крупных городах и промышленных центрах в несколько раз меньше, чем в парках или лесах. Какие физиологические процессы наиболее сильно угнетаются в городской среде, что сокращает долголетие древесных пород?
3. Листья какого яруса дольше сохраняются на ветвях деревьев в осенний период?
4. Как объяснить эфемерность (раннее и быстрое развитие) хохлатки, анемонов, пролесок, крокусов и других видов, произрастающих в лиственных лесах средних широт?
5. Каким образом обеспечивается устойчивость растений к действию высоких температур?
6. Каким образом обеспечивается устойчивость растений к действию низких температур?
7. Каким образом обеспечивается устойчивость растений к засолению почвы?
8. Каким образом обеспечивается устойчивость растений к засухе?
9. Роль воды в обеспечении устойчивости растений к неблагоприятным факторам?
10. Какими показателями структуры и физиологией процессов различаются засухоустойчивые растения от растений, неустойчивых к засухе?
11. Как объяснить, что хвоя сосны, выдерживающая зимой морозы до –43⁰С, летом гибнет при искусственном охлаждении до –8⁰С.
12. Почему белая акация вымерзает в С.-Петербурге, но благополучно зимует в Саратове несмотря на то, морозы в Саратовской области значительно сильнее, чем в Ленинградской?
13. Почему суккуленты отличаются медленным ростом?
14. Почему после обильного плодоношения и хорошего урожая яблони, груши, сливы и другие плодовые культуры становятся менее морозоустойчивыми и чаще вымерзают?
15. В опыте с семенами два варианта. В первом варианте содержание воды в семенах 12%, во втором – 30%. Какие семена лучше перенесут пониженные температуры до –10⁰С.
16. Анализ углеводов показал, что в одном растении содержится больше сахаров, в другом – крахмала. Какое растение было более приспособлено к перенесению зимних условий?
17. Чем опасен избыток влаги для растений?
18. Предельный возраст древесных пород в крупных городах и промышленных центрах в несколько раз меньше, чем в парках и лесах. Какие физиологические процессы наиболее сильно угнетаются в городской среде, что сокращает долголетие древесных пород?
19. Чем объяснить, что одинаковая по силе засуха, действующая в разные периоды вегетации растений, неодинаково снижает урожай зерна?
20. Ростовые процессы чутко реагируют на изменение влажности почвы. Все ли органы растений одновременно и в равной степени затормаживают рост при дефиците влаги в почве?
21. Листья двух видов растений были подвергнуты обезвоживанию. Листья первого яруса погибли, листья второго сохранили жизнеспособность. Какое свойство протоплазмы в этом опыте имело решающее значение?
22. При тепловом воздействии гибель листьев верхнего яруса наступила при 45⁰С, гибель нижнего – при 40⁰С. Каким свойством протоплазмы можно объяснить полученный результат?
23. Настоящие ксерофиты жароустойчивы и способны переносить обезвоживание. Чем объяснить подобную устойчивость?
24. Почему ксерофиты с глубоко проникающей корневой системой имеют низкую эластичность протоплазмы, не обладают высокой жароустойчивостью и не выносят сильного обезвоживания?
25. Как отличить живые и убитые клетки и определить степень повреждения растений высокой температурой?
26. Почему у растений в теплицах возникают ожоги листьев чаще, чем у растений в открытом грунте?