Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период. Определение жаростойкости растений по мацкову

К вопросу о жароустойчивости растений Текст научной статьи по специальности «Ботаника»

УДК 577.4 ББК 28.08

К ВОПРОСУ О ЖАРОУСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ

В.Б. Любимов, Н.П. Котова, Р.Н. Ломадзе

Исследования были направлены на поиск устойчивых видов, отвечающих условиям района интродукции, и диагностических показателей для определения перспективности интродуцента. Проанализированы существующие методы определения жароустойчивости растений. Определена летальная температура для листьев и побегов древесных и травяных растений.

Ключевые слова: толерантность, интроду-цент, температура, биоразнообразие, гидротермический коэффициент.

Интродукция растений имеет исключительное значение для создания искусственных экосистем с целью оздоровления окружающей среды, обеспечения экологически чистой продукцией, экологической безопасности, сохранения биоразнообразия. К настоящему времени накоплен значительный объем исследований и наработан практический опыт по созданию насаждений в сложных экологических условиях. В зависимости от поставленных задач исследователями решались различные вопросы, связанные с интродукцией растений и их адаптацией к абиотическим факторам в районах интродукции. Методы интродукции были направлены на поиск устойчивых видов, отвечающих экологическим условиям района интродукции. В связи с этим физиологи уделяли большое внимание поиску физиологических показателей устойчивости растений, анатомы -структурным особенностям различных органов растений в связи с их приспособленностью к окружающей среде, биохимики - биохимическим процессам и их динамике в условиях района интродукции. Основной целью исследований был и остается поиск диагностических показателей для определения перспективности интродуцента, степени его соле-, жаро-, засухо-, морозоустойчивости, зимостойкости. В качестве такого показателя предлагалось, например, использование интенсивности транс-

пирации, стабильности оводненности листьев и побегов в течение вегетации, скорости потери воды листьями (водоудерживающей способности), жароустойчивости и других [5]. Жароустойчивость оценивалась и оценивается чаще всего по летальной температуре листьев, выдерживаемых в водяной бане при разной температуре [4]. Зимостойкость и морозоустойчивость определялась на основе изучения овод-ненности побегов в зимний период и визуальных наблюдений за состоянием перезимовавших растений [7]. Исследования такого плана, без учета эволюции ландшафтов, экосистем, биоценозов и фитоценозов, формирования экологического спектра вида, его биологической продуктивности, жизненной формы и ареала, не могли достичь успеха в интродукции.

Вместе с тем такие исследования имели большое значение для развития фундаментальных наук, создания богатейших коллекций растений в ботанических организациях. В 1984 г. на Всесоюзном совещании «Актуальные задачи физиологии и биохимии растений в ботанических садах СССР» председатель Совета ботанических садов СССР Л.Н. Андреев отметил, что усилия физиологов и биохимиков должны быть направлены на ускорение, повышение эффективности и экономичности интродукции растений [1]. Из доклада Л.Н. Андреева следует сделать заключение, что практически до конца прошлого столетия не был разработан метод интродукции, удовлетворяющий запросы декоративного садоводства, защитного лесоразведения, создания лесных культур,

озеленения городов, сел, промышленных и сельскохозяйственных объектов, не был найден универсальный физиологический показатель, позволяющий оценить степень перспективности интродуцента. Так, по мнению А.М. Гродзинского, использование для характеристики интродуцентов так называемых «физиологических показателей», например интенсивности фотосинтеза, активности отдельных ферментов и т. п., не приносит ничего нового в интродукцию растений [6].

Проблема толерантности растений к абиотическим факторам изучается авторами предлагаемой статьи на протяжении всего периода исследовательской работы. Начиная с 1972 г. исследования проводились лабораторными и полевыми методами в условиях северных и южных пустынь, затем, с 1990 г. и по настоящее время, в степном, лесостепном и лесном регионах. Методологической основой исследований являлась синтетическая теория эволюции и вытекающие из этой теории экологические законы, закономерности, правила и явления, а также аксиома Ч. Дарвина об адаптивности вида к абиотическим факторам среды и формировании его естественного ареала [9; 10; 11]. Полученная в результате исследований информация анализировалась на фоне визуальных наблюдений за состоянием, ростом и развитием интродуцен-тов на фоне погодных условий и динамики водно-солевого режима почв. Особое внимание уделялось сопоставлению физиологических показателей, изученных у интродуцированных видов, с показателями, характерными для представителей природной флоры.

Основополагающими факторами, влияющими на эволюцию ландшафтов Земли, ее экосистем, биоценозов, их видовое разнообразие, являются влага и тепло. Под воздействием этих факторов сформировались современные ландшафты земного шара. Продуктивность любой экосистемы тем выше, чем благоприятнее сочетание абиотических факторов, составляющих гидротермический режим. Гидротермический коэффициент (ГТК) представляет собой отношение валового увлажнения к радиационному балансу. Под воздействием ГТК формируются и другие факторы: ветровой режим, морфологические, физические и химические свойства почв, их плодородие, степень засоленности и т. д. Таким образом, основными

лимитирующими интродукцию растений факторами являются, прежде всего, дефицит влаги и величина радиационного баланса. В связи с этим при интродукции растений большое значение имеет изучение толерантности вида к высоким и низким температурам атмосферного воздуха, атмосферной и почвенной засухе, засоленности почв. Полученные знания позволяют выявить лимитирующие интродукцию факторы и определить возможность в районе интродукции нейтрализовать их отрицательное влияние на растения. Эти знания составляют основу для моделирования в районе интродукции условий, обеспечивающих нормальный рост и развитие интродуцента, реализацию его биологического потенциала.

Высокая температура воздуха является важнейшим компонентом засухи. Ее влияние на растения изучается в течение многих десятилетий целым рядом исследователей. В соответствии с экологическим законом о взаимодействии факторов, экстремальные температуры усиливают атмосферную и почвенную засухи, что приводит к обезвоживанию растений. Здесь проявляется и влияние экологического закона о неоднозначности действия факторов на разные функции. Например, высокий рост температур вызывает снижение скорости фотосинтеза и увеличение интенсивности дыхания, что ведет к истощению организмов и их гибели. Ряд исследователей считали возможным для определения перспективности ин-тродуцентов использование в качестве показателя жароустойчивости видов показателя летальной температуры листьев [1; 12; 14]. Вместе с тем анализ данных, опубликованных в специальной литературе, демонстрирует большую разницу летальных температур у одних и тех же видов, определенную разными методами. Например, И.Д. Зелепухиным и РА. Дуровой северо-американские виды древесных растений, интродуцированные в Казахстан, разделены на три группы по степени их жароустойчивости [8]. Жароустойчивость определялась методом, разработанным Ф.Ф. Мацковым [12]. Авторами настоящей статьи к жароустойчивым видам отнесены интродуценты с летальной температурой листьев от +70 до +80 С, к видам со средней степенью жароустойчивости - от +50 до +60 С, к нежароустойчивым -от +45 до +48 С. Как видим, амплитуда ле-

тальных температур для листьев у разных видов древесных растений составляет +35°: от +45 до +80 С. К.А. Ахматов отмечает, что листья древесных растений, интродуцированные в Киргизию, погибают в температурном промежутке от +51 до +58 С с амплитудой в 7°. В.П. Тарабриным определена жароустойчивость древесных растений, интродуцированных на Украину. Летальная температура листьев составляет от +46 до +50 С, с разницей между видами в 4°.

В качестве примера приведем опубликованные результаты исследований по определению летальной температуры листьев у Quercus юЬш L.: по методике Ф.Ф. Мацкова +69,2 С, по методике К.А. Ахматова +58 С и по методике В.П. Тарабрина +50 С [11; 14]. Как видим, амплитуда летальной температуры листьев Q. юЬш L. составляет 19,2°. Такое расхождение летальных температур у одного вида не может остаться без внимания. Далеко не равнозначны показатели жароустойчивости, определенные методом Ф.Ф. Мацкова и у других исследователей, для травянистых растений. Например, в работе К.А. Бадановой, Н.А. Томахина и Н.В. Бали-ной летальная температура пшеницы, ячменя и овса составляет от +58 до +69 С. В то же время Н.Д. Пронина отмечает, что для наиболее засухоустойчивых пшенично-пырейных гибридов летальная температура составляет от +49,5 до +53,5 °С [3; 13].

В течение ряда лет авторами данной статьи была проведена серия опытов по определению летальной температуры листьев у древесных растений, обитающих в разных природных зонах. Цель исследований заключалась в выявлении объективности результатов по определению летальной температуры листьев существующими методами и целесообразности использования этого показателя при интродукции растений.

Анализ результатов исследований показал, что получить идентичные результаты по методикам, разработанным Ф.Ф. Мацковым, К.А. Ахматовым и В.П. Тарабриным, невозможно. В 1974-1975 гг. методом Ф.Ф. Мацко-ва изучена жароустойчивость листьев у 22 видов из рода Salix L. и 14 видов из рода Populus L. В эксперимент были включены виды, естественно обитающие в разных эко-

логических условиях. В соответствии с диагностическими признаками, описанными в методике, летальная температура листьев у разных видов из рода Salix L. была зарегистрирована в пределах от +48 до +64 С, а у представителей из рода Populus L. от +47 до +62 С. Однако четко определить температуру летального исхода было практически невозможно. Листья видов по-разному реагировали на действие высоких температур водяной бани. У одних видов с повышением температуры появлялся буроватый оттенок, у других - серый, у третьих - голубоватый. Наблюдалось частое несоответствие между физиологическим показателем жароустойчивости и экологическими условиями естественного обитания вида. Например, неперспективная для аридного климата Salix integra Thunb, естественно обитающая на сырых лугах и выдерживающая частичное заболачивание, имеет летальную температуру листьев +52 С, как и перспективная, обитающая в степных и полупустынных районах S. caspica Pall. S. cinerea L., естественно произрастающая в низинах, на болотах и малопроточных понижениях, повреждающаяся в условиях пустынь в периоды высоких температур и засух, имеет летальную температуру +62 С, то есть на 10° выше, чем абориген Мангышлака -

S. caspica Pall. Неперспективный для пустынь европейский гибрид Populus berolinensis Dipp. и перспективный вид P bolleana Lauche, обитающий в аридных регионах Средней Азии, имеют одинаковый показатель летальной температуры листьев (+57 С).

Идея определения летальной температуры для листьев путем повышения температуры водяной бани не вызывает сомнений и отвечает экологическим законам оптимума и толерантности, согласно которым как недостаточная, так и избыточная сила воздействия экологического фактора или ресурса приведет к гибели организма. Повышение температуры водяной бани в конечном счете вызовет гибель листьев. Однако визуальное определение летальной температуры листьев методом Ф.Ф. Мац-кова не дает объективных результатов, то есть предложенная диагностика не позволяет точно определить температуру гибели листа.

Убедившись в этом на основе большого фактического материала, полученного в результате многолетних исследований, в 1975 г. ав-

торами статьи были проведены исследования по определению этого показателя методом К.А. Ахматова [2]. Метод основан на выдерживании срезанных стеблей с листьями в бытовых термосах, заполненных водой, нагретой до определенной температуры. В отличие от метода Ф.Ф. Мацкова летальная температура определяется не по изменению цвета листьев, а по их гибели (засыханию листьев и неодревесневших побегов). Показатели летальной температуры, полученные методом К.А. Ахматова, значительно отличались от показателей, определенных методом Ф.Ф. Мацкова. Листья включенных в эксперимент видов погибли при температуре +49-50 С. Авторами статьи были продолжены исследования по методу, предложенному В.П. Тарабриным и заключающемуся в выдерживании облиственных побегов (не отделенных от материнских растений) в термосах, наполненных водой с определенной температурой. Листья ряда видов из рода Crataegus L. и Rosa L. погибли при температуре +49-50 °С. В дальнейшем в опыт были включены виды аридных областей - Populus diversifolia Schrenk и Tamarix ramosissima Ldb. Летальная температура для листьев составила +50 С. В результате был сделан вывод, что объективную температуру гибели листьев можно получить методами К.А. Ахматова и В.П. Тарабрина. Была изучена температура гибели листьев у 90 видов из числа покрытосеменных растений, относящихся к различным природным зонам, включая пустыни и полупустыни. Опыт проводился в пятикратной повторности в течение 3 лет. Объем выборки составил 450 вариантов. Среднее арифметическое значение летальной температуры листьев составило +49,8 ± 0,4 С; дисперсия - 70,5; критерий достоверности среднего арифметического значения - 124,5; коэффициент вариации - 16,8 %; показатель точности опыта - 0,8 %. Для средней арифметической температуры гибели листьев получены параметры, заслуживающие доверия ввиду большой достоверности этой величины и значения показателя точности опыта (значительно меньше 5 %).

Анализ результатов исследований показал, что у растений, независимо от их флористической принадлежности и условий естественного обитания, для листьев летальная температура заключена в очень узких пределах. Листья всех

включенных в эксперимент видов выдерживали температуру +47 °С и погибали при температуре +50 С. Вышеуказанными методами определить разницу между видами по степени их жароустойчивости не представляется возможным. Например, в наших экспериментах при температуре +49 °С зарегистрирована гибель листьев у Hippophae rhamnoides L., Tamarix ramosissima Ldb., Calligonum caput Medusae Schrenk., Maclura aurantiaca Nutt., Robinia pseudoacacia L., Lycium ruthenicum Murr, а при температуре +50 С погибли листья Quercus robur L., Symphoricarpos albus (L.) Blake, Acer semenovii Regel. et Herd., Crataegus transcaspica Pojark., Amorpha californica Nutt., Populus diversifolia Schrenk, Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin и др. Как видим, некоторые виды пустынной флоры имеют летальную температуру для листьев +49 С, другие +50 С. Аналогичный результат наблюдается и у представителей Северной Америки, Дальнего Востока, Сибири и Европы. Четко выраженной тенденции повышения летальной температуры листьев у видов, в зависимости от условий их естественного местообитания, не прослеживается. Включенные в эксперимент виды были анализированы и по зонам А. Редера (1949 г.). Представители второй зоны, характеризующейся минимальными температурами воздуха от -40 до -46 °С (Acer negundo L., Amelanchier alnfolia Nutt.), имеют летальную температуру листьев +50 С, а Elaeagnus orientalis L., Fraxinus lanceolata Boerkh., Padus virginiana (L.) Mill. и ряд других - температуру +49 °С; представители пятой зоны, с минимальными температурами от -23 до -29 °С (Acer henryi Pax, А. truncatum Bge., Amygdalus triloba (Lindl.) Ricker. ), имеют летальную температуру листьев +50 °С, другие виды (A. croceolanata Wats., A. fruticosa L., Berberis aristata DC.,

B. integerrima Bunge) температуру +49 °С. Результаты исследований показывают отсутствие коррелятивной связи изменения летальной температуры листьев в связи с приспособленностью вида к аридному климату. Достоверность исследований подтверждается не только математической обработкой результатов исследований, но и проведенным нами экспериментом, который основан на выдерживании растений с закрытыми корневыми системами (в контейнерах) в сушильных шкафах с нагретым воздухом. В 1987 г. трехлетние сеян-

цы Tamarix leptostachys Bge. и Cotoneaster apiculatus Rehd. et ШЬ помещались в термостат с различной температурой воздуха (46, 48, 50, 52, 54 °С). После получасового выдерживания при определенной температуре (варьирование температуры в течение опыта составляло около 1,0 °) растения возвращались в обычные для них условия питомника. Поврежденные температурой листья и молодые побеги отмирали, неповрежденные функционировали. Естественное местообитание T. leptostachys Bge. - пустыни Средней Азии, Казахстана, Западной Монголии и Китая. У C. apiculatus Rehd. et ШЬ ареал иной -территория Западного Китая. Начало повреждения листьев и неодревесневших побегов у T. leptostachys Bge. зарегистрировано при тем-

пературе +46 °С, а у C. apiculatus Rehd. et Wils +48 °С. Летальный исход листьев и молодых побегов у того и другого вида наступил при температуре +50 °С. Анализ исследований позволяет сделать заключение, что методы В.П. Та-рабрина и К.А. Ахматова, основанные на выдерживании растений в водяной бане, и метод, базирующийся на воздействии высокой температурой воздуха, дают близкие по величине результаты. Аналогичные исследования проведены в 2000-2007 годы. Изучен показатель летальной температуры листьев у 30 видов древесных растений, широко введенных в озеленение Саратовской области, отличающейся по климатическим условиям от полуострова Мангышлак (см. таблицу).

Таблица

Результаты сравнения летальных температур листьев у различных видов деревьев и кустарников, определенных по разным методикам *

Название вида Методы определения жароустойчивости растений

по Мацкову по Ахматову по Тарабрину

Acer negundo L. 45-60 48-51 49-50

A. platanoides L. 45-60 48-50 49-50

A. saccharinum L. 47-56 48-50 49-50

A. tataricum L. 46-58 49-50 49-50

Berberis vulgaris L. 52-63 48-50 49-50

B. thunbergii DC 47-58 49-50 49-50

Betula pubescens Ehrh 54-64 48-50 49-50

Lonicera tatarica L. 50-63 48-50 49-50

Elaeagnus angustifolia L. 58-65 49-50 49-50

Caragana arborescens Lam. 48-63 48-50 49-50

Robinia pseudoacacia L. 48-66 49-50 49-50

Fraxinus lanceolata Borkh. 49-55 48-51 49-50

Syringa josikaea Jacg. 48-63 49-50 49-50

S. vulgaris L. 58-67 48-50 48-50

Ligustrum vulgare L. 58-63 48-50 49-50

Amelanchier canadensis (L.) Medic. 48-65 49-50 49-50

Cotoneaster lucidus Schlecht. 50-67 48-50 49-50

Sorbus aucuparia L. 48-69 48-50 49-50

Populus balsamiferaL. 52-63 49-50 49-50

P. nigra L. 48-66 48-50 49-50

Salix alba f. pendula hort 48-63 48-50 49-50

S. fragilis L. 58-63 49-50 49-50

Tilia platyphyllos Scop. 48-66 48-50 49-50

T. cordata Mill. 50-63 48-50 49-50

Thuja occidentalis L. 49-63 49-50 49-50

Picea excelsa Link. 50-66 49-50 49-50

P. canadensis Britt 48-63 50 50

P. pungens Engelm. 52-68 49-50 49-50

Pinus silvestris L. 48-66 48-50 49-50

Pseudotsuga menziesii (Mirb) Franco 48-64 49-50 49-50

* Летальная температура листьев, °С.

Результаты показали, что амплитуда летальных температур для листьев, определенная методом К.А. Ахматова, составляет всего 3° (+48-50 С). Амплитуда, определенная методом В.П. Тарабрина для тех же видов, составляет 2° (+49-50 С). Аналогичные результаты были получены и при определении летальной температуры листьев для ряда видов, введенных в озеленение г. Брянска. Как видим, летальные температуры листьев разных видов, определенные в Брянской и Саратовской областях, а также на полуострове Мангышлак, близки по величине. Некоторую разницу в температуре гибели листьев у разных видов (+48-50 С) мы относим к погрешностям в методах, например, трудности поддержания стабильной температуры в водяной бане - в термосе, разной продолжительности выдерживания листьев и побегов в водяной бане, возраста листьев и степени одревеснения побегов. Высокие температуры усиливают действие атмосферной и почвенной засухи, что способствует нарушению водообмена у растений, приводящему к нагреванию листьев до летального исхода. Однако максимальные температуры воздуха, наблюдаемые в условиях пустынь и тем более в Саратовской, Брянской областях, не являются прямым фактором, вызывающим гибель деревьев и кустарников. Дефицит воды является основным экологическим фактором, лимитирующим интродукцию деревьев и кустарников в засушливые регионы.

В ходе исследований 2002-2008 гг. была определена жароустойчивость 28 видов из числа травяных растений природной флоры Саратовского региона. Независимо от вида и места его естественного обитания угнетение растений зарегистрировано при температуре +47 С, а гибель при температуре от +48 до +49 С. Максимальная температура атмосферного воздуха в районе исследований составляет +41 С, что значительно ниже летальной температуры для травяных растений. Как известно, температура поверхности почвы в разные сезоны года и даже в течение суток значительно изменяется. Кроме того, температура поверхности почвы и приземного слоя отличается от температуры атмосферного воздуха. В связи с этим

была поставлена задача определить, не является ли максимальная температура нагрева поверхности почвы и приземного слоя летальной для растений? С этой целью проведены исследования по определению температуры в самые жаркие для района исследований (Саратовская область) периоды на почве и высоте 5, 10 и 15 см над поверхностью почвы, где сосредоточена основная масса травяных растений. Максимальная температура атмосферного воздуха на поверхности почвы составила в середине августа в 13 часов +41 С, что значительно ниже летальной температуры, зарегистрированной для травяных растений. На основании изученности вопроса исследований и полученных собственных результатов следует сделать заключение о том, что к высоким температурам атмосферного воздуха и его сухости травяные растения, как и древесные, адаптировались в процессе эволюции не путем повышения жароустойчивости клеток и их органелл, а прежде всего, путем обеспечения организма водой. Циркуляция воды (почва - растение - атмосфера) позволяет поддерживать температуру листьев, побегов, всего организма, близкую к температуре окружающей среды, благодаря водному балансу. Однако нарушение водного баланса, безусловно, ведет к нагреву растений до летальных температур, что необходимо учитывать при разработке агротехнических приемов размножения растений и содержания их в культуре. Одной из проблем в сельском и лесном хозяйстве является массовая гибель всходов во время высоких температур воздуха и его сухости. В лесном хозяйстве существует специальное понятие - «ожог корневой шейки». В связи с этим в задачу дальнейших исследований авторов входит изучение летальной температуры для всходов как у травяных, так и древесных растений. Изучение этого показателя на фоне изучения динамики влажности верхнего корнеобитаемого горизонта почвы и приземного слоя атмосферного воздуха позволит разработать рекомендации, направленные на улучшение агротехники выращивания и содержания древесных и травяных растений, что важно при создании антропогенных экосистем различного целевого назначения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреев, Л. Н. Роль физиологических исследований в разработке проблемы интродукции растений / Л. Н. Андреев // Актуальные задачи физиологии и биохимии растений в ботанических садах СССР. - Пущино : АН СССР, 1984. - С. 3-4.

2. Ахматов, К. А. Полевой метод определения жароустойчивости растений / К. А. Ахматов // Бюллетень главного ботанического сада. - М. : Наука, 1972. - Вып. 86. - С. 24-26.

3. Баданова, К. А. Испытания закаленных к засухе растений в полевых опытах / К. А. Бадано-ва, Н. А. Тамохин, Н. В. Балина // Проблемы засухоустойчивости растений. - М. : Наука, 1978. -

С. 218-223.

4. Викторов, Д. П. Малый практикум по физиологии растений / Д. П. Викторов. - М. : Высш. шк., 1983. - 136 с.

5. Генкель, П. А. О состоянии и направлении работ по физиологии жаро- и засухоустойчивости растений / П. А. Генкель // Проблемы засухоустойчивости растений. - М. : Наука, 1978.- С. 5-20.

6. Гродзинский, А. М. Уровни физиологических и биохимических исследований растений в ботанических садах / А. М. Гродзинский // Актуальные задачи физиологии и биохимии растений в ботанических садах СССР. - Пущино : АН СССР, 1984.- С. 49-50.

7. Древесные растения ГБС АН СССР / П. И. Лапин, М. С. Александрова, Н. А. Бородина [и др.]. - М. : Наука, 1975. - 547 с.

8. Зелепухин, И. Д. Жароустойчивость североамериканских деревьев и кустарников в Алма-Ате / И. Д. Зелепухин, Р. А. Дурова // Труды ботанического сада АН КазССР. - Алма-Ата : Наука, 1969. -Т. 11. - С. 113.

9. Любимов, В. Б. К вопросу о методах определения жароустойчивости древесных растений / В. Б. Любимов. - Шевченко : МЦНТИ, 1988. - 4 с.

10. Любимов, В. Б. Экологическая валентность древесных растений к температурному фактору / В. Б. Любимов. - Волгоград : Учитель, 1997. - 11 с.

11. Любимов, В. Б. Интродукции деревьев и кустарников в засушливые регионы / В. Б. Любимов, В. Г. Зиновьев. - Воронеж ; Белгород : Изд-во БГУ, 2002. - 224 с.

12. Мацков, Ф. Ф. К вопросу о физиологической характеристике сортов яровой пшеницы / Ф. Ф. Мацков. - М. : Сов. ботан., 1936. - С. 98.

13. Пронина, Н. Д. Оценка засухоустойчивости новых сортов пшенично-пырейных гибридов с помощью физиологических методов / Н. Д. Пронина // Проблемы засухоустойчивости растений. -М. : Наука, 1978. - С. 223-228.

14. Тарабрин, В. П. Жароустойчивость древесных растений и методы ее определения в полевых условиях / В. П. Тарабрин // Бюллетень главного ботанического сада. - М. : Наука, 1969. - Вып. 74. - С. 53-56.

TO THE PROBLEM OF THE PLANTS HEAT RESISTANCE

V.B. Lyubimov, N.P. Kotova, R.N. Lomadze

The research has been aimed at searching the resistant species meeting the conditions of the introduction region and the diagnostic indicators of the introducent prospect determination. The existing methods to determine the plants heat resistance have been analyzed. The lethal temperature for the leaves and sprouts of woody and herbaceous plants is defined.

Key words: heat resistance, introducent, temperature, biodiversity, hydrothermic coefficient.

cyberleninka.ru

Способ определения жаростойкости растений

Изобретение относится к биолобыть использовано в селекционно работе. Цель изобретения - повьппени чувствительности определения жаростойкости растения в лабораторных условиях. Растительный образец, на пример листья, помещают в калориме рическую ампулу, в которой находит ся увлажненная бумага. Ампулу вводя в калориметр при сублетальной для данного растения температуре (для пшеницы 45 С). Записывают кинетику тепловыделения исследуемых образцов и сравнивают их термограммы, причем , чем позже во времени наступае и меньше выражен излом на термограм гин, в частности к изучению устойчиме, тем вьппе жаростойкость данного вости растений в неблагоприятных условиях окружающей среды, и может растения по сравнению с остальными 1 ил. быть использовано в селекционно работе. Цель изобретения - повьппение чувствительности определения жаростойкости растения в лабораторных условиях. Растительный образец, например листья, помещают в калориметрическую ампулу, в которой находится увлажненная бумага. Ампулу вводят в калориметр при сублетальной для данного растения температуре (для пшеницы 45 С). Записывают кинетику тепловыделения исследуемых образцов и сравнивают их термограммы, причем , чем позже во времени наступает и меньше выражен излом на термограмме , тем вьппе жаростойкость данного растения по сравнению с остальными. 1 ил. (Л

COI03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4033160/30-15 (22) 17. 12. 85 (46) 23.09.88. Бюл. ll 35 (71) Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина и

Казанский институт биологии Казанского филиала АН СССР (72) В.Е.Петров и Н.Л.Лосева (53) 632.111.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 594927, кл. А 01 С 7/00, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОСТИ РАСТЕНИЙ (57) Изобретение относится к биологии, в частности к изучению устойчивости растений в неблагоприятных условиях окружающей среды, и может

„„SU„,. 1424762 А1 быть использовано в селекционной работе. Цель изобретения вЂ” повышение чувствительности определения жаростойкости растения в лабораторных условиях. Растительный образец, например листья, помещают в калориметрическую ампулу, в которой находится увлажненная бумага. Ампулу вводят в калориметр при сублетальной для данного растения температуре (для пшеницы 45 C). Записывают кинетику тепловыделения исследуемых образцов и сравнивают их термограммы, причем, чем позже во времени наступает и меньше выражен излом на термограмме, тем выше жаростойкость данного растения по сравнению с остальными.

1 ил.

1424762

Изобретение относится к биологическим наукам, изучающим устойчивость растений к неблагоприятным условиям окружающей среды, и может быть использовано в селекционной работе с целью ранней диагностики жаростойкости растений, в растеииеводстве, при проведении биологических исследований.

Цель изобретения вЂ” повьппеиие чувствительности определения жаростойкости растительного организма, как целого, в лабораторных условиях.

Способ осуществляется следующим образом.

Растительный организм помещают в калориметрическую ампулу с находящимся в ией влагоносителем, затем ампулу вводят в калориметр при сублетальной для данного растения температуре, измеряют скорость тепловыделения исследуемых образцов и сравнивают их термограммы, причем чем позже во времени наступает и менее выражен излом на термограмме, тем выше жаростойкость данного растения по сравнению с остальными.

На чертеже приведены термограммы растений яровой гппеиицы двух экотипов. заведомо отличающихся по жаростойкости.

Лшгией 1 обозначена термограмма жаростойкого (ЖС) сорта пшеницы

Саратовская 29, линией 2 вЂ” иежаростойкого (НЖС) сорта Московская 35 о при сублетальиой температуре 45 С.

Контроль (лииия К) вЂ” термограмма, полученная при 25 С. Процедура получения термограмм проводится в соответствии с известными прж ерами.

При подготовке к тестированию иа жаростойкость растения выращивали в строго идентичных условиях. Ход определения сводится к ледующему: листья пшеницы (200-300 мг) помещают в калориметрическую ампулу, в которой находится увлажненная бумага

5 для предотвращения подсыхания растений. Ампулу вводят в калориметр при заданной сублетальной температуре о (для пшеницы 45 С) и записывают кинетику тепловыделения . При опти10 мальиой температуре скорость тепловыделения неизменна в течение всего времени эксперимента (линия К) .

Снижение тепловыделения у НЖС растений (линия 2) при сублетальной тем15 пературе происходит значительно быстрее, а угол излома на термограмме больше по сравнению с ЖС растениями (линия 1).

20Формулаиэобретения

Способ определения жаростойкости ) растений, включающий подготовку растительного образца из растений срав25 иилаемых сортов или экотипов, выращиваемых в идентичных условиях, помещение образца в термокамеру, измерение температурного показателя, по значению которого судят о жаростойкости

30 растительного образца, о т л и ч а юц и и с я тем, что„ с целью повьппения чувствительности определения жаростойкости растительного образца, как целого, в лабораторных условиях, растительный образец помещают в калориметрическую ампулу с находящимся в ией влагоносителем, затем ампулу вводят в калориметр при сублетальиой для данного растения температуре, 40 измеряют скорость тепловыделения исследуемых образцов и сравнивают их термограммы, причем чем позже во времени наступает и менее выражен излом на термограмме, тем вьппе жаро45 гл:зйкость данного растения по сравнению с остальными.

1424762

3 ма 8Q(fe) ф Щ ь ф

О 1 2 Я Ф . 5 б

Время пребы3ания распительноео образца д калоримееричесюй ампуле, v

Составитель А. Сизов

Редактор Е.Папп Техред А.Кравчук Корректор H.Король

Тира к 661 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4703/1

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4

www.findpatent.ru

Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 9

На зиму в живых клетках древесины, и частично, сердцевины откладываются запасные вещества, которые в течение года подвергаются преобразованиям и переходят в другие вещества. С этими процессами связана глубина, продолжительность зимнего покоя и устойчивость растений к низким температурам.

Цель работы. Ознакомиться с изменениями, проходящими в растениях при подготовке их к зиме, а так же с методикой обнаружения разных веществ.

Материалы и оборудования: 1. Побеги дуба, липы, срезанные в сентябре и январе, помещенные вертикально в плотно закрытые банки, на дно которых налит 96% спирт. 2. Раствор йода в иодистом калии (2 г КI растворить в 5мл дистиллированной воды и добавить 1 г металлического йода, после растворения добавить до 200 г воды). 3. Раствор судана III (в 20 мл 96% спирта растворить 0,2 г краски, затем добавить 20 мл глицерина) в капельнице. 4. Насыщенный раствор сернокислой меди. 5. Щелочной раствор сегнетовой соли (86,5 г сегнетовой соли и 60 г едкого натрия в 100мл воды). 6. Феллинговая жидкость. 7. Микроскоп. 8. Предметные и покровные стекла. 9. Бритвы. 10. Глицерин. 11. Пинцет. 12. Иглы препаровальные. 13. Спиртовка или электроплитка. 14. Фильтровальная бумага. 15. Пробирки и держалки.

Порядок работы

1. У древесных побегов срезать нижнюю часть. Из верхней части приготовить по несколько срезов на трех предметных стеклах.

2. Провести микрохимические реакции для обнаружения крахмала, жиров, редуцирующих сахаров в осенних и зимних побегах.

3. Обнаружение крахмала. На поперечный срез нанести каплю раствора йода, закрыть покровным стеклом и рассмотреть пол микроскопом.

4. Обнаружение жиров. Срез побега поместить в каплю раствора Судана III, закрыть покровным стеклом. Через 10 минут рассмотреть под микроскопом при малом и большом увеличениях, обратив особое внимание на сердцевинные лучи сердцевину.

5. Обнаружение сахаров.

а) Отрезок побега 4-6 см разрезать вдоль.

б) Погрузить на 5 минут в насыщенный раствор сернокислой меди.

в) Сполоснуть и поместить в пробирку с кипящим раствором сегнетовой соли (кипятить 2 минуты).

г) Промыть кусочки, сделать из них срезы, поместить в каплю глицерина и рассмотреть под микроскопом.

6. При наличии редуцированных сахаров (в присутствии моносахаридов) при нагревании образуется почти черные кристаллы закиси меди.

7. Записать результаты в таблицу 20, отметить, в каких тканях обнаружены те или иные запасные вещества, примерно в каком количестве ( нет, очень мало, в достаточном количестве, много). Провести сравнение осенних и зимних проб.

Таблица 20 - Наличие запасных веществ

Растение	Дата	В каких тканях обнаружены количество в баллах
крахмал	жир	редуцированных сахаров

8. Ответить на следующие вопросы:

а) В какое время года в побегах больше всего крахмала?

б) Какие запасные вещества преобладают у тех или иных видов?

в) Какие преобразования веществ наблюдаются в зимний период в побегах? Каково значение этих преобразований?

Определение жаростойкости растений (по Ф.Ф. Мацкову)

Жаростойкость – способность растений противостоять высоким температурам.

Цель работы. Ознакомиться с изменениями, которые происходят в растении под воздействием высоких температур, а также методикой определения жаростойкости.

Материалы и оборудование: 1. Листья комнатных растений. 2. Соляная кислота в концентрации 0,2 Н. 3. Водяная баня. 4. Термометр. 5. Пинцет. 6. Чашки Петри (5 шт.). 7. Стакан с водой.

Метод основан на том, что при повреждении клеток увеличивается проницаемость. При свободном проникновении в клетки кислоты происходит преобразование хлорофилла в феофетин, вследствие чего мертвые клетки буреют.

Порядок работы.

1. Нагреть воду в водяной бане до +400С.

2. Погрузить в нее по 5 листьев изучаемых растений и выдержать их в воде в течении 30 мин., поддерживая температуру +400С.

3. Взять по одному листу каждого вида, поместить в чашку с холодной водой.

4. Поднять температуру в водяной бане до 500С. Через 10 мин. Взять еще по одному листу и поместить в новую чашку с холодной водой.

5. Довести постепенно температуру до 800С, и так же с увеличением температуры на 100 брать новые листья и переносить их в новые чашки Петри с холодной водой.

6. Заменить воду в чашках Петри 0,2 Н раствором соляной кислоты и через 20 минут учесть степень повреждения по появлению бурых пятен (отметить знаком «-» отсутствия побурения, знаком «+++» сплошное побурение, «+» - слабое, «++» - более 50% площади листа побуревшей). Данные записать в таблицу 21.

Таблица 21 - Действие температуры на состояние листа

Объект	Степень повреждения при температуре:
+400С	+500С	+600С	+700С	+800С

1. Сделать выводы.

2. Ответить на вопрос какие изменения происходят в растении под влиянием высоких температур?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

3 Веретенников, А.В. Практикум по физиологии древесных растений [Текст]: учеб. пособие / А. В. Веретенников. – Воронеж: Изд. ВГУ, 1993. – 159 с.

4 Веретенников, А.В. Физиология растений [Текст]: учеб. для вузов по направлению "Лесное дело", специальностям 250201 "Лесное хоз-во", 250203 "Садово-парковое и ландшафт. стр-во" / А. В. Веретенников ; Воронеж. гос. лесотехн. акад. - 3-е изд. - М.: Акад. Проект, 2006. - 479 с.

5 Кузнецов, В.В. Физиология растений [Текст] : учеб. для вузов по направлениям подгот. бакалавров и магистров "Агрохимия и агропочвоведение", "Агрономия" и направлениям подгот. дипломир. специалистов "Агрохимия и агропочвоведение", "Агрономия" / В. В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2006. - 742 с.

7 Практикум по физиологии растений [Текст] : учеб. пособие для пед. вузов / В. Б. Иванов [и др.] ; под ред. В.Б. Иванова. - 2-е изд., испр. - М.: Академия, 2004. - 140 с.

8 Пчелин, В.И. Дендрология [Текст]: учеб. Для вузов по направлению «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство» / В.И. Пчелин: Мар. гос. Техн.ун-т. - Йошкар-Ола, 2007. - 519с.

9 Самошкин, Е.Н. Физиология растений. Структура органелл, функции и физиологические процессы в клетке [Текст]: учеб. пособие [для вузов] по дисциплине "Физиология растений" по направлению подгот. дипломир. специалистов 656200 "Лесное хоз-во и ландшафт. стр-во" / Е. Н. Самошкин, В. Ф. Рий ; Брян. гос. инженер.-технол. акад. - Брянск, 2004. - 119 с.

10 Физиология растений [Текст] : учеб. для вузов по биол. специальностям и направлению 510600 "Биология" / Н. Д. Алехина [и др.] ; под. ред. И.П. Ермакова. - 2-е изд., испр. - М. : Академия, 2007. - 635 с.

11 Якушкина, Н.И. Физиология растений [Текст]: учеб. для вузов по специальности 032400 "Биология" / Н. И. Якушкина, Е. Ю. Бахтенко. - М. : Владос, 2005. - 463 с.

Глазун Игорь Николаевич

Адамович Игорь Юрьевич

Методические указанияк лабораторным занятиям по физиологии растений для студентов II курса ЛХФ, обучающихся по направлению 656200 – Лесное хозяйство и ландшафтное строительство

Лицензия НД № 14185 от 06.03.2001.г.

Формат 60х94 1/16 Тираж 40 экз. Печ. л. – 2.

Брянская государственная

инженерно-технологическая академия.

241037, г. Брянск, пр. Ст. Димитрова, 3,

редакционно-издательский отдел. Подразделение оперативной печати.

Подписано к печати 2010 г.

Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период

Порядок работы

5. Обнаружение сахаров.

а) Отрезок побега 4-6 см разрезать вдоль.

б) Погрузить на 5 минут в насыщенный раствор сернокислой меди.

в) Сполоснуть и поместить в пробирку с кипящим раствором сегнетовой соли (кипятить 2 минуты).

г) Промыть кусочки, сделать из них срезы, поместить в каплю глицерина и рассмотреть под микроскопом.

Таблица 20 - Наличие запасных веществ

Растение	Дата	В каких тканях обнаружены количество в баллах
крахмал	жир	редуцированных сахаров

8. Ответить на следующие вопросы:

а) В какое время года в побегах больше всего крахмала?

б) Какие запасные вещества преобладают у тех или иных видов?

в) Какие преобразования веществ наблюдаются в зимний период в побегах? Каково значение этих преобразований?

Определение жаростойкости растений (по Ф.Ф. Мацкову)

Жаростойкость – способность растений противостоять высоким температурам.

Порядок работы.

1. Нагреть воду в водяной бане до +400С.

3. Взять по одному листу каждого вида, поместить в чашку с холодной водой.

Таблица 21 - Действие температуры на состояние листа

Объект	Степень повреждения при температуре:
+400С	+500С	+600С	+700С	+800С

1. Сделать выводы.

2. Ответить на вопрос какие изменения происходят в растении под влиянием высоких температур?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Глазун Игорь Николаевич

Адамович Игорь Юрьевич

Лицензия НД № 14185 от 06.03.2001.г.

Формат 60х94 1/16 Тираж 40 экз. Печ. л. – 2.

Брянская государственная

инженерно-технологическая академия.

241037, г. Брянск, пр. Ст. Димитрова, 3,

редакционно-издательский отдел. Подразделение оперативной печати.

Подписано к печати 2010 г.

infopedia.su

способ оценки жаростойкости растений - патент РФ 2159033

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве при оценке жаростойкости селекционного материала или новых сортов зерновых и зернобобовых культур. Изобретение включает определение содержания свободного пролина в листьях растений в период максимального термостресса с последующим вычислением коэффициентов устойчивости, которые выражаются отношением концентрации свободного пролина испытуемых образцов и сорта-классификатора с известной степенью жаростойкости. Для сравнительной оценки жаростойкости растений используются один или несколько сортов-классификаторов. Изобретение позволяет снизить трудоемкость, повысить производительность и объективность при оценке жаростойкости растений. 1 табл. Изобретение относится к области сельского хозяйства (селекции растений) и может быть использовано для оценки жаростойкости селекционного материала или новых сортов зерновых и зернобобовых культур. Для оценки жаростойкости в настоящее время используют полевые и лабораторные методы, основанные на измерении цитофизиологических, биофизических и биохимических показателей: вязкости и скорости движения цитоплазмы [1, 2], по степени гидролиза статолитного крахмала в клетках корневого чехлика [3], по ответной биоэлектрической реакции растительных тканей [4]. Однако перечисленные методы довольно трудоемки, малопроизводительны, требуют высокой квалификации исполнителей, дорогостоящего оборудования и дефицитных химреактивов, а также не всегда объективны, так как оценка жаростойкости проводится на проростках, выращенных в лабораторных условиях. Известен также метод оценки жаростойкости селекционного материала, в основу которого положена степень снижения продуктивности растений в полевых условиях [5]. Практическое использование этого метода ограничивается высокой его трудоемкостью и низкой производительностью, что не позволяет проводить массовую оценку жаростойкости селекционного материала. Известны также сведения о том, что жаростойкость растений тесно связана с накоплением в их вегетативных органах свободного пролина [6]. Цель изобретения - снижение трудоемкости, повышение производительности и объективности при оценке жаростойкости растений. Поставленная цель достигается определением содержания свободного пролина в листьях растений с последующим вычислением коэффициентов устойчивости, которые выражаются отношением концентрации пролина испытуемых образцов и сорта-классификатора. Для этого в плевых условиях в период максимального термостресса (при температуре 40 - 45oC), когда отмечаются явные признаки увядания листьев, проводят отбор растительного материала. Пробы листьев отбираются в трехкратной повторности. Содержание пролина определяют в друхграммовой навеске листьев, которую растирают в ступке в смеси с 20 мл 3%-ного водного раствора сульфосалициловой кислоты. Гомогенат фильтруют через плотный бумажный фильтр и используют для анализа на содержание аминокислоты. Затем 2 мл фильтрата смешивают в пробирке с 2 мл кислого нингидрина и 2 мл ледяной уксусной кислоты. Кислый нингидрин готовят за сутки до анализа путем растворения 1,25 г нингидрина в смеси 30 мл ледяной уксусной кислоты и 20 мл ортофосфорной кислоты при температуре 100oC и хранят в термостате в температурном режиме от 0 до 4oC. Реакционную смесь выдерживают в течение часа на кипящей водяной бане с последующим ограничением реакции в ледяной бане. В каждую пробирку с охлажденной смесью добавляют по 4 мл толуола (или бензола) и энергично взбалтывают в течение 30 секунд. После 20-минутного отстаивания верхний окрашенный слой сливают в кюветы и оценивают плотность окраски с помощью фотоэлектрокалориметра ФЭК-56 М. Экстинцию определяют с использованием синего светофильтра с длиной волны 520 нм в 5-миллиметровых кюветах. Содержание свободного пролина в испытуемом материале определяют по стандартной кривой, построенной на растворах фабричного пролина. Расчет проводят в мг% на сырую листовую массу. По результатам анализа вычисляют коэффициенты устойчивости: отношение концентрации пролина в испытуемых образцах (или сортах) к таковой у сорта-классификатора с известной (низкой) жаростойкостью, по которым делают заключение об относительной степени устойчивости растений к высокой температуре. Более высокому коэффициенту устойчивости соответствует повышенный уровень жаростойкости растений. Для более дифференцированного отбора в качестве контрольных могут быть использованы несколько сортов-классификаторов. В качестве примера приводим результаты оценки жаростойкости нескольких сортов чечевицы тарелочной, выращиваемой на опытном поле Пензенской госсельхозакадемии (см. таблицу). Источники информации: 1. Александров В.Я. Цитофизиологическая оценка различных методов определения жизнеспособности растительных клеток. - Тр. Ботан. ин-та АН СССР, 1995, сер. 4, т. 10, с. 309. 2. Генкель П.А., Цветкова И.В. Влияние солей на вязкость протоплазмы и жароустойчивость растительных клеток. - Докл. АН СССР, 1950, т. 74, N 5, c. 1025. 3. Генкель П.А. Баданова К.А., Левина В.В. О новом лабораторном способе диагностики жаро- и засухоустойчивости для селекции. - Физиол. раст., 1970, т. 17, вып. 2, с. 431. 4. Зубкус О.П., Новоселова А.Н., Севрова О.К. Использование ответной биоэлектрической реакции для оценки жароустойчивости растений. - В кн.: Тезисы докладов совещания "Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды". - Л., 1973, с. 19. 5. Волкова А.М. Влияние разных режимов температурного воздействия на урожай зерна различных по жароустойчивости сортов хлебных злаков. - Тр. по прикл. бот., ген., селекц., 1976, т. 57, вып. 2, с. 91 - прототип. 6. Савицкая Н.Н. О физиологической роли пролина в растениях // Науч. докл. высш. школы. - 1976, N 2, с. 49 - 61.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ оценки жаростойкости растений, включающий определение содержания свободного пролина в листьях растений, выращенных в полевых условиях, в период максимального термостресса, отличающийся тем, что жаростойкость оценивают с использованием сортов-классификаторов путем вычисления коэффициентов устойчивости, которые определяют отношением концентрации свободного пролина испытуемых сортов и сорта-классификатора, при этом более высокому коэффициенту устойчивости соответствует повышенный уровень жаростойкости растений.

www.freepatent.ru

Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период

Порядок работы

5. Обнаружение сахаров.

а) Отрезок побега 4-6 см разрезать вдоль.

б) Погрузить на 5 минут в насыщенный раствор сернокислой меди.

в) Сполоснуть и поместить в пробирку с кипящим раствором сегнетовой соли (кипятить 2 минуты).

г) Промыть кусочки, сделать из них срезы, поместить в каплю глицерина и рассмотреть под микроскопом.

Таблица 20 - Наличие запасных веществ

Растение	Дата	В каких тканях обнаружены количество в баллах
крахмал	жир	редуцированных сахаров

8. Ответить на следующие вопросы:

а) В какое время года в побегах больше всего крахмала?

б) Какие запасные вещества преобладают у тех или иных видов?

в) Какие преобразования веществ наблюдаются в зимний период в побегах? Каково значение этих преобразований?

Определение жаростойкости растений (по Ф.Ф. Мацкову)

Жаростойкость – способность растений противостоять высоким температурам.

Порядок работы.

1. Нагреть воду в водяной бане до +400С.

3. Взять по одному листу каждого вида, поместить в чашку с холодной водой.

Таблица 21 - Действие температуры на состояние листа

Объект	Степень повреждения при температуре:
+400С	+500С	+600С	+700С	+800С

1. Сделать выводы.

2. Ответить на вопрос какие изменения происходят в растении под влиянием высоких температур?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Глазун Игорь Николаевич

Адамович Игорь Юрьевич

Лицензия НД № 14185 от 06.03.2001.г.

Формат 60х94 1/16 Тираж 40 экз. Печ. л. – 2.

Брянская государственная

инженерно-технологическая академия.

241037, г. Брянск, пр. Ст. Димитрова, 3,

редакционно-издательский отдел. Подразделение оперативной печати.

Подписано к печати 2010 г.

1333217_guide - Стр 7

Стаканчики на 50-100мл Маркер по стеклу Воронки, фильтры Пипетки мерные

Мерные колбы на 25 и 100 мл Водяная баня Спектрофотометр

Ход работы

Кору сосны, собранную на участках различного антропогенного


загрязненения,измельчают с помощью механической						мельницы или
пестиком в ступкеи просеивают через сито					с диаметром	отверстий 1 мм.
На технических	весах	берут навеску		перемолотого		растительного
материала, равную	1 г,	помещают в		стаканчик. Приливают мерной
колбой 25мл дистиллированной			воды,		стараясь полностью смочить

частички коры и оставляют на сутки.

Вытяжку фильтруют и отбирают в мерные колбы на 25 мл две аликвоты по 5 мл. Вторая служит для определения фонового поглощения, т.е. является контролем к опыту. В первую колбу приливают 5 мл 20% раствора BaCl2, во вторую – такое же количество дистиллята. Для ускорения реакции соосаждения колбы нагревают на водяной бане до 50600С, после чего доводят объем дистиллятом до метки.

Оптические плотности опытных растворов измеряют на спектрофотометре при длине волны 410 нм против водного экстракта образца без добавления бария хлористого для исключения фонового окрашивания за счет пигментов исследуемого материала.

Оптические плотности калибровочных растворов проводят на спектрофотометре при длине волны 410 нм против дистиллированной воды. Градуировочный график строят каждый раз при определении

D410

сульфатов в опытном материале. По оси ординат откладывают оптическую плотность (D), по оси абсцисс – концентрацию сульфатов мг/л (С).

Представление результатов. Результаты должны быть представлены в виде таблицы

Образец

Оптическая плотность (D)

Затем значения оптической плотности переводят в значения концентрации сульфатов в экстрактах по калибровочному графику.

Содержание сульфатов в образцах рассчитывают по формуле:

С = Сгр.*V1 *V2/V3*a

где С – концентрация сульфатов в пробе, мг/кг; Сгр. – концентрация сульфатов в пробе, найденная по калибровочной

кривой, мг/л;

V1 – объем мерной колбы, используемой при разбавлении калибровочного раствора, мл;

V2 – объем, используемый при приготовлении водной вытяжки, л; V3 – аликвотный объем пробы, мл;

а – навеска, кг.

Сравнивается степень загрязнения воздуха исследуемых участков оксидами серы.

Работа 12

ОБНАРУЖЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТЕНИЯХ ГИСТОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель работы: выявить наличие тяжелых металлов в среде обитания растений и изучить их распределение в растении.

Тяжелые металлы – опасные загрязнители окружающей среды. Многие растения аккумулируют металлы, концентрация которых в клетках и тканях превышает их содержание в почве. Способность растений аккумулировать тяжелые металлы с успехом используют для очистки почвы, водоемов, воздуха от загрязнения.

Изучение локализации тяжелых металлов в растительных тканях, их способности к передвижению важно для понимания реакции на них растений. Кроме того, определение содержания тяжелых металлов имеет важное значение для экологического мониторинга.

Ход работы. Работа основана на способности тяжелых металлов давать красное окрашивание при реакции с дитизоном.

N – NH – C6 H5

HS – C

N = N – C6 H5

Дитизон обладает высокой чувствительностью к кадмию и свинцу и образует в присутствии исследуемых металлов нерастворимые соли – дитизонаты, обладающие красной окраской. Дитизон и дитизонаты

практически нерастворимы в нейтральных и кислых водных растворах. Помимо кадмия и свинца дитизон может образовывать окрашенные комплексы с такими металлами как цинк, кобальт, медь, хром, железо и никель, поэтому этот реактив может использоваться для обнаружения широкого круга металлов.

Для обнаружения тяжелых металлов используются проростки подсолнечника, огурца, гороха, кукурузы и т. д. Для кукурузы установлены концентрации нитрата свинца и нитрата кадмия (10-3 М и10-4

Мсоответственно), которые ингибируют рост корня на 50%.

Спомощью реакций с дитизоном можно исследовать любые растения одного вида и их органы с территорий с различной степенью загрязнения. Можно выращивать растения на средах (почва, вода), отобранных в разных условиях и этим методом сравнивать степень их загрязнения тяжелыми металлами. Следует помнить, что обязательно должен быть контрольный вариант, выращенный на среде без тяжелых металлов.

Реактивы.

1% раствор KМnO4 или слабый раствор формалина

2.Дитизон

Оборудование.

Чашки Петри Фильтровальная бумага Маркер по стеклу Мерный цилиндр на 25 мл Термостат

Предметные и покровные стекла Микроскоп

Содержание работы

Зерновки кукурузы среднего размера (или семена растений другого вида) обрабатывают в течение 10-20минут слабым раствором формалина

или перманганата калия. Затем их раскладывают по 7 штук в чашки Петри на фильтровальную бумагу и наливают в каждую чашку мерным цилиндром по 20 мл изучаемого субстрата, а в контрольный вариант 20 мл дистиллированной воды. Чашки с семенами кукурузы выдерживают в термостате при 260 (для других видов растений температура может быть иной) в течение 7 дней.

Для определения наличия, относительного количества и мест локализации тяжелых металлов готовят серии поперечных срезов корня на разных расстояниях от апекса, а также срезы колеоптиля, мезокотиля и первых листьев на разных расстояниях от их оснований.

Серии срезов помещают на предметное стекло, капают 3-4капли дитизона, накрывают покровным стеклом и через несколько минут рассматривают под микроскопом при разных увеличениях, отмечая ткани, локализовавшие тяжелые металлы.

Представление результатов. Результаты работы должны быть представлены в виде рисунков поперечных срезов корня проростков для каждого варианта опыта, на которых отмечаются места локализации тяжелых металлов.

Делается вывод о наличии и относительном содержании в исследуемых пробах среды тяжелых металлов и о возможности продвижения тяжелых металлов по тканям и о существовании барьера для их передвижения по тканям корня.

Работа 13

ИЗУЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ФАКТОРАМ СРЕДЫ

1. Устойчивость клеток растений к холоду

При замерзании растительных тканей в межклетниках образуются кристаллы льда, которые оттягивают воду из цитоплазмы. Если цитоплазма недостаточно морозоустойчива, то она, не выдержав

обезвоживания, а также механического давления кристаллов льда, коагулирует. О степени повреждения цитоплазмы можно судить по ее способности удерживать клеточный сок. Устойчивость коллоидов цитоплазмы может быть повышена защитными веществами, среди которых важная роль принадлежит растворимым сахарам.

Ход работы. Из очищенного корнеплода красной свеклы сделать12-15одинаковых по размеру, не очень тонких срезов (толщина примерно 1мм). Поместить срезы в фарфоровую чашку и тщательно промыть водой для удаления сока, вытекшего из поврежденных клеток. Перенести по4-5срезов в 3 пробирки, предварительно подписанные. В1-юпробирку налить 2мл воды, во2-ю- 2 мл 0,5 М раствора сахарозы, в3-ю- 2 мл 1 М раствора сахарозы.

Приготовить охладительную смесь: к трем частям снега или битого льда добавить одну часть поваренной соли и тщательно перемешать. Погрузить все пробирки в охладительную смесь на 15-20минут, после чего поставить их в стакан с водой комнатной температуры. После оттаивания отметить окраску жидкости в пробирках и окраску срезов. Проверить жизнеспособность клеток, подвергнув плазмолизу в 8% растворе NaCl.

Представление результатов:

Вариант		Окраска	Окраска	Количество
		наружного	среза	плазмолизированны
		раствора		х клеток

Вода

Сахароза 0,5 М

Сахароза 1	М

Ввыводах объяснить различия между вариантами.

2.Влияние высокой температуры на проницаемость протоплазмы

При нагревании растений до температуры выше оптимальной в клетках нарушается обмен веществ: происходит разобщение дыхания и фосфорилирования, прекращается синтез белков, усиливается их распад, накапливаются ядовитые вещества. При более высоких температурах резко повышается проницаемость цитоплазматических мембран, затем наступает коагуляция белков и отмирание клеток.

Ход работы. Вырезать из очищенного корнеплода красной свеклы 7 прямоугольных кусочков, размером 3х10х40мм и поместить их в фарфоровую чашку. Кусочки многократно промыть водопроводной водой до полного обесцвечивания промывных вод и оставить в чашке под слоем воды.

Нагреть в стакане воду до 750С. Захватить пинцетом один кусочек свеклы и погрузить его ровно на 1 минуту в нагретую воду, а затем перенести в подписанную пробирку с 10 мл дистиллированной воды. Добавлением холодной воды охлаждать содержимое стакана до 70, 65, 60, 55, 50 и 450С и проделать то же, что описано выше: выдержать очередной кусок в стакане в течении 1 минуты и перенести в пробирку с 10мл дистиллированной воды.

Пробирки встряхивать в течении 15 минут и определить интенсивность окраски жидкости на ФЭКе при зеленом светофильтре - 540 нм (против дистиллированной воды).

Представление результатов:
		Оптическая плотность
№ пробирки	Температура,0С	Оптическая плотность
1	75
2	70

Начертить кривую выделения антоциана из клеток, откладывая по оси абсцисс температуру, а по оси ординат - оптическую плотность. Найти летальную температуру - наименьшую температуру, вызывающую наибольший выход пигмента из клеток.

Сделать вывод по результатам работы.

3. Определение жаростойкости растений (по Ф.Ф.Мацкову).

Если подвергнуть лист действию высокой температуры, а затем погрузить в слабый раствор соляной кислоты, то поврежденные и мертвые клетки побуреют вследствие свободного проникновения в них кислоты, которая вызывает превращение хлорофилла в феофитин, тогда как неповрежденные участки листа останутся зелеными. У растений с кислым клеточным соком феофитинизация может произойти и без обработки соляной кислотой, так как при нарушении полупроницаемости тонопласта органические кислоты проникают из клеточного сока в цитоплазму и вытесняют магний из молекулы хлорофилла.

Ход работы. Нагреть водяную баню до 400С, погрузить в нее по 5 листьев исследуемых растений и выдержать листья в воде в течении 30 минут, поддерживая температуру на уровне 400С. Затем взять первую пробу: вынуть по одному листу каждого вида растений и поместить их в чашку Петри с холодной водой. Постепенно довести температуру в водяной бане в течении 40 минут до 800С, беря пробы при повышении температуры на каждые 100С.

Заменить воду в чашках на 0,2 Н соляной кислотой и через 20 минут учесть степень повреждения листа по количеству появившихся бурых пятен.

Представление результатов: обозначив отсутствие побурения знаком «- », слабое побурение «+», побурение более 50% площади листа - «++» и сплошное побурение - «+++».

Объект	Степень	повреждени	листьев	при t, 0С
		я

	40	50	60	70	80

Сделать вывод о степени жаростойкости исследованных растений.

5.Определение температурного порога коагуляции цитоплазмы (по П.А.Генкелю).

Клетки разных растений имеют не одинаковую жаростойкость. Температура, при которой в течении 10 минут полностью коагулируют белки цитоплазмы, считается условной границей жаростойкости растений. Гибель клеток устанавливается по потере ими способности плазмолизироваться.

Ход работы. Приготовить 12 срезов эпидермиса листа исследуемого растения и поместить по 2 среза в пробирки, в которые налито небольшое количество водопроводной воды.

Нагреть в большой колбе воду. Смешивая горячую воду с холодной, приготовить в 6 химических стаканах водяные бани с температурой 48, 50,

52, 54, 56 и 580С (сделать на стаканах надписи). Одновременно погрузить в водяные бани пробирки со срезами, поддерживая установленную температуру путем осторожного вливания в стакан горячей воды. Через 10 минут извлечь срезы кисточкой из пробирок и перенести на предметные стекла, снабженные соответствующими надписями. Если клетки не содержат пигмента, следует окрасить их, выдержав в растворе нейтрального красного в течении5-10минут. Нанести на срезы по капле 1М раствора сахарозы, накрыть покровным стеклом и через15-20минут рассмотреть в микроскоп.

Представление результатов: обозначив знаком «+» плазмолиз и знаком«-»отсутствие плазмолиза. Каждая бригада исследует один объект, а затем данные, полученные всей группой, записывают в таблицу.

Сделать выводы, сопоставляя температурный порог коагуляции белков цитоплазмы разных видов.

Работа14

АНАЛИЗ ЗОЛЫ РАСТЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

Остаток, получаемый после сжигания и прокаливания растительного материала, называют золой. При сжигании растений углерод, водород, азот и частично кислород улетучиваются и остаются лишь нелетучие окислы.

Содержание и состав зольных элементов зависит от видовой принадлежности , роста и развития растений и особенно от почвенноклиматических и агротехнических условий их выращивания. Концентрация зольных элементов существенно отличается в разных тканях и органах растений. Так, листья обычно содержат больше золы, чем другие органы.

Некоторые виды растений являются накопителями отдельных элементов. Так, содержание кальция в листьях бобовых достигает

studfiles.net

Сведения об образовательной организации

Полезные ссылки

Безопасность

Противодействие коррупции

Доступная среда

Карта сайта

НСОКО

Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период. Определение жаростойкости растений по мацкову

К вопросу о жароустойчивости растений Текст научной статьи по специальности «Ботаника»

Способ определения жаростойкости растений

Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период

Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период

способ оценки жаростойкости растений - патент РФ 2159033

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Превращение запасных веществ в побегах растений в зимний период

1333217_guide - Стр 7