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

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Концентрация Zn	На какой капле всплыли корни	Объемное содержание этилового спирта , %	Объем корневой системы, %	с	Удельная масса р-ра этилового спирта
Zn 10-5	18	50,5	0,402	0,9138	456,9
Zn 10-6	9	66,2	0,256	0,8721	578,9
Zn 10-7	8	68,6	0,27	0,8724	593,2



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.

Zn 10-7 (контроль)	Zn 10-6	Zn 10-5
VCaCl2,мл	Разведение	D670	Кол-во м.с. мг	VCaCl2,мл	Разведение	D670	Кол-во м.с. мг	VCaCl2,мл	Разведение	D670	Кол-во м.с. мг
12	5	0,64	0,24	12	5	0,42	0,16	12	5	0,86	0,33

Zn (mg/l)	№	D670	конц. Мг/л	кол-во мг м.с	сыр. М.,g	сух. м.,g	мг м.с./мг массы
							сыр.М.,g	сух. м.,g
0,00001	1	0,86	27,75564	0,333068	0,28	0,014	0,00119	0,023791
0,000001	2	0,42	13,55508	0,162661	0,06	0,012	0,002711	0,013555
0,0000001	3	0,64	20,65536	0,247864	0,55	0,019	0,000451	0,013045



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

Сводные таблицы по растениям нам предоставленным
Zn 10-7
№ пробы растения	1	2	3
Длина корневой системы (см)	19,5	7,5	21,5
Количество листьев (шт)	2	3	0
Расстояние до 1 семядоли (см)	4	6	5,5
Длина наземной части растения (см)	6,5	7,5	8,5

Сводные таблицы по растениям нам предоставленным
Zn 10-6
№ пробы растения	1	2	3	4	5
Длина корневой системы (см)	26	17	10	14	16
Количество листьев (шт)	6	6	6	8	8
Расстояние до 1 семядоли (см)	3,5	2,5	3	6,5	4,5
Длина наземной части растения (см)	15	11,5	10,5	16,5	17,5
Расстояние от 1 семядоли до листа (см)	8	3,5	3,5	5	5,4
Расстояние от 1 до 2 листа (см)	3,5	5	3,3	4	5,5
Расстояние от 2 до 3 листа (см)	0,5	0,5	0,7	1,5	1,3
Расстояние от 3 до 4 листа (см)	0	0	0	0,3	0,3



Сводные таблицы по растениям нам предоставленным
Zn 10-5
№ пробы растения	1	2	3	4
Длина корневой системы (см)	3	1,5	2	3
Количество листьев (шт)	0	0	0	0
Длина надземной части растения (см	5,5	4	5	6
Расстояние до 1 семядоли (см)	5	3,8	4	5,5

Сырая масса (г)		Сухая масса (г)		Содержание воды (%)
Zn 10-6		Zn 10-6		Zn 10-6
№ пробы растения	1	3	4	5		№ пробы растения	1	3	4	5		№ пробы растения	1	3	4	5
Корневая часть	0,88	0,29	0,37	0,33		Корневая часть	0,04	0,016	0,016	0,01		Корневая часть	95	94	96	97
Надземная часть	1,36	0,6	1,18	1,16		Надземная часть	0,13	0,07	0,12	0,09		Надземная часть	90	88	90	92

Сырая масса (г)		Сухая масса (г)		Содержание воды (%)
Zn 10-5		Zn 10-5		Zn 10-5
№ пробы растения	1	2	3		№ пробы растения	1	2	3		№ пробы растения	1	2	3
Корневая часть	0,23	0,1	0,06		Корневая часть	0,019	0,006	0,001		Корневая часть	92	94	98
Надземная часть	0,68	0,35	0,3		Надземная часть	0,039	0,041	0,027		Надземная часть	94	88	91



												мкг/г сыр массы
Проба	D470 нм	D649 нм	D665 нм	D720 нм	V,мл	хл А	хл Б	Кар	хла/хлб	(хла+хлб)/кар	Масса, г	хл А	хл В	кар	хла/хлб	(хла+хлб)/кар
1_1	0,967	0,421	1,027	0,003	5	11,62	3,00	4,02	3,87	3,63	0,042	1383,47	357,38	479,09	3,87	3,63
1_2	1,161	0,493	1,201	0,004	5	13,58	3,52	4,85	3,86	3,53	0,046	1476,33	382,50	526,77	3,86	3,53
1_3	0,757	0,326	0,788	0,002	5	8,90	2,39	3,15	3,73	3,59	0,041	1085,60	290,93	383,91	3,73	3,59
1_4	0,886	0,389	0,917	0,006	5	10,27	2,96	3,64	3,47	3,63	0,046	1116,81	321,50	395,88	3,47	3,63
2_1	0,553	0,241	0,553	0	5	6,19	2,02	2,27	3,07	3,62	0,07	442,00	143,93	161,87	3,07	3,62
2_2	0,415	0,178	0,412	0	5	4,62	1,46	1,71	3,16	3,56	0,066	349,93	110,70	129,46	3,16	3,56
2_3	0,467	0,191	0,434	0	5	4,85	1,63	1,93	2,97	3,36	0,084	288,43	96,99	114,77	2,97	3,36
2_4	0,496	0,2	0,451	0	5	5,03	1,73	2,05	2,90	3,30	0,073	344,29	118,66	140,31	2,90	3,30

цинк подсолнечник хлорофилл корневой

	Средние значения				Ошибки среднего
Конц. Zn	хл А	хл В	кар	хла/хлб	(хла+хлб)/кар	хл А	хл В	кар	хла/хлб	(хла+хлб)/кар
Zn10-6	1265,55	338,08	446,411	3,73	3,60	96,97	20,09	34,14	0,09	0,02
Zn10-5	356,16	117,57	136,60	3,03	3,46	31,80	9,86	9,92	0,06	0,08



Содержание пигментов в сухой массе растения

	мкг/г сух массы
Масса, г	хл А	хл В	кар	хла/хлб	(хла+хлб)/кар
0,013	4469,66	1154,62	1547,84	3,87	3,63
0,007	9701,61	2513,57	3461,62	3,86	3,53
0,012	3709,15	994,00	1311,68	3,73	3,59
0,009	5708,12	1643,22	2023,36	3,47	3,63
0,0039	7933,26	2583,33	2905,33	3,07	3,62
0,0041	5633,07	1781,95	2084,01	3,16	3,56
0,0027	8973,41	3017,41	3570,66	2,97	3,36

Конц. Zn	Средние значения				Ошибки среднего
	хл А	хл В	кар	хла/хлб	(хла+хлб)/кар	хл А	хл В	кар	хла/хлб	(хла+хлб)/кар
Zn10-6	5897,14	1576,35	2086,128	3,73	3,60	1333,38	341,55	481,79	0,09	0,02
Zn10-5	7513,25	2460,90	2853,33	3,07	3,51	986,87	361,86	429,95	0,05	0,08

Обработка данных по растениям второго опыта.

Zn 10-7
№ пробы растения	1	2
Длина корневой системы (см)	22,8	10
Количество листьев (шт)	2	2
Расстояние до 1 семядоли (см)	13,3	8,2
Расстояние до 1 листа (см)	3	1



Zn 10-6
№ пробы растения	1	2
Длина корневой системы (см)	7,2	22
Количество листьев (шт)	0	0
Расстояние до 1 семядоли (см)	12	9,2

Zn 10-5
№ пробы растения	1	2
Длина корневой системы (см)	23,5	10
Количество листьев (шт)	2	2
Расстояние до 1 семядоли (см)	13	4

Сырая масса (г)		Сухая масса		Содержание воды (%)
Zn 10-7		Zn 10-7		Zn 10-7
№ пробы растения	1	2		№ пробы растения	1		№ пробы растения	1
Корневая часть		0,55	0,44		Корневая часть	0,019		Корневая часть	97
Надземная часть		1,44	1,36

Сырая масса (г)		Сухая масса		Содержание воды (%)
Zn 10-6		Zn 10-6		Zn 10-6
№ пробы растения	1	2		№ пробы растения	1		№ пробы растения	1
Корневая часть		0,06	0,28		Корневая часть	0,012		Корневая часть	8
Надземная часть		0,86	0,96



Сырая масса (г)		Сухая масса		Содержание воды (%)
Zn 10-5		Zn 10-5		Zn 10-5
№ пробы растения	1	2		№ пробы растения	1		№ пробы растения	1
Корневая часть		0,28	0,31		Корневая часть	0,014		Корневая часть	95
Надземная часть		0,96	1,38

Размещено на Allbest.ru