Изучение влияния Zn на рост и развитие растений (на примере подсолнечника)
Отчёт
по
большому практикуму
Изучение
влияния Zn на рост и
развитие растений (на примере подсолнечника)
Введение
Все культурные растения по отношению к цинку
делятся на 3 группы: - очень чувствительные (кукуруза, лен, хмель, виноград,
плодовые);
средне чувствительные (соя, фасоль, кормовые
бобовые, горох, сахарная свекла, подсолнечник, клевер, лук, картофель, капуста,
огурцы, ягодники);
слабо чувствительные (овес, пшеница, ячмень,
рожь, морковь, рис, люцерна).
Недостаток цинка для растений чаще всего
наблюдается на песчаных и карбонатных почвах. Мало доступного цинка на
торфяниках, а также на некоторых малоплодородных почвах. Недостаток цинка
сильнее всего сказывается на образовании семян, чем на развитии вегетативных
органов. Симптомы цинковой недостаточности широко встречаются у различных
плодовых культур (яблоня, черешня, японская слива, орех, пекан, абрикос,
авокадо, лимон, виноград). Особенно страдают от недостатка цинка цитрусовые
культуры. Физиологическая роль цинка в растениях очень разнообразна. Он
оказывает большое влияние на окислительно-восстановительные процессы, скорость
которых при его недостатке заметно снижается. Дефицит цинка ведет к нарушению
процессов превращения углеводородов. Установлено, что при недостатке цинка в
листьях и корнях томата, цитрусовых и других культур, накапливаются фенольные
соединения, фитостеролы или лецитины, уменьшается содержание крахмала. Цинк
входит в состав различных ферментов: карбоангидразы, триозофосфатдегидрогеназы,
пероксидазы, оксидазы, полифенолоксидазы и др. Обнаружено, что большие дозы
фосфора и азота усиливают признаки недостаточности цинка у растений и что
цинковые удобрения особенно необходимы при внесении высоких доз фосфора.
Значение цинка для роста растений тесно связано с его участием в азотном
обмене. Дефицит цинка приводит к значительному накоплению растворимых азотных
соединений - аминов и аминокислот, что нарушает синтез белка. Многие
исследования подтвердили, что содержание белка в растениях при недостатке цинка
уменьшается. Под влиянием цинка повышается синтез сахарозы, крахмала, общее
содержание углеводов и белковых веществ. Применение цинковых удобрений
увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого вещества и хлорофилла.
Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений.
Агрохимическими исследованиями установлена
необходимость цинка для большого количества видов высших растений. Его
физиологическая роль в растениях многосторонняя. Цинк играет важную роль в
окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растительном организме,
он является составляющей частью ферментов, непосредственно участвует в синтезе
хлорофилла, влияет на углеводный обмен в растениях и способствует синтезу
витаминов. При цинковой недостаточности у растений появляются хлоротичные пятна
на листьях, которые становятся бледно-зелеными, а у некоторых растений почти
белыми. У яблони, груши и ореха при недостатке цинка развивается так называемая
розеточная болезнь, выражающаяся в образовании на концах ветвей мелких листьев,
которые располагаются в форме розетки. При цинковом голодании плодовых почек
закладывается мало. Урожайность семечковых резко падает. Черешня еще более
чувствительна к недостатку цинка, чем яблоня и груша. Признаки цинкового
голодания у черешни проявляются в появлении мелких, узких и деформированных
листьев. Хлороз вначале появляется на краях листьев и постепенно
распространяется к средней жилке листа. При сильном развитии заболевания весь
лист становится желтым или белым. Из полевых культур цинковая недостаточность
чаще всего проявляется на кукурузе в виде образования белого ростка или
побеления верхушки.
Показателем цинкового голодания у бобовых
(фасоль, соя) является наличие хлороза на листьях, иногда асимметрическое
развитие листовой пластинки. Недостаток цинка для растений чаще всего
наблюдается на песчаных и супесчаных почвах с низким его содержанием, а также
на карбонатных и старопахотных почвах. Применение цинковых удобрений повышает
урожай всех полевых, овощных и плодовых культур. При этом отмечается снижение
пораженности растений грибковыми заболеваниями, повышается сахаристость
плодовых и ягодных культур [2].
Всхожесть - количество появившихся всходов,
выраженное в % к количеству высеянных семян.
Энергия прорастания - скорость прорастания,
выражаемая в % семян, проросших в срок, установленный опытным путём.
Цель: Изучить влияние Zn
на рост и развитие подсолнечника.
1. Ход работы
.1 1 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
60°С),
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)=25,8*(D649-D720)-7,6*(D665-D720)
Ccar=[D470-Ca*0,0066-Cb*0,03315]/0,21
- Листья с одного
растения с содержанием Zn
10-6
- 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 (ρ)
согласно
уравнения:
Vкс= ρ*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, %
|
ρ
|
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 CaCl₂.
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/>
.
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
|
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)
|
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
|
|
|
|
|
|
|