810

абсцисс – номера междоузлий, считая от основания побега. Делают вывод о периодичности роста побега.

Наблюдения за ростом древесных побегов

Вопросы для самоконтроля

1.Почему в начале и в конце роста прирост побега замедляется?

2.Что является показателем окончания роста побега?

Работа 71. Прерывание периода покоя у клубней картофеля при помощи тиомочевины

Вводные пояснения. Период активного роста растений прерывается периодом покоя, который вызывается различными неблагоприятными (t0, вода, минеральное питание) факторами среды. Переход в состояние покоя можно наблюдать на многолетних зимующих растениях, озимых культурах и семенах. Покой бывает глубокий (органический) и вынужденный. Глубокий (органический) покой обусловлен высоким содержанием ингибиторов роста (различные фенольные соединения и абсцизовая кислота). Причинами вынужденного покоя являются различные факторы внешней среды, препятствующие прорастанию, чаще всего неблагоприятная температура или недостаток влаги.

В покое могут находиться различные органы растений: семена, почки деревьев, луковицы, клубни и целые растения. Клубни после уборки находятся в состоянии глубокого покоя, который продолжается 3-5 месяцев, в зависимости от сорта и условий хранения. В Крыму условия позволяют выращивать два урожая картофеля. При летних посадках урожаи бывают выше, и клубни лучше хранятся. Для летних посадок картофеля свежеубранные клубни необходимо вывести из состояния покоя.

201

Цель работы. Поставить опыт и провести наблюдение за прерыванием периода глубокого покоя у клубней картофеля путем обработки их тиомочевинной.

Материалы и оборудование: клубни картофеля; 1-2%-

ный раствор тиомочевины; сосуды или банки на 1 л; поддоны; кварцевый песок.

Ход работы. Четыре-пять клубней, находящихся в состоянии покоя, заливают в одной стеклянной банке 1-2%-ным раствором тиомочевины, в другой – водопроводной водой с температурой 40°С, в третьей – холодной водопроводной (контроль) и оставляют на 2-3 часа. Затем клубни высаживают во влажный песок в поддоны и помещают на свет при 20-25°С. Отмечают начало прорастания опытных и контрольных клубней, делают вывод о значении обработки картофеля тиомочевиной и теплой водой.

Влияние тиомочевины и температуры на прорастание клубней картофеля

Выводы.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие органы растений могут находиться в состоянии покоя?

2.Что вызывает глубокий покой?

3.Какими факторами обусловлен вынужденный покой?

4.Как можно вывести растения из состояния покоя?

Работа 72. Прерывание периода покоя растений при помощи тепловых ванн

Цель работы. Постановка опыта и проведение наблюдений за прерыванием периода покоя растений при помощи тепловых ванн.

202

Материалы и оборудовании:. ветки сирени, тополя, бе-

резы, черемухи, ивы и др.; ящик размером 60х60х80см; ведро; картон; острый нож; опилки; подушка из опилок; термостат; сосуды.

Ход работы. Ветки растений для опытов заготовляют за день или за два до занятия. На занятиях возобновляют срезы веток под водой на 2-3 см. Ветки делят на две части, отбирая при этом одинаковые по размеру (длине и толщине). Одну часть веток оставляют для контроля, вторую – берут для опыта. Контрольные ветки ставят в сосуд с водой и оставляют в лаборатории при температуре 15-18° С. Опытные растения помещают в теплую ванну (температура 37-39оС) на 9-12 часов. Для тепловой ванны используют термос простой конструкции. Его можно изготовить следующим образом: берут деревянный или фанерный ящик размером 60х60x80 см, на дно его насыпают опилки слоем 1015 см и плотно утрамбовывают, потом на этом слое опилок, в центре ящика, помещают ведро, для которого лучше предварительно изготовить чехол из мягкого картона. Края чехла должны быть выше ведра на 10-12 см. Затем все пространство между ведром и стенками ящика заполняют опилками, которые насыпают несколько выше уровня ведра (в уровень с краями чехла). Изготовляют одну-две подушки из опилок, которыми закрывают ящик во время опыта. Ящик с опилками необходимо предварительно прогреть. Для этого часа за два до опыта в ведро наливают горячую воду (90-100° С) и закрывают ведро деревянным кружком, а затем подушками из опилок (чтобы подушки не сырели от паров воды). Через некоторое время устанавливается нужная для опыта температура воды в ванне, и опытные ветки погружают в теплую ванну. Температура воды в приготовленном таким образом термосе держится продолжительное время постоянной, снижаясь за все время опыта лишь на 2-3 градуса. По истечении 9-12 часов, в зависимости от того, с какого дерева

203

взяты ветки для опыта, их вынимают из ванны, помещают вместе с контрольными в сосуды с теплой водой (попутно в воду желательно опустить несколько кусочков древесного угля) и ставят в термостат, температура в котором должна быть не выше 20-22 С. При отсутствии термостата ветки можно оставить в лаборатории. Следует держать их поближе к свету на (светлом окне) и желательно на дополнительном источнике света (электрическом), иначе почки станут опадать. Температура в комнате должна быть 15-18° С.

Через 5-6 дней почки опытных веток набухают и трогаются в рост. Вскоре затем все ветки покрываются зелеными молодыми листьями, цветочные же почки образуют бутоны. В это время в термостате можно наблюдать раннюю весну. Только голые контрольные ветки, уныло торчащие на фоне распускающейся зелени, напоминают о глубоком покое у растений в природе. При образовании бутонов лучше все ветки (как опытные, так и контрольные) убрать из термостата и оставить их в лаборатории при температуре 1517°С до полного распускания цветов. В этом случае распустившиеся цветы дольше держатся на побеге, не увядают и не опадают.

Опыты по прерыванию периода покоя у растений не нуждаются в сложном оборудовании, однако они требуют значительного внимания и тщательности при их выполнении.

В сильной степени успех опытов зависит: а) от продолжительности выдерживания в ванне, б) от температуры ванны, в) от глубины периода покоя, г) от наличия света. У сирени, например, выдерживание в ванне можно продлить до 15 часов. Однако никогда не следует воздействовать тепловой ванной дольше, чем это необходимо, так как почки пробуждаются высокой температурой к энергичному дыханию, и вследствие недостатка кислорода может возникнуть усиленное анаэробное дыхание. Если ветки в этом случае не вынуть своевременно из теплой ванны, то почки легко могут погибнуть. Все это необходимо учитывать при проведении опытов.

204

Указанные опыты лучше ставить в октябре-ноябре и даже декабре. Поставленные в более позднее время эти опыты часто не удаются, так как почки контрольных веток распускаются одновременно с почками опытных.

Выводы.

Вопросы для самоконтроля

1.При какой температуре можно вывести ветки растений из состояния покоя?

2.От каких условий зависит успех опыта?

3.Почему нельзя передерживать ветки растений в тепловой ванне?

Вопросы и задачи по теме «Рост и развитие растений»

1.Понятие роста и развития растений. Их взаимосвязь.

2.Можно ли отнести к категории ростовых явлений: набухание почек перед их распусканием и набухание семян

вводе? Объясните.

3.Сеянцы лиственницы выращивали в трех вегетационных сосудах с почвой, влажность которой составляла: 1) 30%, 2) 60%, 3)90% от полной влагоемкости. По истечении четырех месяцев длина главного побега сеянцев, которая оказалась равной: 1) 4,5см, 2) 13,2см, 3) 7,3см. Как объяснить полученные результаты?

4.Как влияют внутренние факторы на рост растений: генотип, полиплоидия, гетерозис, возраст и др.?

5.Что такое фенотип?

6.Что такое гормоны роста? Какова их физиологическая роль?

7.Что такое покой растений? Виды покоя и его природа. Какие органы растений могут находиться в состоянии покоя?

8.Как определить, в каком покое находятся почки? Какие имеются способы для выведения различных органов растений из состояния покоя?

9.Как объяснить появление поросли на пнях липы, дуба, тополя и березы?

10.Как можно управлять покоем растений?

11.Как объяснить появление несимметричных плодов

у яблони?

205

12.Как определить окончание роста побегов древесных и кустарниковых пород? Какой внутренний фактор способствует окончанию роста побегов? Как задержать различные органы растений в состоянии вынужденного покоя?

13.К крышке сосуда, стенки которого обклеены влажной фильтровальной бумагой, подвешены три черенка ивы: два черенка в нормальном положении, но у одного из них в средней части снято кольцо коры, а третий черенок – в перевернутом положении. В каких частях указанных черенков будет наблюдаться образование корней?

14.Как будет влиять концентрация гетероауксина на прорастание семян?

15.Что будет происходить с побегом растения при удалении верхушки в период активного роста?

16.Что такое тропизмы растений и какие виды тропизмов бывают?

17.У двух растений подсолнечника были срезаны верхушки стеблей. На поверхность среза одного стебля нанесли пасту, содержащую гетероауксин. Каковы будут результаты описанного опыта? Какой вывод можно сделать на основании этого?

18.С 25-летнего дерева яблони срезаны два черенка: один – из кроны с плодоносящего побега, а второй – из побега, который вырос на нижней части ствола (волчок). Оба черенка привили к подвоям. Какой из указанных черенков будет лучше приживаться к подвоям? У какого из полученных растений будет наблюдаться более быстрый рост? Какое растение раньше зацветет? Объясните.

19.Почему георгины, астры, хризантемы зацветают только в конце лета или осенью? Можно ли заставить цвести эти растения в первой половине лета?

20.Какие способы размножения растений существуют? Какова их особенность?

21.В чем суть гормональной теории развития растений

М.Х. Чайлахяна?

206

7.УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ

КНЕБЛАГОПРИЯТНЫМ УСЛОВИЯМ

Устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды, с точки зрения агрономической науки, оценивается по тому, насколько изменяется продуктивность растений под влиянием этих условий по сравнению с продуктивностью их на оптимальном фоне. Оценка устойчивости растений к экстремальным факторам (холоду, морозу, засухе, жаре, засоленности) важна для селекционной и агрономической практики.

Наиболее надежные методы оценки устойчивости растений к экстремальным факторам – прямые полевые и вегетационные методы. Однако большая трудоемкость и продолжительность этих методов вынуждают исследователей применять разнообразные ускоренные лабораторные или лабораторно-полевые методы диагностики устойчивости растений.

Для подготовки растений, контрастных по устойчивости, ставят агротехнические опыты с удобрениями, сроками сева, сортами и др. Растения выращивают также на полевых микроделянках и в условиях вегетационных опытов.

Зимостойкость и холодостойкость. На территории нашей страны наиболее губительны для растений низкие температуры воздуха и почвы. Низкие отрицательные температуры повреждают зимующие растения, низкие положительные температуры оказывают неблагоприятное действие на ход физиологических процессов и формирование урожая теплолюбивых растений.

В естественных условиях устойчивость зимующих растений складывается из морозостойкости, устойчивости к выпреванию, вымоканию, действию ледяной корки и зимней засухи (у древесных растений и к солнечным ожогам).

Наиболее объективны прямые полевые исследования. К косвенным методам определения морозоустойчивости от-

207

носят: определение динамики углеводов, активности фермента β-фруктофуранозидазы, степени склерификации узла кущения, выхода электролитов, изменения электрической проводимости тканей, биопотенциалов, хемилюминесценции, поляризации, состояния конуса нарастания и др. Большинство перечисленных методов применимо и к диагностике холодостойкости растений.

Устойчивость к вымоканию и выпреванию определяют обычно при прямых и лабораторных анализах.

Засухоустойчивость. Проблема засухоустойчивости растений актуальна для многих регионов нашей страны с аридным климатом. Засухоустойчивы те растения, которые способны в процессе онтогенеза приспосабливаться к действию засухи и осуществлять в этих условиях рост, развитие и воспроизведение.

Физиологическая засухоустойчивость складывается из способностей растений переносить обезвоживание и действие высоких температур. Поэтому при изучении засухоустойчивости необходимо исследовать как способность выносить обезвоживание, так и перегрев. Для диагностики засухоустойчивости предпочтительнее использовать прямые методы, непосредственно связанные с засухоустойчивостью. К ним относят: определение засухоустойчивости в засушниках; эксикаторный метод определения способности растений выносить обезвоживание; определение водоудерживающей способности; метод коагуляции белков; определение гидрофильности коллоидов цитоплазмы, содержания свободной и связанной воды, эластичности и вязкости протоплазмы; метод крахмальной пробы и др.

Для массового анализа применяют косвенные методы определения: водного потенциала растений, засухоустойчивости по ростовым реакциям, по выходу электролитов, по содержанию статолитного крахмала, по устойчивости пиг-

208

ментного комплекса, по движению цитоплазмы, по электрическому сопротивлению тканей и др.

Солеустойчивость. Значительное распространение засоленных почв на территории нашей страны и существенное снижение продуктивности сельскохозяйственных культур в этих условиях вызывает необходимость оценки степени солеустойчивости растений. Последнее имеет большое значение для селекции, интродукции и технологии возделывания.

Критерием солеустойчивости растений служит степень снижения продуктивности при засолении по сравнению с продуктивностью на нормальном фоне. Определяют солеустойчивость прямыми, а также менее трудоемкими косвенными методами. На засоленных почвах обычно снижается всхожесть семян, поэтому оценку солеустойчивости выполняют по показателям прорастания семян (энергия прорастания, всхожесть, скорость прорастания). Из косвенных лабораторных методов наиболее известны: плазмолитический; определение скорости раскрытия устьиц в растворах солей; степень и скорость «выцветания» хлорофилла; количества альбуминов; проницаемости протоплазмы; биохемилюминесценция и др.

Работа 73. Выявление защитного действия сахаров на протоплазму

Вводные пояснения. При действии отрицательных температур на растительные ткани в межклетниках образуется лед, который, оттягивая воду из клеток, обезвоживает протоплазму. При определенной степени обезвоживания, индивидуальной для каждого растительного организма, протоплазма коагулирует.

При резком понижении температуры вода не успевает отойти в межклетники, и кристаллы льда, образующиеся непосредственно в клетках, оказывают механическое действие, в результате чего нарушается внутренняя структура протоплазмы, резко повышается ее проницаемость, а при

209

длительной экспозиции на морозе наступает отмирание. Скорость отмирания протоплазмы клеток зависит как от температуры и времени экспозиции, так и от водоудерживающей способности самой клетки. Увеличение количества растворимых сахаров в зимующих органах растений повышает водоудерживающую способность тканей.

Цель работы. Провести опыт по выявлению защитного действия сахара на цитоплазму клеток столовой свеклы при замораживании.

Материалы и оборудование: корнеплоды свеклы; 0,5 и

1М растворы сахарозы; поваренная соль; лед колотый или снег; термометры до 30°С; скальпели; пробочные сверла диаметром 6мм; бритвы; пробирки; микроскопы; предметные стекла; кисточки; фломастеры; фильтровальная бумага; чашки для охладительной смеси.

Ход работы. Из поперечного среза красной столовой свеклы толщиной 0,5 см при помощи пробочного сверла диаметром 5-6 мм делают высечки. Тщательно ополаскивают их водой и помещают в три пробирки по три-четыре высечки в каждую. В первую пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, во вторую – 5 мл 0,5М раствора сахарозы, в третью – 5 мл 1М раствора сахарозы. Пробирки этикетируют и на 20 мин погружают в охладительную смесь, состоящую из трех частей льда или снега и одной части поваренной соли. Затем пробирки вынимают из охладительной смеси и размораживают в стакане воды комнатной температуры.

Отмечают различия в интенсивности окрашивания жидкостей в пробирках и объясняют их. Из анализируемых высечек готовят тонкие срезы и рассматривают их под микроскопом при малом увеличении в капле того же раствора, в котором они находились. Подсчитывают общее число клеток в одном поле зрения и число обесцвеченных клеток, из которых вышел антоциан.

210