Исследовательская работа учащихся по теме "Влияние ростовых веществ на формирование и рост корней у комнатных растений"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 3

Влияние ростовых веществ на

 формирование и развитие корней у комнатных

 растений

Авторы: Горелкин Дмитрий

Денисова Мария  

Руководитель работы: Тихонова Е.Н. (учитель биологии)

г. Рассказово

2014 год

Содержание

Введение

 Для людей, интересующихся комнатным цветоводством очень важно в любое время года укоренить интересующее растение, да так, чтобы саженец хорошо прижился и имел хороший вид. Важную роль в процессе формирования и жизнедеятельности черенка играет корень. У отдельных растений, (например. Пеларгонии), корни, особенно в зимний период, образуются продолжительное  время.

В последнее время в продаже появилось множество гормональных препаратов для растений. При этом источников информации о них, кроме как рекламных плакатов, довольно немного. Мы хотим в своей работе осветить этот вопрос, чтобы цветоводы не только использовали гормоны в выращивании растений и другие ростовые вещества, но и делали это осмысленно. Гормоны растений – это вещества, которые управляют развитием целого растения или каких-то его тканей. Скажем, почему растение зацветает или ветвится, почему корни растут согласованно с листьями, почему растение поворачивается к свету – все эти и многие другие процессы определяются гормонами.

Надо сразу сказать, что гормоны и удобрения совершенно разные понятия. Удобрения – это строительный материал, а гормоны являются компонентом инструкций по сборке строительного материала. Чтобы построить дом или живой организм, нужны как материалы, так и инструкции.

Продолжая строительную аналогию, отметим еще одну примечательную особенность. Стройматериалов на строительство дома требуется много тонн, а чертежи будут весить дай бог пару килограммов. Так же и с гормонами. Если удобрения мы вносим в большом количестве, и их количество прямо коррелирует с эффектом (до каких-то пределов), то чертежей нужно строго определенное и очень небольшое количество. Если завести тонну чертежей, то это внесет лишь сумятицу и неразбериху, а вовсе не ускорение возведения здания. Гормоны работают в крайне небольших концентрациях порядка миллиграммов на литр. Превышать их бессмысленно и даже вредно.

В отличие от удобрений, гормоны растение умеет синтезировать само. Дополнительная помощь здесь нужна лишь в том случае, когда происходит серьезное нарушение, либо требуется отклонить процесс от заданного природой. Эта особенность приводит к тому, что гормоны нельзя применять как удобрения, подкармливая здоровые растения.
Представьте, что дом уже построен, а туда пришел новый прораб, который приказал сломать половину и перестроить заново? Вот так будет при неправильном применении гормонов.

Цель исследования: Изучить влияние ростовых веществ на рост  и развитие корней комнатных растений.

Задачи:

1. Изучить информацию по данной проблеме.

2. Заложить опыты по предложенной методике.
3. Обработать полученные, в ходе эксперимента, данные.
4. Сделать выводы на основе полученных данных.
5. Создать мультимедийную  презентацию по итогам работы.

Гипотеза: если обработать черенки ростовыми веществами, то образование корней произойдёт с одинаковой скоростью, т.е. эффект их воздействия одинаков.

1. Обзор литературы

1. Строение и функции корня  

Корни представляют собой органы, специализированные для закрепления растения в субстрате, поглощения, накопления и проведения веществ.

Голосеменные и двудольные обычно образуют стержневые, а однодольные — мочковатые корневые системы.

Протяженность их зависит от разных факторов, но основная масса питающих корней находится в верхнем слое почвы (для растений, растущих в открытом грунте).

Корень абсорбирует из почвы воду вместе с растворенными в ней минеральными солями, осуществляя таким образом постоянное снабжение влагой, необходимой для роста и развития растения. Именно поэтому так важно регулярно поливать их в жаркие и засушливые периоды.

Если посмотреть на корень, можно увидеть зону роста - гладкую, без волосков, за счет которой корень в основном и растет. Вегетативная верхушка заканчивается хрупким корневым чехликом, который облегчает проникновение корня в почву.

Зона корня, предназначенная для всасывания необходимых растению воды и минеральных солей, густо покрыта тончайшими волосками, которые называются корневыми.

Форма, размеры, структура и другие характеристики корня тесно связаны с этими двумя функциями и изменяются в зависимости от среды, в которой развивается растение. Обычно корни - подземные, но есть также водные и воздушные.

Длина корней разная даже у растений одного вида и зависит от типа почвы и количества содержащейся в ней воды. Общая длина корней вместе с корневыми волосками достигает весьма значительных величин.

Воздушные корни

Воздушными называют придаточные корни, развивающиеся на надземных органах. У некоторых растений они служат опорой и называются в разных случаях столбовидными, ходульными или корнями-подпорками. Вступая в контакт с почвой, они разветвляются и также начинают поглощать воду и минеральные вещества. Такие корни развиваются на стволах и ветвях многих тропических деревьев, в частности у мангровых видов (Rhizophora mangle), баньяна (Ficus benghalensis) и некоторых пальм. Воздушные корни другого типа, например у плюща (Hedera helix), внедряются в поверхность стен и других предметов, закрепляя на них лазающий стебель.

Корни нуждаются в кислороде для дыхания, и по этой причине большинство растений не может жить в недостаточно дренированной почве, где отсутствуют воздушные полости. Некоторые деревья болотистых местообитаний развивают корни, поднимающиеся из воды и служащие не только для заякоривания в субстрате, но и для снабжения кислородом. Например, корневая система авиценнии (Avicennia germinalis) образует выросты, называемые дыхательными корнями (пневматофорами), которые, торча из ила вверх, обеспечивают необходимую аэрацию.

1.2. Основные растительные гормоны

Ауксины.

Ауксины – это первые из открытых растительных гормонов. Растение производит их в основном в молодых растущих частях побега. В первую очередь ауксины заставляют расти корни. Так же они являются причиной того, что боковые почки остаются в спящем состоянии, пока жива главная почка, то есть подавляют ветвление побега. Этот феномен называется апикальным доминированием, то есть доминированием верхушечной почки (от слова "apex" - верхушка). Они же ответственны за изгиб растения по направлению к свету.

Что происходит, если растение обработать ауксинами?
Начнется интенсивное корнеобразование, остановится ветвление побега.

Так вот, применяют ауксины как раз для индукции корнеобразования. Если у растения по какой-то причине мало (а то и вовсе нет) корней, то ауксины заставляют их расти. Особенно актуально это для трудноукоренямых черенков древесных растений и кустарников.

Доступные в магазине препараты ауксинов:

"Гетероауксин","Корневин".

И тот и другой являются коммерческими названиями препарата индолил-3-уксусной кислоты – природного ауксина. Использовать их нужно по инструкции. Черенки замачиваются в растворе ауксина.

Гетероауксин, бета-индолилуксусная кислота, химическое вещество высокой физиологической активности, образующееся в растениях и влияющее на ростовые процессы (т. н. гормон роста); один из наиболее широко распространённых ауксинов. Впервые выделен в 1934 из культуры плесневых грибов и др. микроорганизмов голландским химиком Ф. Кеглем с сотрудниками; позднее обнаружен и у высших растений; образуется из аминокислоты триптофана в листьях, а затем перемещается в растущие стебли и корни растений, где окисляется и переходит в деятельное состояние. Гетероауксин — единственный из ауксинов, получаемый синтетически. Сравнительная простота его синтеза способствовала изучению действия гетероауксина на растительный организм, а также применению в растениеводстве, например для ускорения образования корней при размножении растений черенками (часто используют в сочетании с витаминами С и группы В). В зависимости от вида и степени одревеснения черенкуемого растения дозы гетероауксина колеблются от 50 до 200 мг/л.

Назначение

Гетероауксин применяется для стимулирования корнеобразования черенков и корней саженцев плодовых, ягодных и декоративных культур, луковиц и клубнелуковиц цветочных культур, рассады овощных и цветочных культур. Наличие сильно развитых корней у обработанных гетероауксином растений способствует более быстрому развитию побегов и листьев. Хорошо развитые побеги и листья способствуют увеличению урожайности и жизнеспособности растений.

Инструкция по применению

Приготовьте раствор для обмакивания, замачивания или полива растений в соответствии с таблицей. После высадки выдержанной в растворе гетероауксина рассады рекомендуется в первой половине лета 2-3 раза полить почву вокруг растений раствором гетероауксина. Первый полив хорошо провести сразу после высадки, второй через 10-12 дней после высадки, третий полив древесных растений провести осенью в период опадания листьев.

Обработка корневой мочки рассады овощных, цветочных и других растений. Корневая система рассады перед высадкой в поле выдерживается 3-5 ч при температуре 18-22° С в растворе гетероакусина (1 таблетка на 4-5 л воды).

Рекомендуется в первой половине лета 2-3 раза полить почву вокруг растений раствором гетероауксина (1 таблетка на 1-3 л воды). Первый полив хорошо провести сразу после посадки, второй - через 10-12 дней после посадки, третий - через 15 дней после второго полива.

Для обработки корневой системы кустарников и деревьев растворяют 2 таблетки гетероауксина в 10 л воды. Полученным раствором обрабатывают корневую систему дерева или кустарника дважды: перед и после посадки.

Перед посадкой небольшая корневая система сеянца или саженца погружается в приготовленный раствор гетероауксина до корневой шейки на 18-20 ч. Если корневая система велика, то вместо раствора употребляется сметанообразная масса, состоящая из глины и сыпучего перегноя, замешанного на растворе гетероауксина (2 таблетки на 10 л воды). Сметанообразная масса готовится недалеко от места посадки. Корневую систему сеянца или саженца обмакивают в сметанообразную массу, сразу высаживают, посаженный куст или дерево поливают 5-10 л раствора гетероауксина (2 таблетки на 10 л воды).

Корневую систему взрослого дерева при его посадке первый раз обрабатывают на месте выгонки при пересадке. Корни, выходящие за боковую поверхность земляного кома, аккуратно подрезают и смазывают сметанообразной массой, приготовленной так же, как для обработки сеянцев и саженцев. После посадки корневая система дерева или куста, засыпанная плодородной почвой, поливается 30-40 л раствора гетероауксина (2 таблетки на 10 л воды). Для лучшего роста корней уже посаженных деревьев рекомендуется 2-3 раза весной и в начале лета полить почву раствором гетероауксина (2 таблетки на 10 л воды) вокруг дерева или куста. Под каждое дерево надо вылить такое количество раствора, чтобы хорошо смочить корнеобитаемый слой почвы.

Для быстрейшего укоренения зеленые черешки растений замачивают в растворе гетероауксина (2 таблетки на 10 л воды) на 10-16 ч.

Меры предосторожности

Препарат относится к малотоксичным веществам. Обработку производить, используя средства индивидуальной защиты (перчатки, марлевую повязку, рабочий халат). Во время работы нельзя курить, пить, принимать пищу. После работы вымыть лицо и руки с мылом, прополоскать рот. Хранить препарат в сухом прохладном помещении при температуре от -10 С до +35 С, отдельно от пищевых продуктов и лекарств, в местах, недоступных для детей и домашних животных! Рабочий раствор хранению не подлежит! Не допускайте попадания препарата в водоемы!

Применение гетероауксина не заменяет органических и минеральных удобрений.

Таблетки гетероауксина не токсичны, но имеют неприятный запах индола. После работы с препаратом необходимо вымыть руки.

Цитокинины

Этот класс гормонов обуславливает деление клеток, замедляет их старение и одновременно является антагонистом ауксина в отношении роста. Синтезируются цитокинины в корнях. Если ауксины увеличивают рост корней и подавляют развитие боковых почек побега, то цитокинины обладают прямо противоположным эффектом. Они подавляют развитие корней и активируют рост всех почек растения.

Напрашивается естественный смысл применения цитокининов – заставить расти боковые почки.

Для этого нужно либо применить гормон локально, намазав почку цитокининсодержащей пастой, либо опрыскать растение целиком, тогда расти начнут все почки.

Главная сложность здесь в том, что неизвестно, что же из такой почки вырастет. Так, может произойти как образование ветви, так и образование детки или вообще цветоноса. Это сильно зависит от конкретного вида растения и условий, в которых оно выращивается.

Из коммерческих препаратов широко известна канадская цитокининовая паста "Кейки-Гроу" и ее аналоги.  Выпускаются и российские препараты цитокининов, например "Цитодеф", но мне неизвестно о доступности их в розничной продаже.  В магазинах химической промышленности продают чистые вещества цитокининов. Кинетин, зеатин, 6-БАП (бензиламинопурин) – самые распространенные из них, но это подходит лишь экспериментаторам, так как необходимо подбирать концентрации и способ обработки, что представляется непростой задачей.

Небольшое лирическое отступление

Для чего служат ауксины и цитокинины в обычном растении? С помощью них растение регулирует количество своих надземных и подземных органов. Если есть много корней, то в растении синтезируется больше цитокининов, и начинают усиленно расти стебли. Если много стеблей, то будет избыток ауксинов и приоритет получают корни. Таким образом, поддерживается оптимальный баланс надземных и подземных частей.

Гиббереллины

Этот класс гормонов обуславливает удлинение стеблей, выход семян из стадии покоя, цветение растений длинного дня. Синтезируется в молодых частях растения.

Длинный стебель, это ведь хорошо, да? А вот и не так. Дело в том, что гиббереллины отвечают только за рост стебля в длину, не затрагивая его рост в ширину. Поэтому стебель, обработанный гиббереллинами будет чахлым и поникшим.

Для чего же их применяют?  Прежде всего, для повышения всхожести семян. Так, вместо стратификации или светового воздействия, можно просто обработать семена этим гормоном и они взойдут.

С помощью гиббереллинов можно заставить цвести растения длинного дня. Но это больше актуально для садовых хозяйств (среди тропических растений нет растений длинного дня), так что не будем на этом останавливаться.

Нам известен препарат “Завязь”, возможно есть и другие.

Абсцизовая кислота

Абсцизовая кислота является главным антагонистом ростовых гормонов в растениях. Она обуславливает переход их в период покоя, замедляет метаболизм, определяет повышение устойчивости растений к неблагоприятным факторам, является "сенсором" влажности окружающей среды. Синтезируется во всех тканях.

К сожалению, нам неизвестны коммерческие препараты абсцизовой кислоты, хотя сфера ее применения была бы довольна очевидна – индукция периода покоя в сложных для растений условиях городской квартиры. У многих растений только в периоде покоя закладываются цветочных почки, и их цветение очень зависит от правильной зимовки, которую не всегда можно обеспечить. Обработка абсцизовой кислотой решила бы данную проблему.

Этилен

Этилен является газом. Газообразный гормон? Да, курьез, но факт остается фактом. Этот гормон является газом и находится внутри растения в растворенной форме. При этом он может улетучиваться и влиять на другие растения.

Что же делает этилен? Он ускоряет созревание плодов, увядание цветков, вызывает листопад у растений умеренной зоны. Применяется в основном в сельском хозяйстве, когда зеленые помидоры перед продажей обрабатывают этиленом и вуаля – все красные, спелые:) Для наших цветоводческих целей этилен скорее вреден, так как заставляет опадать цветы раньше срока. Больше всего этилена выделяют зрелые фрукты и овощи, так что не стоит ставить цветы рядом с ними.

Однако есть еще один необычный и характерный только для бромеливых эффект действия этилена. Он заставляет цвести все растения этого семейства, от ананаса до тилландсий. У других он этого эффекта не показывает. Такой вот интересный факт, широко использующийся в промышленности.

Преператами этилена являются соединения, свободные высвобождать его при разложении. Например, растворы 2-хлорэтилфосфониевой кислоты, к которым относятся "Этефон","Этрел","Кампозан".

Итак, мы перечислили гормоны основной пятерки. Однако, существуют и другие гормоны, в том числе и применяемые в цветоводстве. Теперь о них.

Остальные растительные гормоны

Брассиностероиды

Это интереснейшая группа гормонов открыта сравнительно недавно в основном из-за своей крайне малой концентрации в растительных тканях. Действующие концентрации для них даже не миллиграммы на литр, а микрограммы (в 1000 раз меньше).

Гормоны этой группы влияют на множество различных параметров. Самый важный для нас тот, что они активируют в растениях реакции переживания стресса.

Применяются именно для этого – если растение поморозилось, засохло или что-то еще крайне нехорошее с ним произошло, то нужно обработать его гормонами этой группы, это поможет ему адаптироваться. Эпин хорошо сочетается с ауксинами и их можно применять совместно.

В настоящее время производится коммерческие препараты брассиностероидов под марками: “Эпин”, “Эпин - Экстра”.

Гидроксикоричные кислоты

Практически неизученная группа гормонов. Показано, что они являются индукторами клеточных делений, помогают растению защищаться от патогенов.

Существует препарат из этой группы “Циркон”. Использовать его рекомендуется в тех же случаях, что и Эпин, за исключением того, что он лучше помогает именно при поражении растений патогенами.

Жасмоновая кислота

Этот гормон действует, вызывая реакцию сверхчувствительности*, позволяя растению эффективнее защищаться от патогенов и вредителей. Этим же эффектом обладает салициловая кислота. Препаратов жасмоновой кислоты я не знаю, но салициловая кислота вполне может быть заменена ацетилсалициловой кислотой (аспирином) и применяться в практике. Это, наверное, самый доступный способ повысить иммунитет растения, но необходим подбор концентраций (есть данные, что используется порядка 1 таблетки на литр воды).

2. Материал и методика 

2.3 Влияние стимуляторов роста на укоренение зелёных черенков.

Зелёные черенки комнатных растений на  их длины погрузить в раствор стимулятора роста и оставить в нём на время от 6 до 48 часов (чем выше концентрация раствора стимулятора тем меньше продолжительность замачивания). Из стимуляторов роста лучше брать гетероауксин (ИУК-бета-индолилуксусная кислота) или ИМК (бета-индолилмасляную кислоту) или НУК (альфанафтилуксусную кислоту) и т.д.

Концентрация гетероауксина 0,005% - 0,02% и ИУК – 0,002% - 0,01%. Обработанные черенки ополоснуть водой и посадить в парничок с песком для укоренения.

Чтобы было с чем сравнивать результаты опыта, надо взять наряду с опытными растениями и контрольные, черенки которых опустить в воду на одно и тоже время.

Этот опыт особенно ценен для укоренения таких растений, которые очень трудно укореняются (клён, олеандр), а также его можно применять для укоренения герани, фикуса, лимона, плюща.

2.4 Влияние ростовых веществ дрожжей на укоренение черенков.

Для ускоренного образования корней у зелёных черенков маранты, бегонии вечноцветущей, герани и др. можно использовать раствор дрожжей, который содержит витамин В1 (тиамин), биотин (витамин Н) и спирт мезоинозит, ускоряющие  рост корней. Черенки должны подбираться одинаковые по возрасту, размерам, стадийному развитию. Черенки для опыта нужно разделить на 2 части – контрольная и опытная. Контрольные растения поместить в банку с водой, а опытные – в раствор дрожжей (100 мг/л). Черенки оставить стоять в растворе в течение 20 – 24 часов при температуре 20 – 220С. По истечении этого срока черенки вытащить из раствора, обмыть водой и поместить в банку с водой ёмкостью 200 – 300 мл.

Чтобы избежать быстрого застаивания воды, в неё поместить кусочки древесного угля. Слой воды в банке не должен быть слишком высоким. Когда начнут появляться корни, чтобы создать влажность в банке, стенки банки внутри покрыть полосками фильтровальной бумаги.

Провести наблюдения, в каком варианте быстрее появятся корни на черенках. Такая обработка рекомендуется особенно при размножении трудно укореняемых растений и притом в зимнее время.

  2.5 Влияние глюкозы на укоренение черенков.

Для быстрого укоренения стеблевых черенков традесканции белоцветковой, зебрины, листьев глоксинии, узумбарской фиалки и других комнатных растений  можно использовать раствор глюкозы. Опыт можно поставить в разных вариантах:

С чистой дистиллированной водой

Со снеговой или дождевой водой

В воду добавить 1 каплю 40%-ного раствора глюкозы

В воду добавить 2 капли этого раствора и т.д.

Раствор глюкозы можно использовать и для полива цветущих растений.

3. Результаты исследования

Мы выбрали для эксперимента два вида растений: традесканцию белоцветковую и пеларгонию зональную. Эти растения отличаются скоростью укоренения: пеларгония зональная в зимний период корни образует медленно, а традесканция белоцветковая отличается быстрым корнеобразованием. На протяжении всей работы мы проводили наблюдения за внешним видом растений и отмечали время образования придаточных и боковых корней (их наличие в таблице отмечено символом *), их размеры. Все данные наблюдений и измерений  заносились в таблицы, что позволило произвести сравнение скорости корнеобразования у разных видов под влиянием различных ростовых веществ.

Опыт в различных вариантах, в соответствии с описанными выше методиками, был заложен 13 февраля 2014 года в 12 часов дня.

Таблица 1

Интенсивность корнеобразования у Пеларгонии зональной (Pelargonium zonale)

Особо хочется отметить, что в опыте с гетероауксином корни выглядели очень здоровыми толстыми, длинными, листья также выглядели отлично.

В опыте с глюкозой корни выглядели тоньше, листья также выглядели хуже, чем в опыте с гетероауксином. В опыте с дрожжами произошло загнивание стебля пеларгонии, по-видимому, мы нарушили методику выполнения опыта и плохо промыли растение после замачивания в дрожжах.

Таблица 2

Интенсивность корнеобразования у Традесканции белоцветковой (Tradescantia albiflora)

Диаграмма 1

Количество образовавшихся корней у Пеларгонии зональной (Pelargonium zonale) за время эксперимента (21 день)

Диаграмма 2

Количество образовавшихся корней у Традесканции белоцветковой (Tradescantia albiflora)  за время эксперимента (21 день)

Диаграмма 3

Соотношение количества образовавшихся корней у выбранных для эксперимента видов

4. Выводы

Анализ проведенного эксперимента выявил следующее:

1. У подопытных растений процесс корнеобразования происходил интенсивнее.
2. У растений под действием ростовых веществ (гетероауксина, дрожжей, глюкозы) прирост корней происходил быстрее.
3. Под влиянием гетероауксина процесс корнеобразования наиболее активен.
4. Под влиянием гетероауксина корни, образовавшиеся к растений более крепкие, здоровые, поэтому черенки более крепкие.
5. Под влиянием глюкозы и дрожжей на первом этапе у пеларгонии процесс корнеобразования более интенсивный, но затем, замедляется, по сравнению с гетероауксином.

В заключение можно сказать. Что на основании нашего исследования еще раз можно подтвердить, что ростовые вещества ускоряют процесс корнеобразования и прирост корней, мы рекомендуем использовать для укоренения черенков эти вещества, но помнить, что при воздействии дрожжей необходимо четко следовать инструкции, так как нарушение её приводит к загниванию растений.  Целесообразнее для выращивания здоровых растений использовать гетероауксин.

Сравнение с гипотезой.

 В ходе исследования выяснилось. Что не все ростовые вещества одинаково воздействуют на процесс корнеобразования и скорость прироста корней. Наша гипотеза не подтвердилась.

Литература

1. http//www.floralworld.ru
2. http//www.floranimal.ru
3. http//www.floriculture.ru
4. http//www.medbiol.ru
5. http//www.wikipedia.ru
6. Исат Ю.А. Комнатные растения в вашем доме. – М.: ООО АСТ «Сталкер», 2004.
7. П. Рейвн, Р. Эверт, С. Айкхорн. Современная Ботаника. В 2-х томах. Перевод с английского канд. Биол. Наук В.Н. Гладковой. М: «Мир» 1990
8. Цветы /Пер. с итал. Н. Лебедевой. – М.: ООО «Издательство АСТ»: 2003. – 544 с.: ил.