Изучение взаимного влияния созревающих семян и околоплодника растений

Управление по образованию  науке

администрации города Сочи Краснодарского края

Муниципальное  общеобразовательное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа №86 г.Сочи

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение дополнительного образования

эколого-биологический центр г.Сочи им.С.Ю.Соколова

Автор:    ТАКМАЗЯН ЛАНА ВЯЧЕСЛАВОВНА, 7- Б класс, объединение «Экологический вестник»

Тема:  ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ СОЗРЕВАЮЩИХ СЕМЯН И ОКОЛОПЛОДНИКА РАСТЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ ТОМАТОВ ЧЕРРИ СОРТА «ЗИМНЯЯ ВИШНЯ»

Научный руководитель: Новоселова Ирина Анатольевна,

учитель биологии МОУ СОШ №86, ПДО ЭБЦ г.Сочи

Сочи 2018

Содержание.

Введение………………………………………………………………………3

Часть I…………………………………………………………………………4

Часть II………………………………………………………………………...8

Заключение…………………………………………………………………..11

Список литературы………………………………………………………….13

Приложения………………………………………………………………….14

Введение.

Конец лета и  осень совпадают с  созреванием плодов. Обилие плодов – это примета нашего города и края. Разные на вкус и цвет, они радуют нас своим ароматом, наполняют витаминами. Но люди не задумываются, что внутри любого плода проходит своя жизнь. Многообразие плодов явилось поводом для проведения данной работы.

Любой плод состоит из семян и околоплодника. Семена образуются из оплодотворенных семяпочек, а околоплодник — из разросшейся стенки завязи.

Плоды созревают в два этапа. Первый этап - это формирование и созревание семян. Семяпочки в завязи имеют очень маленькие размеры. После оплодотворения происходит рост семени, в котором формируется зародыш, эндосперм и образуется семенная кожура. К концу созревания плода семена обычно переходят в состояние покоя.

Второй этап – это рост и созревание околоплодника. Он образуется из стенок завязи, чашелистиков, лепестков и тычинок. Околоплодник формирует внешний вид и форму плода.

Когда в плодах созревают семена?  Если семена созревают раньше, то почему они не прорастают внутри плода? И почему околоплодник не растет безгранично? На эти вопросы отвечает данная работа.

Тема  исследования: Изучение взаимного влияния созревающих семян и околоплодника растений на примере томатов черри сорта «Зимняя вишня»

Актуальность исследования заключается в том, что знания о развитии семян в плодах могут помочь в сохранении урожая, а именно в сроках сбора созревающих плодов  для их длительного хранения.

Цель: Определить зависимость созревания плодов и семян друг от друга.

Задачи:

1. Определить сроки созревания семян в плодах.

2. Определить значение околоплодника для развития семени.

3. Провести эксперименты и сделать вывод о взаимном влиянии семян и околоплодника.

Часть I.

Семена у цветковых растений образуются в завязи пестика из семяпочек.  [2] Семяпочка - это образование у семенных растений, из которого (обычно после оплодотворения) развивается семя. Представляет собой женский спорангий (мегаспорангий) семенных растений. У покрытосеменных растений семяпочка расположена в полости завязи, у голосеменных — на поверхности семенных чешуек в женских шишках.

В центральной части семяпочки (нуцеллусе) формируются в результате мейоза материнской клетки спор четыре мегаспоры, затем три из них гибнут, а из одной мегаспоры формируется женский гаметофит. У цветковых он называется зародышевым мешком.  [5]

С момента оплодотворения семяпочка начинает расти и увеличиваться в размерах. Возникает семенная кожура, увеличивается эндосперм, формируются части зародыша. Обычно после этого семена переходят в стадию покоя, которая может длиться довольно долго. У семян некоторых растений несколько лет. [1]

Покой сразу после созревания вызывается разнообразными причинами и проявляется по-разному в зависимости от видовых особенностей растений» места их произрастания, степени зрелости и условий проращивания семян. Различают покой вынужденный и органический. Первый наблюдается при отсутствии благоприятных условий, например влаги, необходимой для прорастания семян данного вида. Органический покой — это задержка прорастания, которая вызывается свойствами тех или иных частей семени или плода.

На первый взгляд покой семян — отрицательное явление. На самом же деле это полезное биологическое свойство. Если рассматривать состояние покоя с точки зрения биологического значения, станет ясно, что оно выполняет несколько функций:

1. Дает возможность выжить семенам при неблагоприятных внешних условиях, так как в состоянии покоя устойчивость их значительно повышается.

2. Позволяет прорастать только в определенной среде: почве, условиях освещения, в определенное время года и т. д., при которых возможность выживания проростка наибольшая.

3. В покоящихся  семенах происходят финальные стадии биохимических процессов: уменьшение содержания сахаров и увеличение количества крахмала; повышение содержания жира; завершение синтеза белка; снижение активности ферментов; изменение в соотношении ингибиторов, тормозящих прорастание семян, и стимуляторов роста.

Состояние покоя имеет важное значение не только для самого растения, оно выгодно и для человека. Это позволяет сохранить их какое-то время после уборки. Известны, например, такие сорта кукурузы, семена которых не имеют периода покоя и поэтому легко трогаются в рост на зеленом початке материнского растения, образуя крупные проростки. То же можно наблюдать и у некоторых сортов пшеницы, ржи и других культур. Эти сорта не получили широкого распространения, так как их семена хранить невозможно. С другой стороны, известны сорта ячменя, нормально впадающие в состояние покоя, которые можно заставить прорасти еще в колосьях, помещая влажную фильтровальную бумагу на незрелые зерновки. [4]

Чем можно объяснить состояние покоя семян? Во-первых, это оболочка семени, которая предохраняет от поступления воды и проникновения газов (кислорода). Во-вторых, образование в оболочке, а иногда и в самом семени, ингибиторов роста. В качестве ингибитора выступают разные вещества, например, абсцизовая и кофейная кислоты, цианиды. кумарины и т.д. Однако не все семена имеют длительный период покоя. Например, у томатов и ржи он короткий. Поэтому для  экспериментов были выбраны томаты.  [1]

Следующий этап –  созревание плодов. Это совокупность изменений в плодах, в результате которых семена становятся полноценными, а околоплодник становится способным выполнять функции по защите и распространению семян. [4]

Развивается плод после оплодотворения, но у некоторых покрытосеменных происходит развитие зародыша семени при отсутствии оплодотворения. Морфологическая основа плода - завязь. Другие части цветка (чашечка, околоцветник, тычинки) чаще всего засыхают, а иногда с завязью также участвуют в формировании плода, преобразуясь в сочные или деревянистые, иногда в пленчатые фрагменты.

Наибольшие изменения претерпевает завязь, в которой происходит усиленное деление клеток, что приводит к увеличению ее размеров, разрастанию стенок. После опыления растение изменяет направление движения питательных соединений в сторону развивающихся плодов. Например, у травянистых растений почти все синтезируемые органические вещества идут на развитие семян и плодов, а другие ткани растения истощаются. После прекращения роста, плод начинает созревать, при этом хлорофилл и дубильные вещества разлагаются, в вакуолях накапливаются пигменты, которые определяют окраску, характерную для данного вида. Стенки содержат разные вещества: сахар, некоторые витамины, белки, крахмал, жирные масла и т. п.

Для зрелого плода характерна совокупность только ему присущих особенностей. В плоде находится семя, или семена, которые крепятся к околоплоднику или свободно располагаются в полости плода, или плотно покрыты мясистой стенкой. Семена обеспечивают распространение вида растения в природе, хотя по массе семена относятся к меньшей доле плода. После созревания в него прекращают поступать питательные вещества, он больше не растет и с течением времени ткани подвергаются разрушению и гниению, освобождая семена. Также встречаются бессемянные плоды.

В зависимости от вида, плоды имеют различную форму: шаровидную, грушевидную, цилиндрическую, спиральную, линзовидную, в виде крыла и др. Поверхность плода может быть шероховатой, гладкой, колючей, бородавчатой и т.д. Размеры варьируют от 1мм до 1м. [3] Плоды классифицируют по количеству семян – односемянные (костянка у сливы, семянка у подсолнечника), многосемянные (коробочка у мака, яблоко), а так же по качеству околоплодника – сухой (орех) или сочный (ягода).

Часть II.

Для того,  чтобы определить, на какой стадии зрелости  томата созревают семена и  почему созревшие семена не развиваются в плодах, были проведены эксперименты с использованием плодов томата черри сорта «Зимняя вишня».  Наблюдения показывают, что плоды томатов проходят путь от маленьких и очень зеленых до крупных зеленых. Затем рост прекращается, плоды белеют и через небольшое пожелтение переходят к красно- оранжевому или другому (соответствующему сорту) цвету. Томаты черри обладают маленькими плодами, размер которых не превышает 3 см в диаметре. И все процессы созревания семян и изменения окраски происходят в плодах маленького размера. Количество повторов в каждом опыте -3. Количество семян  в каждой пробе -  20-25. Опыты проводились в сентябре 2018г. Томаты черри выращены на пришкольном участке.

Опыт 1. (Приложение 1)

Цель: узнать, на какой стадии зрелости плода созревают семена.

Через  промежутки времени 5 дней (начав опыт, как только можно стало выделить семена из плода), были отобраны семена для проверки их способности к прорастанию.  Отбор семян  произведен у зеленых плодов томата, бурых, краснеющих и красных.

Выделенные семена промыты водой и разложены на влажной фильтровальной бумаге в количестве 25 шт.

Опыт продолжался до сбора урожая. По окончании опыта был рассмотрен внешний вид плодов, оценены их вкусовые качества.

Результаты опыта:

Вывод. Опыт показывает, что в растениях томата краснеющих, но не в полной степени зрелости, семена созрели. Они готовы к размножению и способны прорастать. В плодах красных процент прорастающих семян в два раза ниже. (Приложение 2)

Опыт 2. (Приложение 3)

Цель: Узнать, почему созревшие семена не прорастают  внутри плода.

        Отобраны созревшие томаты. Из плодов выделен семена и отжат сок. Семена тщательно промыты, для отделения от них слизистой оболочки.

Опытные семена разделены на 2 части: промытые и непромытые водой. Обе части были помещены в чашки Петри и залиты соком томатов.

Отмечались сроки  прорастания семян в обеих чашках.

Результаты опыта:

Вывод.

1. Семена, проращиваемые в чистой воде, имеют больший процент всхожести, за исключением семян из красных плодов.

2. Семена, проращиваемые в соке томатов, имеют всхожесть не более 52 %. У зеленых томатов проростки не появились.

3. Проростки, появившиеся из семян, проращиваемых в томатном соке, не развивались и вскоре погибли. (Приложение 4)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

        В ходе исследования  были решены поставленные задачи,  проведены эксперименты по изучению взаимного влияния семян и околоплодника, цель исследования достигнута.

Получены следующее результаты:

1. Созревание семян и околоплодника происходит не одновременно, но взаимосвязано. Созревание семян заканчивается гораздо раньше. По времени оно совпадает с началом изменения окраски плода, например покраснения у томатов.
2. Созревшие семена не прорастают внутри плода, так как этому препятствуют вещества, выделяемые околоплодником.
3. Семена, проращиваемые в соке томатов, появились, не стали развиваться. Этот результат противоречит данным некоторых авторов о том, что подобные семена вообще не прорастают. [1]

Аналогично были проведены опыты с плодами перца болгарского. Однако,  семена перца не проросли, а на поверхности  фильтровальной бумаги появилась плесень, что стало причиной окончания опыта.

Таким образом, можно сделать выводы:

1. Развитие семян заканчивается до созревания плодов.
2. Сок томата, образующийся в мякоти плодов, содержит вещества, тормозящие прорастание семян — ингибиторы роста. [1]
3. Если плоды имеют плотную оболочку, как, например, у тыквы, то в процессе хранения происходит постепенное разрушение ингибиторов, и семена начинают прорастать внутри плода.
4. Разрастание мякоти плода регулируется ростовыми веществами, поступающими из семян, т.к. после созревания семян размеры плодов не увеличиваются. Об этом свидетельствует также форма плодов: плоды неправильной формы обычно имеют неразвитые семяпочки  с той стороны, где форма подвергается изменению. (Приложение 5)

На этом исследования по изучению развития семян не окончены. Следующим этапом будет изучения влияния скарификации и промораживания на прорастание семян, имеющих твердые плодовые оболочки, а так же влияние освещенности на прорастание семян томатов и лука.

Список литературы.

1. Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. – Минск, 1991г.
2. Башмакова В. Стебель и лист.  http://elementy.ru/problems/747/Stebel_i_list.
3. Классификация плодов. http://beaplanet.ru/cvetkovye_rasteniya/stroenie_i_klassifikaciya_plodov.html
4. Покой семян. http://www.activestudy.info/pokoj-semyan-i-periody-pokoya/ © Зооинженерный факультет МСХА
5. Семязачаток.  https://ru.wikipedia.org/wiki/Семязачаток
6. Созревание плодов. https://ru.wikipedia.org/wiki/Созревание_плодов