Конференции, олимпиады и биолого-экологические конкурсы

Содержание

Введение.

1. Теоретическая часть.

  1.1. Ингибиторы роста.

      1.1.1. Абсцизовая кислота.

      1.1.2. Кумарина, салициловая кислота.

      1.1.3. Этилен.

2. Методы стимуляции прорастания семян.

  2.1.Скарификация.

  2.2.Замачивание.

  2.3.Стратификация.

  2.4.Барботирование.

  2.5.Обработка микроэлементами.

  2.6.Яровизация.

  2.7.Гормональная стимуляция.

  2.8.Свет.

3. Практическая часть.

   3.1. Опыт №1. «Влияние  термической скарификации  на прорастание семян

                          кукурузы».

  3.2. Опыт №2 « Влияние  промораживания на прорастание семян томата»

  3.3. Опыт№3 «Влияние света на прорастание семян  фасоли»  

  3.4. Опыт №4. «Влияние кислорода на прорастание семян кукурузы»

  3.5. Опыт №5 «Влияние обработки микроэлементами семян кукурузы на их

                            прорастание».

      3.5.1. Марганцовокислый калий.

      3.5.2.Перекись водорода.

      3.5.3. Раствор навоза.

Заключение.

Использованная литература.

Введение

         В дикой природе семена прорастают, как правило, с ощутимым разбросом по времени. Связано это с борьбой за существование отдельных особей. Среди культурных растений такой разброс поменьше, ибо длительная селекция всегда была направлена на упрощение вывода семян из состояния покоя и ликвидацию экзотических условий для запуска механизма их вегетации. Например, таких, как пребывание в желудке животных, разносящих их по новым ареалам.

        Однако, многим культурным растениям всё-таки требуются различные стартовые условия для прекращения режима покоя. Это может быть свет, холод, высокое содержание кислорода или влажность. То есть все те факторы, которые разрушают ингибиторы роста — содержащиеся в семенах вещества, препятствующие их прорастанию.

        На разрушении или уменьшении количества этих ингибиторов и основаны методы ускорения прорастания.

       Целью нашей работы стало  исследование  влияния факторов, которые разрушают ингибиторы роста и ускоряют прорастание семян растений.

     Задачи:

• проанализировать литературу по теме исследования;
• изучить ингибиторы роста, и их влияние на прорастание семян;
• изучить методы ускорения прорастания семян;

• провести опыты, доказывающие влияние факторов на ускорение прорастание семян.

Гипотеза: на упрощение вывода семян из состояния покоя влияют факторы, которые разрушают ингибиторы роста и запускают механизм их вегетации.

Объект исследования-  семена кукурузы, томата и фасоли.

Предмет исследования – влияние различных факторов на ускорение прорастания семян.

Методы исследования:

• анализ и синтез естественно-научной и научно-популяционной литературы;
• наблюдение, эксперимент и математический метод обработки результатов.

Актуальность работы заключается, во-первых, изучение  методов  ускорения  прорастании семян является важнейшим полигоном для приобщения к исследовательской деятельности обучающихся. Во-вторых, владея методами ускорения вывода семян из состояния покоя, дает возможность применять данные знания в сельском хозяйстве, на приусадебном участке для повышения  всхожести семян и появлении «дружных» всходов при выращивании рассады овощных культур.

2. Теоретическая часть

1.1.Ингибиторы роста

       Семена большой группы растений не способны давать всходы сразу после сбора, так как их зародыши находятся в состоянии глубокого физиологического покоя. Обусловлено это тем, что в оболочках семян содержатся вещества белковой природы (ферменты), так называемые блокаторы, или ингибиторы, роста, которые тормозят развитие зародыша. Растения этой группы относятся к разным семействам, родам, видам, объединяет их одно: все они происходят из областей со схожими погодными циклами. Это растения (лилии, сциллы, пушкинии, декоративные луки) из степных, пустынных или горных районов, то есть зон с быстрой, бурно протекающей весной, когда почва перенасыщена влагой, и жарким сухим летом. За короткий весенний период они успевают и отцвести, и сформировать плоды. Если бы семена прорастали сразу после осыпания, то сеянцы неминуемо бы погибли во время летней жары и засухи.

          В период естественной зимовки из-за низких температур уровень содержания ингибиторов роста постепенно снижается и одновременно увеличивается количество стимуляторов, таких как ауксины и гиббереллины. Как только уровень первых снизится до необходимого минимума, а количество вторых окажется достаточным, возникнет необходимый биохимический фон. В результате часть семян, причем не самая большая, прорастет после первой же зимы. Остальные проснутся через год, а то и через три-четыре, после многократных воздействий зимних температур. Это объясняется тем, что в семенах одного и того же растения разное количество ингибитора роста. Если его мало, то семена прорастут после первой зимы, если много – на разрушение блокатора потребуется несколько зим.

       Еще более обширна группа растений, произрастающих в умеренном климате, семена которых созревают во второй половине лета или, чаще, уже осенью (бузульник, клопогон, дельфиниум, синеголовник, лаванда, виды горечавки). Природа должна была предусмотреть механизм сохранения этих семян в непророщенном состоянии до весны. Поэтому и в них происходят те же биохимические процессы.

         Наконец, есть растения, семена которых способны к прорастанию сразу после созревания. Это в основном культуры, цветущие ранней весной и в начале лета и быстро формирующие семена (примула, хохлатка, адонис, аквилегия, печеночница, прострел). Они происходят, как правило, из регионов с умеренным климатом и, главное, с достаточным количеством осадков в летнее время. Их семена созревают очень быстро и, если попадают в подходящие условия, сразу прорастают. У сеянцев, появившихся в первой половине лета, есть подходящие условия для роста и развития; у поздних шансов благополучно перенести зиму первого года гораздо меньше. Поэтому начиная с середины лета вновь созревающие семена постепенно теряют способность к прорастанию – зародыш впадает в состояние глубокого покоя.

      Ингибиторы роста — соединения, подавляющие или тормозящие физиологические или биохимические процессы в растениях, ростовые процессы, прорастание семян и распускание почек. К ним относятся вещества фепольной и терпеноидной группы гормональной и негормональной природы. К числу ингибиторов гормональной природы относится абсцизовая кислота, ЛБК (терпеноид,  53), открытая в 60-х годах нашего столетия, и ее аналоги. От природных ингибиторов фепольной группы (кумарина, салициловой кислоты) АБК отличается тем, что способна подавлять рост в очень малых концентрациях, в 100— 500 раз более низких, чем те, в которых действуют фенольные ингибиторы.

      К природным ингибиторам относится и этилен, который выделяется в отдельную группу, как газообразное вещество. Он тоже является веществом гормональной природы, оказывает ингибиторное действие на ростовые процессы — опадение листьев, изгибы черешков, торможение роста проростков. Кроме того, он тормозит действие ауксинов, цитокининов, гиббереллинов.

       Наиболее часто встречающийся ингибитор – абсцизовая кислота.

Абсцизовая кислота (АБК) тормозит рост растений и является антагонистом стимуляторов роста^[1]. Среди функций АБК наиболее известными являются контроль закрывания устьиц, стимуляция созревания зародыша и периода покоя семян, ингибирование прорастания. Кроме того, АБК является одним из центральных регуляторов адаптации растений к абиотическим стрессам — таким, как высыхание, засоление и низкая температура^[2]. АБК является одним из ключевых регуляторов развития семян. АБК регулирует созревание зародыша, препятствует преждевременному прорастанию семян при их созревании, продлевает период покоя. Наличие в семени достаточного количества ингибитора, такого, как АБК, гарантирует отсутствие в нем метаболической активности. Прорастанию многих семян препятствуют ингибиторы, обнаруженные в оболочке семян.

      Почти все семена покрыты защитной «бронёй», непроницаемой для таких стартовых факторов. В естественных условиях «броня» разрушается бактериями, затем ингибитор либо вымывается водой, либо разрушается кислородом воздуха. Однако, из-за разной толщины оболочки, прорастание происходит неравномерно и посевы оказываются «невыровненными». Для сельского хозяйства это весьма нежелательно.

2.Методы стимуляции прорастания семян

Регуляция покоя семян. Самый глубокий физиологический покой - это покой семян, который может продолжаться десятками лет.

Для обеспечения «дружных всходов» используют несколько распространённых видов стимуляции прорастания. Вкратце об основных методах.

2. 1. Скарификация – механическая либо химическая шлифовка семян. При этом толщина оболочки уменьшается и в результате кислород и влага быстрее проникает внутрь, стимулируя прорастание.

         При механической скарификации семена перетирают с крупным речным песком или осторожно надрезают, надпиливают, прокалывают. Есть и химическая скарификация: оболочку размягчают, воздействуя на нее концентрированными кислотами. Этот способ подсказан самой природой: семена некоторых культур (шиповник, боярышник и др.) в природе прорастают после того, как пройдут пищеварительный тракт птиц, то есть после воздействия на них пищеварительной кислоты. Но без определенных навыков и профессиональных знаний использовать концентрированные кислоты в домашних условиях не стоит.

2.2. Замачивание – используется для размягчения оболочки, растворения и вымывания ингибитора перед высадкой в грунт. Часто замачивание, длится до полного прорастания семян и уже после этого растения всаживаются в грунт. Этот процесс называют проращиванием.

2.3. Стратификация, или обработка холодом — этот метод имитирует зимние условия в природе и требует хорошей вентиляции и доступа влаги, дабы избежать пересыхания. Для этого семена замачивают и выдерживают 1–4 месяца при температуре 2—7 °C в холодильнике или в а специальном помещении. Часто при этом их помещают между слоями торфа и рыхлого компонента, такого, как песок или мелкий гравий. Великолепно для этих целей подходит агроперлит или вермикулит.

2.4. Барботирование – весьма действенный метод стимуляции прорастания, основанный на принудительном насыщении семян кислородом в сочетании с замачиванием. Делается это при помощи барботера (специальной установки, которая фактически является компрессором).

Время для барботирования семян для каждой огородной культуры несколько разное:

• горох – 5–6 часов;
• редис, зеленый салат – 10–12;
• клубника, томат – 12–18;
• укроп, петрушка, сельдерей, огурец и дыня – 18;
• морковь, шпинат и лук – 18–24;
• перец и арбуз – 24–36.

При признаках начала прорастания семян процесс прекращают.

2.5. Обработка микроэлементами – довольно давно используемый метод. Для этого применяют самые различные вещества природного происхождения, составы кустарного изготовления, а также современные промышленные препараты. Наиболее известные и надёжные из них – Эпин, Циркон, Гуммат калия, Новосил^[3]

2.6. Яровизация – метод кратковременного охлаждения семян перед посевом. Часто используется в сочетании с началом проращивания осенью или зимой с дальнейшей задержкой развития с помощью холода. Семена обычно охлаждаются до температуры минус 1 — минус 3 градусов. Необходимо поддерживать семенной материал во влажном состоянии и периодически его помешивать^[4]

Сроки закаливания для семян некоторых культур следующие:

для капусты -1 сутки;

для моркови — от 2 до 5 суток;

для томатов — 1-2 суток;

для баклажанов и перцев — 1-2 суток.

Кроме того, такие теплолюбивые культуры, как томаты, перцы и баклажаны можно подвергнуть следующей процедуре: два дня — на холоде, день — в тепле (18 градусов — будет оптимально). И так можно повторять до трех раз.

2.7. Гормональная стимуляция – пока не нашла широкого применения. Однако удивительные свойства таких веществ, как гиббереллины, влияющие на растение подобно гормонам на животных, могут в дальнейшем изменить отношение к этой технологии. Кстати, обработка гормонами – метод древний. В народной практике семена вымачивали в 30–50%-ном растворе мочи крупного рогатого скота, содержащей ауксин и гетероауксин. Сейчас прекрасное стимулирующее действие на прорастание семян оказывают искусственно полученные препараты "Эпин" и "Циркон".

2.8.Кроме упомянутых методов необходимо учитывать особенности различных культур. Существуют растения, чьи семена, к примеру, активируются воздействием света. Их нужно высаживать на поверхности почвы, желательно прикрыв прозрачным для света влажным материалом на время проращивания.

По спектральному составу солнечный свет неоднороден.

   В него входят лучи, имеющие различную длину волны. Из всего спектра для жизни растений важна фотосинтетическая активная (380-710 нм) и физиологически активная радиация (300-800 нм). Исследования американских учёных Бортуика и Хендрика, проведённые в 50-х годах показали, что наибольшее стимулирующее воздействие на семена оказывает красный свет с длиной волны 660 нм. Такая обработка положительно влияет также на проращивание почти всех семян и на развитие растений в течение всей вегетации. В домашних условиях для подсветки можно использовать специальные фитолампы красно-синего света, которые сейчас в изобилии появились в продаже.

День опыта

На свету

В темноте

1

Семя твердое

Семя твердое

2

Семя набухло, увеличилось в размере и стало мягче

3

Появился корешок

Семя набухло, увеличилось в размере и стало мягче

5

Появился росток

Появился корешок

7

Росток вытягивается вверх

Появился росток

9

Формируются два листика. Семядоли остались на ростке

Росток удлиняется

11

Разворачиваются два первых листика

Формируются два листика. Семядоли остаются на ростке.

12

Формируется вторая пара листиков

Слабое развитие листиков. Семядоли остаются на ростке.

13

Отпали семядоли

14

Формируется вторая пара листиков.

15-17

Росток высокий и крепкий, листья крупные и ярко-зеленые

Отпадали семядоли. Росток бледный, слабый. Листья хилые, жёлтого цвета. Рост медленный.