Определите последовательность этапов поступления растворов минеральных веществ в организм растения
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
На данном этапе развития научных знаний 20 элементов относят к необходимым элементам питания и 12 элементов считают условно необходимыми (условно необходимые элементы даны в скобках):
I. Н, (Li), Na, К, Си, (Ag).
II. Mg, Са, Zn, (Sr, Cd).
III. В, (Al).
IV. C, (Si), (Ti, Pb).
V. N, P, V.
VI. O, S, Mo, (Cr, Se).
VII. Cl, I, Mn, (F).
VIII. Fe, Co, (Ni).
К необходимым относят элементы, без которых растения не могут полностью закончить цикл развития и которые нельзя заменить другими элементами. По 12 условно необходимым элементам в ряде опытов имеются сведения об их положительном действии.
Элементы, содержащиеся в растительном организме в значительных количествах (от сотых долей до целых процентов), называют макроэлементами. Элементы, содержание которых в растениях выражается тысячными и стотысячными долями процентов, относят к микроэлементам, а элементы, находящиеся в еще меньших количествах, – к ультрамикроэлементам. Такое деление весьма условно. Например, железо по количественному содержанию следует относить к макроэлементам, а по выполняемым функциям – к микроэлементам.
Рис 3. Вещества, поступающие в растения
Содержание микроэлементов в различных органах растений имеет определенные закономерности. Например, марганец и молибден, как правило, в больших количествах содержатся в листьях, а цинк, бор, кобальт, медь при достаточной обеспеченности этими элементами накапливаются как в вегетативных, так и в генеративных органах. Для зерновых культур характерно относительно более высокое содержание бора в зерне, а для большинства бобовых растений – в вегетативных органах.
Разные биологические группы растений существенно различаются по своим требованиям к оптимальным концентрациям отдельных микроэлементов. Например, кукуруза и табак нуждаются в больших количествах цинка, зерновые культуры отзывчивы на дополнительное обеспечение марганцем и молибденом.
Особенности содержания и распределения в растениях элементов минерального питания определяют различия в требованиях отдельных сельскохозяйственных культур к элементам питания.
Элементы питания растений относятся к факторам внешней среды и в то же время принципиально отличны от ряда других факторов (температуры, рН и т. д.), так как в процессе поглощения превращаются из внешнего фактора среды во внутренний фактор растительного организма.
Существуют два типа питания живых организмов: автотрофный – усвоение минеральных солей, воды и углекислого газа и синтез из них органического вещества – и гетеротрофный – использование организмами готовых органических веществ. Животные и большинство микроорганизмов относятся к гетеротрофам. Растения – автотрофные организмы.
Благодаря процессу питания (воздушному и корневому) растение создает свои структурные элементы и при хорошо сбалансированном питании быстро наращивает массу.
В основе жизни растительного организма лежит многообразие реакций обмена как с внешней средой, так и внутри клетки и между клетками или различными органами. При этом сбалансированное поступление отдельных химических элементов обеспечивает последовательность и сопряженность всех биологических реакций и физиологических функций организма.
Основным процессом, в результате которого создаются органические вещества в растениях, является фотосинтез, хотя растения в небольших количествах могут усваивать из окружающей среды аминокислоты, ростовые вещества, витамины, антибиотики, а также СО2 в процессе темновой фиксации. Интенсивность усвоения элементов минерального питания зависит не только от биологических особенностей данного растения и условий внешней среды (наличие элементов в доступной форме и в достаточном количестве в почвенном растворе, необходимая температура, аэрация почвы и т. д.), но и от количества энергии и органических веществ, образованных им в процессе фотосинтеза. Поступление минеральных веществ в растение лимитируют многие факторы. Растение через листья получает 95 % и более углекислого газа и может усваивать путем некорневого питания из водных растворов также зольные элементы, серу и азот. Однако основное количество азота, воды и зольных элементов поступает в растение из почвы через корневую систему.
Корневая система растений поглощает из почвы как воду, так и питательные вещества. Оба эти процесса взаимосвязаны, но осуществляются на основе разных механизмов. Из очень разбавленных растворов соли поглощаются быстрее, чем вода, и раствор становится еще более слабым. Наоборот, из концентрированных растворов растение берет больше воды, чем солей, и раствор становится еще более концентрированным.
Растения поглощают вещества избирательно, в результате соотношение поглощенных веществ обычно оказывается иным, чем в питательном растворе. Функционально поглотительной тканью корня является ризодермис, главным образом, корневые волоски, а первая ассимиляция ионов питательных солей происходит в коре корня. Обеспеченность растения питательными веществами зависит от размера их корневой системы и притока этих веществ к поверхности корней.
Различают следующие механизмы поступления питательных веществ:
1) Корневой перехват питательных веществ: корни в процессе роста вступают в контакт с новым объемом почвы и поглощают содержащиеся в ней питательные вещества;
2) Массовый поток ионов к поверхности корней с потоком воды при поглощении её корнями растения: это основной путь, зависит от содержания воды в почве, концентрации ионов в почвенном растворе, скорости их поглощения корнями и размера корневой системы;
3) Диффузионный поток ионов к корню: поглощение того или иного питательного вещества сопровождается уменьшением его концентрации у поверхности корня и возникновения перпендикулярного к его поверхности градиента концентрации, в направлении которой ионы будут диффундировать к корню из ризосферы.
Процесс поглощения веществ делят на два этапа:
- поступление ионов в свободное пространство корня;
- транспорт их в протопласты клеток.
При помещении корней растений на раствор катионного красителя, например метиленового синего, можно наблюдать, что в первые 3 минуты из раствора поглощается примерно половина того количества, которое поглотится за длительное время. Дальнейшее поглощение будет идти очень медленно (часами). Действие на корневую систему дыхательных ядов или пониженной температуры полностью снимает последующее медленное поглощение вещества из раствора.
При переносе корней в воду или раствор соли наблюдается обратная картина: быстрое выделение красителя в первые несколько минут и последующий медленный его выход из ткани. Причем количественно выход красителя в раствор превышает выход в воду. Первоначальное быстрое поглощение веществ осуществляется в клеточных стенках и является адсорбцией, а быстрое выделение – десорбцией.
Катионы и анионы поступают в клеточные стенки ризодермы как непосредственно из почвенного раствора, так и благодаря контактному обмену с частицами почвенного поглощающего комплекса. Оба эти процесса связаны с обменом катионов Н+ на катионы окружающей среды и НСО3 или анионов органических кислот на анионы минеральных веществ. Способность к обменной адсорбции определяется обменной емкостью корня.
Мембранное строение клеток обеспечивает избирательность поглощения веществ растением. Поддержание структуры мембран, их обновление и функционирование активных механизмов транспорта ионов являются энергозависимыми процессами. Поэтому существует тесная связь поглотительной деятельности корня с дыханием.
При действии дыхательных ядов и низких температур происходит только первая фаза поглощения веществ – их проникновение в кажущееся свободное пространство, дальнейшее поступление веществ в протоплазму не наблюдается из-за ограниченности энергетических ресурсов клетки. Наиболее активно поглощают вещества клетки зоны растяжения и корневых волосков. Корневой волосок интенсивно поглощает ионы, пока он растет. Наличие большого количества точек роста в корневой системе обеспечивает ее высокую поглотительную активность.
Существует два типа питания живых организмов:
Автотрофный – усвоение минеральных солей, воды и диоксида углерода и синтез из них органического вещества.
Гетеротрофный – использование организмами готовых органических веществ. Животные и большинство микроорганизмов относятся к гетеротрофам.
Растения – автотрофный организм. Благодаря процессу питания (воздушному и корневому) растение создает свои структурные элементы и при хорошо сбалансированном питании быстро наращивает массу. Поступление минеральных веществ в растение лимитируют многие факторы. Растения через листья получают 95 % и более диоксида углерода и может усваивать путем некорневого питания из водных растворов также зольные элементы, серу и азот. Однако основное количество азота, воды и зольных элементов поступают в растение из почвы через корневую систему. В зависимости от условий выращивания растения развивают корневую систему различной мощности. На бедных и в засушливых районах – большая масса корней. Применение удобрений несколько уменьшает соотношение массы корней и надземной массы растений.
Диффузионно-осмотическая теория питания растений – через корневую систему в растения вместе с водой всасываются питательные вещества, а вода постоянно испаряется, поступление зависит от испарения.
Липоидная – проникновение веществ в клетку происходит за счет их растворения в липидных компонентах цитоплазменных мембран.
Ультрафильтрационная – проникновение питательных веществ через цитоплазменную оболочку зависит от величины ее пор и размера молекул (поглощение белков, аммиака).
Адсорбционная – поглощение одних ионов сопровождается вытеснением других, причем интенсивность процесса зависит от концентрации и времени.
Все эти теории по существу правильно, хотя и упрощенно, отражают различные стороны поступления элементов минерального питания.
Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Минеральное питание растений.
расширить представления учащихся о процессе питания на примере растений.
- обучающие: формировать у учащихся знания о почвенном питании растений как важнейшего процесса жизнедеятельности, познакомить с классификацией удобрений;
- развивающие: развивать умение устанавливать причинно-следственные связи, анализировать полученную информацию, развивать навыки исследования, содействовать развитию у учащихся навыков ухода за растениями, способствовать развитию логического мышления обучающихся;
- воспитательные: продолжить формирование культуры общения с объектами живой природы, воспитывать чувство собственной ответственности, жизненное и профессиональное самоопределение школьников.
Планируемый результат
Предметные умения
В познавательной сфере : организовать деятельность учащихся по изучению процессов питания растений, разобрать классификацию и виды удобрений; давать определение понятиям.
В ценностно-ориентационной сфере :
Понимать ценность научного познания, его практической значимости, достоверности.
Личностные: Умение управлять своей познавательной деятельностью; самоконтроль и самооценка
Регулятивные: Формировать умение ставить перед собой цели и анализировать условия достижения цели; Прогнозировать результат и оценивать уровень достижения результата; выделять и осознавать того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, осознавать качество и уровень усвоения
Познавательные: Формировать умения анализировать, сравнивать, обобщать, выдвигать гипотезы, выделять главное, делать самостоятельные выводы; устанавливать взаимосвязь
Коммуникативные: развитие коммуникативной культуры; осознание ценности совместной деятельности
Оборудование
усвоение новых знаний.
Форма работы
1. лабораторная работа
3. Работа в группах
1. Организационный момент.
2. Мотивационный момент.
· А что такое питание?
· Для чего организмам нужны питательные вещества?
· Что является источником энергии для растений?
Питание — процесс получения организмом энергии и веществ через пищу. Энергия не создается и не уничтожается. Она существует в разных формах — световой, химической, тепловой, электрической, механической и т. д. Формы энергии могут переходить друг в друга. Например, когда включается вентилятор, то электрическая энергия превращается в механическую, а у электрообогревателя — в тепловую. Энергию можно определить, как способность совершать работу.
Живые организмы в этом случае можно сравнить с машинами, которые не могут работать (оставаться живыми) без постоянного притока энергии.
Примеры различного рода работы в организме: образование органических веществ, транспорт веществ, механическое сокращение мышц, деление клеток. Кроме энергии, во время питания организм получает вещества, необходимые для его роста и развития.
- Каковы же особенности питания растений?
- В каких питательных веществах нуждается растение?
- Откуда растение берет неорганические вещества?
- А органические вещества?
- Почему у растений два способа питания?
- Действительно ли корни главнее листьев, т. к. осуществляют питание растений, а листья являются, чуть ли не бесполезным убором, украшением? Давайте разберёмся в этом.
3. Формирование знаний, умений, навыков:
Вначале запишем тему урока: Минеральное питание растений. А теперь сформулируем понятие питание растений
Питание растений - процесс поглощения и усвоения из окружающей среды химических элементов, необходимых для их жизни.
· Какие вы знаете типы питания растений: воздушное (фотосинтез), почвенное (корневое)
Почвенное питание изучает целая наука – агрохимия. А специалистов этой науки называют агрохимиками, или врачевателями полей. Я предлагаю вам пройти обучение основам агрохимии. А также пройти стажировку.
Для начала ответим на некоторые вопросы:
Роль корня в почвенном питании растений.
- удерживает растение в почве и поглощает воду с минеральными веществами
- Какая зона корня отвечает за поглощение воды с минеральными веществами?
- наличие корневых волосков
- это выросты наружных клеток зоны всасывания, длиной до 2 мм, они плотно прилегают к частицам почвы и всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами. Они выделяют слизь для растворения минеральных веществ и их дальнейшего всасывания. Они работают как насосы, живут несколько дней, после чего отмирают. Новые волоски появляются на молодых клетках на границе зоны роста и всасывания, и поэтому зона всасывания перемещается в почве.
- зона всасывания использует для питания новые участки почвы
- Что произойдет если повредить корневые волоски?
- растение не сможет добывать из почвы минеральные вещества и воду
- Что нужно предпринять при пересадке растений для того, чтобы не повредить корневые волоски?
- пересаживать растения с комочком почвы
- Как дальше другие органы растения получат поглощенные корнем воду и минеральные вещества? (учебник стр. 82)
- по зоне проведения по сосудам древесины (ксилемы) вода с минеральными веществами поступит в надземную часть растения
Сосуды древесины обратите внимание имеют форму спиралей и поэтому вода с растворёнными в ней минеральными веществами поднимается вверх, как бы преодолевая виток за витком.
Но для того, чтобы поднять воду даже на небольшую высоту, нужна сила. И эта сила называется корневым давлением.
Корневое давление – это сила, вызывающая одностороннее движение водных растворов минеральных веществ от корней к побегам.
Поглощению воды корнем способствует и испарение воды листьями - транспирация, т. к. потеря воды в клетках должна быть возмещена, поэтому непрерывно идет ток воды. Количество воды, теряемое растением за счёт транспирации очень велико. Травянистые растения, например хлопчатник или подсолнечник, за сутки теряет таким путём 1-2 литра воды, а старый дуб – более 600литров.
Корневое (почвенное) питание – это процесс получения растением при помощи корней водных растворов минеральных веществ.
- Теперь мы можем ответить на главный вопрос агрохимии. Какие вещества поглощает корень?
Воду и минеральные соли.
Правильно, корень поглощает воду. Вода имеет для растения большое значение, ведь тело растения на 50-98 процентов состоит из воды. Вместе с водой в растения попадают растворимые минеральные соли, включающие такие химические элементы как фосфор, азот, калий и т. д. Они необходимы растению для построения более сложных веществ.
У вас на партах лежат листочки, на которых указаны основные минеральные вещества необходимые растениям. Эти вещества можно разделить на две группы:
Удобрения
 |  |
Органические: Минеральные:
2. Комплексные 1.Простые:
- перегной 3. Микроудобрения
Макроэлементы – химические элементы или их соединения, используемые организмами в сравнительно больших количествах: кислород, водород, углерод, азот, железо, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий, хлор и др.
Микроэлементы – это вещества необходимые для жизни, содержащиеся в очень малых количествах.
Но они важны все и дефицит любого из элементов приводит к развитию болезней.
Сейчас поработаем немного в паре с соседом и изучим информацию о некоторых из основных элементов. (Каждая парта попорядку выбирает себе элемент и изучает его значение, а так же что может быть при его недостатке или избытке) А теперь расскажем о самых важных элементах, которые содержатся в большем количестве. Это азот, фосфор, калий.
Роль удобрений в росте и развитии растений.
Часто агрохимикам приходится сталкиваться с большой проблемой. В естественном растительном покрове поглощённые минеральные вещества возвращаются обратно в почву с опавшими листьями, ветками и т.д. На полях же минеральные вещества вместе с урожаем выносятся из почвы. Так вынос из почвы с 1 т урожая пшеницы составляет 10 кг кальция. Сколько килограмм кальция выносится со свеклой? С капустой? Почвы беднеют. Урожаи падают. Как решить эту проблему?
Выход из этой ситуации - Вносить удобрения в почву. Но какие?
Давайте познакомимся с классификацией удобрений.
Химический элемент
Недостаток элемента в минеральном питании
Внешние проявления недостатка элемента
· Для роста растения
· При недостатке азота замедляется рост растений.
· Ослабляется интенсивность кущения злаковых и цветения плодовых и ягодных культур.
· Сокращается вегетационный период.
· Уменьшается содержание белка и снижается урожай.
· Поддерживает водный режим
· Повышает морозо- и засухоустойчивость
· Повышает устойчивость к заболеваниям.
· Недостаток его приводит к щуплости семян, понижению их всхожести и жизненности.
· Растения легко поражаются грибными и бактериальными заболеваниями.
• Ускорение развития и плодоношения
· Задержка цветения и созревания.
· Окраска листьев темно-зеленая, голубоватая, тусклая.
· При сильном недостатке фосфора в окраске листьев, черешков листьев и колосьев появляются пурпурные, а у некоторых растений—фиолетовые оттенки.
Существует две группы удобрений Органические и минеральные.
К органическим удобрениям относят навоз, зола, перегной и т.д.
Минеральные удобрения в свою очередь также можно разделить на две группы, макроудобрения – это удобрения, содержащие химические элементы необходимые растениям в больших количествах, к ним относятся удобрения содержащие азот, фосфор и калий, как по одному элементу, так и в комплексе.
Микроудобрения – это удобрения, содержащие химические элементы необходимые в очень небольших дозах, но и они имеют большое значение для растений.
Существует и другие классификаций удобрений, например: калийные, фосфорные, азотные (аммиачная силитра) – однокомпонентные и комплексные(содержат разные процентные соотношения минеральных элементов)
Вносить удобрения необходимо строго по правилам, в определённый период года, в определённый период развития растения и в определённых дозах.
3. Первичное закрепление знаний. Итак, вы изучили теоретические основы агрохимии. А теперь я предлагаю вам пройти стажировку и применить полученные знания на практике. Каждой группе необходимо исследовать растение.
· Определите, какие удобрения необходимы данным растениям для улучшения почвенного питания? Ответ обоснуйте.
· А как вы думайте, что необходимо знать, чтобы определить необходимое удобрение?
· Что бы это узнать необходимо, определить каких химических элементов недостаточно в минеральном питании комнатного растения?
· Недостаток химических элементов вы сможете определить по схеме и таблице.
· Исследуют комнатные растения. Озвучивают результаты исследования.
4. Домашнее задание.
прочитать в учебнике параграф 30 и выучить опорный конспект.
Дополнительный уровень – решить биологические задачи. Для решения задачи используйте таблицы, а также помощь родителей.
· На поле плохо растет пшеница. Листья маленькие, бледно зеленые. Что надо сделать, чтобы улучшить состояние растений?
· На огороде выращивают картофель и капусту. Пришла пора вносить удобрения. Как вы думаете, одинаковые ли удобрения нужны этим культурам? Ответ обоснуйте.
· У пшеницы хорошо развиваются стебли и листья, но плохо наливается зерно. Каких удобрений не хватает пшенице?
· На листьях появляются бурые пятна, растение часто болеет. Какие удобрения необходимо применить?
Решение
Лабораторная работа: Передвижение воды и минеральных веществ по стеблю
1 . Рассмотрите поперечный срез побега липы или какого−либо другого древесного растения, простоявшего 2 — 4 суток в подкрашенной воде. Установите, какой слой стебля окрасился.
Окрасилась древесина стебля
2 . Рассмотрите продольный срез этого побега. Укажите, какой слой стебля окрасился. На основании проведённых наблюдений сделайте вывод.
Окрасилась древесина стебля, а точнее сосуды древесины, по которым перемещаются вода и растворённые в ней минеральные вещества. То есть в данном опыте краситель, растворенный в воде прошел теми же путями, что и минеральные вещества, перемещающиеся по стеблю.
3 . Прочитайте в учебнике, в чём особенности клеток, по которым передвигаются вода и минеральные соли.
Сосуды стебля состоят из длинных тонкостенных трубок. Эти трубки формируются из длинного вертикального ряда коротких клеток — члеников сосуда, которые соединяются за счёт растворения перегородок между ними.
4 . Зарисуйте срезы.
Вывод:
Вода и минеральные вещества поднимаются от корня вверх к другим частям растения по сосудам, расположенным в древесине стебля растения.
1. Поступление в корни сернокислой меди. Часть одно- и двухнедельных проростков гороха, фасоли помещают в 1%-ный раствор CuS04 (за сутки до опыта). Другую часть проростков составляют в дистиллированной воде для контроля.
Извлечь опытное растение из раствора, отмыть корни водой и поместить в 5%-ный раствор желтой кровяной соли на 2-3 минуты. Произойдет яркое красновато-розовое окрашивание (в результате взаимодействия реактива с солью). То же самое проделать с контрольным растением.
При рассмотрении результатов опыта оба растения поместить корнями в чистую воду. Затем сделать поперечный срез, перенести его в воду для восстановления тургора. Срезы брать не очень тонкие -1/2-1/3 мм. Рассматривая срез, убедиться по окраске в характере распределения поглощенного вещества (в отличие от простого физического поглощения пористым телом). 2. Поступление в корни железа.
В стакан емкостью 100 мл наливают 20 мл 0,15%-ного раствора сернокислого (закисного) железа, помещают в него 40 штук проростков, корнями в раствор. Через 10-15 минут из исходного раствора и из стакана с проростками берут по 2 мл, переносят в 2 пробирки и в каждую добавляют по 3 капли 0,3%-ного раствора желтой кровяной соли.
Сравнить интенсивность окрашивания.
3. Поступление в корни солей аммония.
Готовят 0,003%-ный раствор сернокислого аммония. Реактивом служит реактив Несслера. С ионами аммония он дает желто-коричневое окрашивание. Опыт с проростками проводят также как и предыдущий.
4. Значение для поступления минеральных веществ аэрации
корневой системы.
Используются растворы солей железа и аммония той же концентрации. В три стакана наливают по 20 мл того и другого раствора. В два стакана помещают проростки. В одном из стаканов с проростками при помощи резиновой груши или другого аэратора через раствор непрерывно продувают струю воздуха.
Через 10 минут констатируют более активное потребление ионов солей корнями в стакане, который подвергался аэрации. Контролем служит раствор без проростков. Сравнение степени окраски в пробирках проводят также как и в предыдущих опытах.
5. Поступление в корни нитратов.
За день до проведения опыта в пробирку наливают 8 мл 0,025%-ного раствора KN03 и сюда же помещают 5-8 проростков. Опыт проводят так: стеклянной палочкой берут каплю раствора, в котором находились корни, и наносят ее в виде мазка на фарфоровую пластинку и добавляют каплю 1%-ного раствора дифениламина в крепкой серной кислоте. То же проделывают с контрольным раствором. Наблюдают за окраской.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
1) проростки гороха или других растений; 2) 1%-ный раствор CuS04; 3) 5%-ный раствор желтой кровяной соли; 4) все для микроскопирования; 5) стаканы, пробирки; 6) 0,15%-ный раствор сернокислого железа; 7) 0,3%-ный раствор желтой кровяной соли; 8) 0,003%-ный раствор сернокислого аммония; 9) реактив Несслера; 10) 0,025%-ный раствор KN03, 11) 1-%-ный раствор дифениламина в крепкой серной кислоте; 12) груша; 13) фарфоровая тарелочка.
Работа 10. Открытие нитратов в тканях растений
Внимание) Данный эксперимент надо проводить, соблюдая все правила предосторожности работы с концентрированной серной кислотой.
Исследовать разные растения, различные органы растений (стебель, лист, корень). Интенсивность посинения тканей позволяет приблизительно судить о количестве нитратов.
На фарфоровой тарелке разминают стеклянной палочкой часть растения и обливают раствором дифениламина в крепкой серной кислоте. В зависимости от содержания в соке азотной кислоты и ее солей, нитраты образуют синее окрашивание разной степени интенсивности (образуется анилин).
| Вид растения | Лист | Черешок | Стебель | Корень |
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
1) проростки гороха или других растений; 2) 1-%-ный раствор дифениламина в крепкой серной кислоте; 3) фарфоровая тарелочка; 4) стеклянные папочки.
УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ФАКТОРАМ СРЕДЫ
1 1.стадия тревоги и торможения большинства процессов (для растений, не имеющих нервной системы, это первичная стресс-реакция, когда идут отклонения в физиолого-биохимических процессах);
2 стадия адаптации - когда идет выработка приспособления к стрессору;
3 стадия истощения - когда адаптивный потенциал организма достаточен или недостаточен для преодоления стресса. Если это происходит при сверхвысокой напряженности стресса - организм гибнет.
4 В последнее время показано, что изменения в метаболизме, физиологических функциях и ростовых процессах при стрессе связаны с изменениями экспрессии генов. Ответ на действие стрессора происходит если растение распознает стрессор, т.е. происходит первичная рецепция сигнала на клеточном уровне. Абиотические стресс-факторы (засоление, засуха, пониженная или повышенная температура и др.) обычно активизируют рецепторы, расположенные в плазмалемме, а далее через различные интермедиаты (протеинкиназы, фосфатазы) срабатывает сигнальная цепь, и образуются транскрипционные факторы, которые активируют в ядре гены путем связывания их со специфическими промоторами. Срабатывает
последовательная цепь событий: стресс-сигнал à рецептор плазмалеммы à сигнальная цепь в цитозоле с ее усилением àактивация транскрипционного фактора в ядре à промотр стресс-индуцированного гена àактивация мРНК àстресс-белок àвыполнение им защитной функции щ приобретение растением àустойчивости к данному сресс-фактору.
Подавляющая часть клеточных механизмов устойчивости сформировалась на ранних этапах эволюции и поэтому защитные системы проявляющиеся на клеточном уровне у высших растений и защитные системы примитивных организмов (дрожжей, бактерий,простейших) идентичны и имеют общую основу. Под устойчивостью понимают способность растений сохранять постоянство протекания процессов и внутренней среды (поддерживать гомеорезис и гомеостаз) и осуществлять полный жизненный цикл в условиях действия стрессоров.
Важную роль в устойчивости растений к стрессорам играют адаптации. В отличие от акклимации адаптации - наследственно закрепленный конститутивный признак, присутствующий в организме независимо от того, испытывает растение стрессовые условия или нет. Такие адаптации делают популяцию хорошо приспособленной к условиям окружающей среды. Такие адаптации проявляются как на морфологическом уровне (например, кактусы), так и на биохимическом (выработка токсичных алкалоидов у пасленовых против поедания фитофагами).
В заключение следует отметить, что именно устойчивость к неблагоприятным условиям среды определяет характер распределения различных видов растений по климатическим зонам Земли. Большинство же сельскохозяйственных культур вынуждены постоянно находиться в стрессовых ситуациях и поэтому обычно они реализуют лишь только 20% генетического потенциала продуктивности (С.С. Медведев, 2004). Для эффективного выращивания растений в условиях агрокультуры важна не только потенциальная продуктивность, но и высокая способность противостоять и успешно адаптироваться к неблагоприятным стрессовым сдвигам.
Работа 11. Криопротекторное действие углеводов и глицерина на цитоплазму
При воздействии отрицательных температур на растительные ткани в межклетниках образуется лед, который, оттягивая воду из клеток, обезвоживает протопласт. При определенной степени обезвоживания, характерной для каждого растительного организма, протоплазма коагулирует. Но еще хуже, когда кристаллы льда, образуются непосредственно в клетках.
Механическое воздействие льда нарушает внутреннюю субмикроскопическую -структуру протоплазмы, резко повышая ее проницаемость, что при длительной экспозиции на морозе приводит к ее гибели.
Скорость отмирания протоплазмы зависит от температуры и времени экспозиции, и от водоудерживающей способности самой клетки Увеличение количества растворимых углеводов в зимующих органах растений понижая водный потенциал повышает водоудерживающую способность тканей Накопившиеся сахара, а также глицерин обладая криопротекрорными свойствами обеспечивают более высокую зимостойкость растений.
Из поперечного среза красной свеклы толщиной 0,5 см при помощи пробочного сверла диаметром 5-в мм делают высечки.Тщательно ополаскивают их водой а помещают а три пробирки по 3-4 высечки в каждую. В первую пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, во вторую 5 мл 1 М раствора сахарозы, а третью - 5 мл 2 М раствора сахарозы, в четвертую - 12% ный глицерин, а пятую - смесь 1:1 12%-ный глицерин и 2 М раствор сахарозы. Пробирки на 20 минут погружают в охладительную смесь до полного замораживания,
состоящую изо льда или снега и поваренной соли в соотношении 3:1. Затем пробирки вынимают из охладительной смеси и размораживают в стакане с водой комнатной температуры
Отмечают различии В интенсивности окрашивания жидкостей в пробирках, объясняют их. Из дисков готовят тонкие срезы и рассматривают их под микрш.ииюм при малом увеличении в капле того же раствора, в котором они находились Подсчитывают общее количество клеток в одном поле зрения и число обесцвеченных, из которых вышел антоциан. вследствие нарушения внутренней структуры протопласта при замерзании.
Читайте также: