Определение засухоустойчивости растений проращиванием семян на растворах сахарозы
Обновлено: 05.10.2024
по курсу "Физиология растений" для студентов специальностей: 1-31 01 01 Биология, 1-33 01 01 Биоэкология, 1-31 01 01-03 Биотехнология
Вы здесь: Главная РАЗДЕЛ 7. УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ УСЛОВИЯМ СРЕДЫ Лабораторная работа № 13 Работа 3. Определение засухоустойчивости растений
Работа 3. Определение засухоустойчивости растений
Засухоустойчивость – способность растений переносить значительное обезвоживание, а также перегрев клеток, тканей и органов.
К лабораторным методам изучения засухоустойчивости относится способность растений выносить обезвоживание, оценивая использование недостаточного водоснабжения на ранних этапах онтогенеза. Для этого определяют количество проросших семян на растворах сахарозы с высоким осмотическим давлением, чем создают искусственные условия физиологической сухости, позволяющие определить относительную засухоустойчивость растений.
Материалы и оборудование. Семена пшеницы, ржи, ячменя, тритикале, кукурузы, гороха, люпина, огурца, томата, 2,0 М раствор сахарозы, дистиллированная вода, чашки Петри (4 шт.), стеклянные пипетки на 10 см 3 , химические пробирки (4 шт.), фильтровальная бумага, дозатор, стеклограф, термостат.
Ход работы. На дно чашек Петри поместите кружки фильтровальной бумаги. Налейте в каждую чашку по 10 см 3 растворов С12Н22О11 следующей концентрации: первая чашка – 2,0 М раствор сахарозы, вторая – 1,0 М, третья – 0,5 М, четвертая – 0,25 М. Отберите четыре порции неповрежденных семян каждого вида растений и равномерно разложите их в чашки по 10 штук в каждую. Чашки закройте крышками, подпишите и поместите в термостат при температуре +25 °С. Через неделю подсчитайте количество проросших семян в каждом варианте. Вычислите осмотический потенциал растворов сахарозы по формуле: , где – водный потенциал, атм; R – универсальная газовая постоянная (0,0821 дм 3 атм/(градмоль); C – концентрация изотонического раствора, моль/дм 3 ; T – абсолютная температура по Кельвину (273° + комнатная температура); i – изотонический коэффициент Вант-Гоффа.
Недостаток почвенной влаги в фазу всходов, кущения, формирования и налива зерна замедляет процессы морфогенеза и снижает урожай. Оценка относительной засухоустойчивости сортов методом проращивания семян в растворе с повышенным осмотическим давлением позволяет выделить образцы с высокой водопоглотительной способностью. Целью исследований являлось изучение влияния разных концентраций раствора сахарозы на прорастание семян и оценка относительной засухоустойчивости сортов и популяций озимой ржи. Работа проведена в ФАНЦ Северо-Востока в 2018 г. Изучено влияние разных концентраций раствора на прорастание семян сортов Фаленская 4, Графиня, Кировская 89. В зависимости от генотипа и концентрации раствора прорастание варьировало от 27,1 до 93,3 %. Отмечено, что сорт Кировская 89 отличался наибольшим процентом прорастания семян при всех концентрациях (в среднем 76,7 %) и менее резким снижением показателя при повышении осмотического давления. Установлено, что при концентрации раствора 10,5 %, соответствующей осмотическому давлению 12 атм., дифференциация образцов по проценту прорастания семян наибольшая. Приведены результаты лабораторной оценки относительной засухо- устойчивости при осмотическом давлении 12 атм. у 9 районированных сортов и 14 перспективных популяций озимой ржи. По результатам оценки образцы распределены на 5 групп. В группу высокоустойчивых и с устойчивостью выше средней вошли 11 образцов. Выделенные образцы можно считать перспективными для дальнейшего изучения засухоустойчивости в естественных полевых условиях.
1. Белозерова А.А., Боме Н.А. Оценка адаптивности генотипов озимой пшеницы и ржи по норме реакции и в условиях стресса // Вестник Тюменского государственного университета. Социально-экономические и правовые исследования. 2004. № 3. С. 89–95.
2. Ионова Е.В. Засуха и засухоустойчивость зерновых колосовых (обзор) // Зерновое хозяйство России. 2011. № 2 (14). С. 37–41.
3. Чайкин В.В., Тороп А.А., Рыльков А.И. Зимо- и засухоустойчивость озимой ржи в условиях Центрально-Черноземного региона // Земледелие. 2017. № 2. С. 32–36.
4. Софронов А.П., Пленкина Г.А., Фирсова С.В. Засухоустойчивость лещины обыкновенной в условиях Кировской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 1 (44). С. 9–13.
6. Уткина Е.И., Кедрова Л.И., Парфенова Е.С., Шамова М.Г. Оценка хозяйственно ценных признаков сортов озимой ржи в условиях Кировской области: матер. Межд. науч.-практ. конф. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2015. С. 245–248.
7. Кожушко Н.Н. Оценка засухоустойчивости полевых культур. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: методическое руководство. Л.: ВИР, 1988. С. 10–24.
8. Лисицын Е.М. Эдафическая устойчивость растений и методы ее оценки: матер. Межд. науч.-практ. конф. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2014. С. 52–59.
Озимая рожь считается сравнительно засухоустойчивой культурой, эффективно использующей воду благодаря хорошо развитой корневой системе. Однако недостаток влаги в каждый из критических периодов водопотребления (фаза всходов, осеннего кущения, период от выхода в трубку до колошения, налив зерна) приводит к замедлению процессов морфогенеза и снижению урожая, в том числе за счет уменьшения длины колоса, количества зерен в колосе, массы 1000 зерен. Кроме того, засушливая погода в фазу всходов и осеннего кущения снижает готовность посевов к перезимовке [1, с. 90]. В исследованиях В.В. Чайкина, А.А. Торопа, А.И. Рылькова засушливые условия в осенний период, а также в июне и июле вызывали снижение урожайности озимой ржи более чем в 2 раза. Ими отмечено негативное влияние на урожайность сочетания таких факторов, как поражение снежной плесенью и действие осенней и (или) весенней засухи [3, с. 35].
В зоне достаточного увлажнения отрицательное влияние засухи на сельскохозяйственные культуры проявляется быстрее, чем в засушливых регионах [4, с. 10].
В годы с дефицитом влаги в критические периоды водопотребления урожайность озимой ржи заметно снижается, что определяет актуальность проведенных исследований по оценке относительной засухоустойчивости возделываемых сортов.
К косвенным методам оценки относительной засухоустойчивости относится метод определения прорастания семян в растворе с повышенным осмотическим давлением, имитирующим недостаток воды (например, раствор сахарозы). Сорта, способные прорасти в условиях осмотического стресса и формирующие мощную первичную корневую систему, в дальнейшем могут быть более засухоустойчивыми в естественных полевых условиях [7, с.10]. Данный метод позволяет выделить перспективный материал с устойчивостью к засухе на ранних этапах органогенеза, что важно при селекции сортов озимых культур, устойчивых к осенней засухе [7, с. 14–15]. Концентрация раствора-осмотика должна быть такой, чтобы различия в устойчивости оцениваемых объектов имели наибольшую амплитуду [8, с. 58]. Правильно подобранная концентрация позволит получить более точное представление об относительной засухоустойчивости сортов. В методическом руководстве [7, с. 10–24] отсутствует информация о концентрации раствора сахарозы для оценки прорастания семян озимой ржи. В исследованиях А.А. Белозеровой и Н.А. Боме [1, с. 90] оценка сортов озимой ржи проводится на концентрации раствора сахарозы 10 %.
Цель исследования: изучить влияние разных концентраций раствора сахарозы на прорастание семян озимой ржи; оценить относительную засухоустойчивость сортов и перспективных популяций озимой ржи в условиях осмотического стресса.
Материалы и методы исследования
Исследования выполнены в лаборатории селекции и первичного семеноводства озимой ржи в Федеральном аграрном научном центре (ФАНЦ) Северо-Востока (г. Киров) в 2018 г. Работа проводилась в два этапа: на первом этапе изучено влияние различных концентраций раствора-осмотика на прорастание семян и экспериментально установлена концентрация, при которой наблюдается наилучшая дифференциация образцов озимой ржи по степени прорастания семян; на втором этапе проведена косвенная оценка образцов по засухоустойчивости описанным ниже способом на установленной концентрации раствора сахарозы.
Опыт по установлению концентрации раствора проведен на трех районированных в Кировской области сортах озимой ржи селекции ФАНЦ Северо-Востока, различающихся между собой по морфотипу – Фаленская 4, Графиня и Кировская 89. Для косвенной оценки засухоустойчивости использовали 23 образца озимой ржи, среди которых 9 районированных сортов и 14 перспективных популяций (табл. 1).
Сорта и перспективные популяции озимой ржи для оценки относительной засухоустойчивости
Вятка 2, Крона, Фаленская 4, Кировская 89, Дымка, Снежана, Рушник, Флора, Графиня
Кипрез, Румба, Роса, Ниоба, Леда, Садко, Перепел, Снежана С30/07, Фаленская универсальная, Графиня ОП-15, Графиня ОП-14, Кипрез КУ-16, Кипрез КУ-15, Фаленская универсальная ОП-14
Для лабораторной оценки прорастания семян использовали методику Н.Н. Кожушко [6]. Опыт заложен в трехкратной повторности. Объем выборки – 30 семян каждого сорта. Проращивание семян проводили в чашках Петри на фильтровальной бумаге. В опытных вариантах в чашки добавляли растворы сахарозы с концентрацией 1,4; 4,4; 7,4; 10,5 и 16,6 %, которые создавали осмотическое давление: 3, 6, 9, 12 и 18 атмосфер (атм) соответственно. В контрольном варианте семена проращивали с добавлением дистиллированной воды. На седьмые сутки определяли прорастание семян (P, %). Для этого в опытном и контрольном вариантах подсчитывали количество семян, давших корешок минимальной длины, затем среднее количество проросших семян в растворе сахарозы (a) выражали в процентах от числа семян, проросших в контроле (b), то есть P = (a/b)×100 %. Чем выше процент прорастания семян в растворе сахарозы, тем более засухоустойчив образец.
Степень снижения (депрессию) ростовых процессов (Z, %) определяли по убыли сухой массы проростков (корней и ростков) в опыте (y) по сравнению с аналогичным показателем в контрольном варианте (x), то есть . Более засухоустойчивые образцы отличаются меньшей депрессией ростовых процессов при повышенном осмотическом давлении, что проявляется в меньшем снижении накопления проростками биомассы.
Для дифференциации по степени засухоустойчивости для каждого образца определили доверительный интервал значения признака прорастания семян, затем вычислили величину группового интервала и по нижнему пределу доверительного интервала разделили образцы на 5 групп.
Статистическая обработка экспериментальных данных проведена методом дисперсионного анализа с использованием MS Excel, пакета программ AGROS 2.07, а также методом обработки данных при альтернативной изменчивости [6, с. 13–14].
Результаты исследования и их обсуждение
Метод обучения - основаны на самостоятельном проведении учащимися экспериментов, исследований и выдвижение гипотезы. Определение путей ее реализации, подбор необходимых приборов и материалов самими учащимися.
Формы организации деятельности учащихся
Форма организации работы
Особенности,
В каком случае выбираем ту или иную форму на теоретическом обучении
В каком случае выбираем ту или иную форму на практическому обучении
Когда преподаватель организует выполнение работы парами: сильный учащийся – слабый учащийся. Или два равных по успеваемости.
1.В ходе актуализации опорных знаний, когда предстоящая работа требует серьезного предварительного осмысления. Пары учащихся обсуждают предстоящее задание.
2.В ходе лабораторно-практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.
Во время проведения итогов возможна организация взаимной оценки работ.
1.В ходе вводного инструктажа, когда предстоящая практическая работа требует серьезного осмысления, пары учащихся обсуждают предстоящее задание.
2.В ходе практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.
3.В ходе заключительного инструктажа возможна организация оценки работы
Закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов.
Любой организм в среде своего обитания подвергается воздействию самых разнообразных экологических факторов: климатических, эдафических и биотических.
Несмотря на очень большое разнообразие экологических факторов в природе можно выявить общие закономерности их воздействия на организм и ответных реакций организма на них.
Эффект воздействия экологических факторов среды зависит от их характера, дозы, воспринимаемой организмом (высокая или низкая температура, яркий свет или темнота, дефицит или избыток влаги), его физиологического состояния и возраста.
Для каждого организма существуют наиболее благоприятные конкретные значения факторов, при которых все процессы его жизнедеятельности осуществляются наиболее активно. Наиболее благоприятное значение факторов для жизнедеятельности получило название точки оптимума. При изменении экологического фактора как в сторону снижения от точки оптимума, так и увеличения жизнедеятельность организм будет угнетаться.
Способ оценки абиотических и биотических факторов местообитания при помощи биологических систем называют биоиндикацией.
Организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых тесно коррелируют с определенными факторами среды и могут применяться для их оценки, называются биоиндикаторами.
Способность растений на первых этапах развития использовать влагу в условиях недостаточного водоснабжения является одним из важных биологических и экологических признаков. Определяя количество проросших семян на растворах с высоким осмотическим давлением, имитирующим условия физиологической сухости, представляется возможным определить на ранних этапах онтогенеза относительную засухоустойчивость видов и сортов растений.
Цель работы: изучить засухоустойчивость различных растений.
Материалы и оборудование: семена пшеницы, проса, гороха, вики, кукурузы, ячменя; растворы сахарозы с осмотическим давлением 10, 14, 18 атм.; чашки Петри; фильтровальная бумага; термостат.
Ход работы. Семена прорастите на фильтровальной бумаге в чашках Петри по 50 шт. в трех повторностях. Фильтровальную бумагу увлажните раствором сахарозы с осмотическим давлением 10, 14 и 18 атм. Подсчет проросших семян проведите на третий и седьмой день. Результаты опыта запишите по следующей схеме, сделайте выводы.
Н. А. Иванова, Т.В. Сторчак, Э.Р. Юмагаулова ( Учебно - методическое пособие)
Аутэкология — раздел экологии, изуч ающий влияни е факторов окружающей среды на
Полная версия 4 6 (час) лабо раторных рабо т с видеоматериал ами
Т и п у р о к а – комплексное применение ЗУН у чащи хся
Метод о бучения - основаны на самостоятельном п роведении учащимися экспериментов,
исследований и выдвиже ние гипотезы. Определение путей ее реализации, подбор
необходимых приборов и материалов самими учащимися.
Зак оном ер нос ти вз аимо дей стви я о рга низ мов и эко лог ичес ких ф ак торо в.
Люб ой орг ани зм в сре де своег о обита ния подве рга етс я возде йств ию сам ых
ра зноо бра зных эко лог ичес ких факт оро в: клим атич ес ких, эда фич ески х и б иоти че ских.
Не смо тря на оче нь большо е разноо бра зие эколо гич ески х факто ров в прир оде мож но
вы яви ть об щие зако номе рно сти их во здейс тв ия на орг ани зм и отве тных реа кций орга низм а
Эфф ект возд ейс твия эколо гич еск их фак торо в ср еды зав исит от их хар акте ра , дозы ,
во спр инима емо й орга низмо м (выс ока я или низка я те мпе рату ра, яркий св ет или темно та,
де фицит или изб ыто к в ла ги) , ег о ф изиол оги ческо го сос тоя ния и в озра ста.
Для к аждого организма существ у ют наиболее благопри ятные к онкретные з начения
факторов, при которых все проц ессы его жизн едеятельности ос у ществляются наиболее
активно. Наиболее благопри ятное значение факторов для жизн едеятельности пол учило
название точки оптимум а. При изменении экологи ческого фактора как в сторон у
снижения от точки оптимума, так и увеличения жизнедеятельность организм будет
Способ оце нки аб иотиче ских и биот ических фа кторов местообита ния при пом ощи
Орган измы или сообщес тва организм ов, жизненные функци и которы х тесно
корре лируют с о пределе нными факторам и с реды и могу т пр именя ться для и х оце нки,
Способ ность расте ний на первы х этапах развития ис пользовать влагу в услови ях
недос таточного водос набжен ия являе тся од ним из важны х биоло гичес ких и э кологичес ких
призна ков. Опреде ляя количес тво проросших семян на раствора х с высоким осмотичес ким
давлен ием, и мит ирующим у словия физиологичес кой сухос ти, предс тавляетс я возмож ны м
опреде лить на ранн их этапах онто генеза от носитель н у ю засу хоустойч ивость видо в и со ртов
Цел ь р абот ы : изу чить засу хоу стойчивос ть раз личных ра стений .
Мат ери алы и оборуд ова ние : семена пшеницы, п роса, гороха, ви ки, куку рузы, ячм еня;
растворы са харозы с осмот ическим давле нием 10, 14, 18 атм.; чашк и Петри; фильтрова льная
Хо д р абот ы. Семе на прорас тите н а фильтров альной бу маге в чашка х Петри п о 50 шт. в
трех повтор ностях. Фильтр овальну ю б у магу увлаж ните раствор ом са харозы с осмотичес ким
давлен ием 10, 14 и 18 атм. Подсче т проросш их семян п рове дите на тре тий и седьм ой день.
Читайте также: