Изучение биологически активных стимуляторов, содержащихся в соках каланхоэ и алоэ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ОСНОВНАЯ  ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

ШКОЛА № 21

678980 РС(Я) Нерюнгринский район п. Чульман ул. Циолковского д.6а

Тел. (факс) (41147) 77321 e-mail s21@nerungri.edu.ru

V региональная научно-практическая конференция

молодых исследователей «Шаг в будущее»

Тема: «Изучение биологически активных стимуляторов,

содержащихся в соках каланхоэ и алоэ»

Автор: Дроздова Владислава Эдуардовна,                              

ученица 6 класса МБОУ ООШ № 21

                                        Руководитель: Дирина Ольга Викторовна,

                                        учитель биологии МБОУ ООШ № 21

Россия

Нерюнгринский район, п. Чульман

2013г

1. Оглавление

Оглавление________________________________стр.2

Введение__________________________________стр.3

Основная часть_____________________________стр.4

Выводы результатов исследования____________стр.8

Заключение________________________________стр.10

Дополнительные приложения_________________стр.11

Аннотация_________________________________стр.15

II. Введение.

В 2013 году на факультативном курсе по биологии «Юный исследователь» было предложено изучить пару лекарственных растений. Работая по данной теме, я остановилась на двух растениях, произрастающих у меня дома: алоэ древовидный и каланхоэ перистое (бриофиллум).  Моё внимание привлёк тот момент, что выбранные мною растения являются не только лекарственными, но и являются природными стимуляторами роста растений. Для нашего северного края этот вопрос очень актуален,  так как  сроки посадки и  прорастания овощных культур у нас более короткие.  Этот факт  стал мне интересен, так как мои родители имеют огород, на котором выращивают различные овощные культуры. Я решила провести исследование именно по этому свойству данных растений. Анализируя справочную литературу и интернет , я много нового узнала о  лекарственных свойствах алоэ и каланхоэ. А вот  информации о свойстве биогенного стимулятора роста в различных научных источниках очень мало. Поэтому в своей исследовательской работе я решила более детально изучить именно биостимулирующее свойство алоэ древовидного и каланхоэ перистого.

Объект исследования: комнатные растения каланхоэ и алоэ.

Предмет исследования: действие биологически активных стимуляторов, содержащихся в соках каланхоэ и алоэ, на развитие овощных культур.

Цель исследования: изучить влияние биологически активных стимуляторов, содержащихся в соках каланхоэ и алоэ, на прорастание семян, рост и развитие проростков.

Задачи:

- анализ литературных данных по теме исследования;

- проведение опытов по изучению влияния сока каланхоэ и алоэ на прорастание семян перца, гороха и фасоли.

Методы исследования:

- анализ литературных данных,

-эксперимент (посадка семян, обработка их соками, измерение проростков, наблюдение).

База исследований: МБОУ ООШ №21

Практическая значимость исследования:

- осуществление исследовательской деятельности;

- проведение просветительской деятельности среди учащихся в области применения сока  каланхоэ и алоэ как сильнейшего стимулятора прорастания семян.

- подготовка и распространение буклетов с рекомендациями по проращиванию семян овощных растений и  применению их лекарственных свойств .

Апробация: для исследования были взяты семена перца кустарникового («Костёр»),  гороха («Первенца») и фасоли («Посевной»).

Сроки выполнения: Опыт проводился в три этапа. (июнь; сентябрь; ноябрь)

III. Основная часть

В любом организме вырабатываются вещества, которые разносятся по телу, выполняя интегрирующую и координирующую функции. Обобщенно такие вещества называются химическими координаторами. В широком смысле к химическим координаторам относятся вещества попадающие в жидкости организма и участвующие в поддержании нормального состава внутренней среды. Особую группу химических координаторов составляют гормоны (от греч. возбуждаю, привожу в движение) определяющим является то, что гормон – сигнальная молекула, она не используется для других клеточных процессов и воспринимается клеткой именно как переносчик информации. Для передачи информации достаточно небольшого количества сигнальных молекул, поэтому гормоны действуют в очень низких концентрациях. Гормоны чаще всего вызывают существенные изменения функционирования клеток, тканей, органов, они нередко запускают определённые программы развития и способствуют их полной реализации. Например, пол (мужской или женский) двудомных растений определяется, в конечном итоге, как и у животных и человека соотношением определённых гормонов. Ещё один важный аспект гормональных систем регуляции – способность гормонов перемещаться из мест их биосинтеза к местам действия, т. е. к клеткам-мишеням. Таким образом, одни органы сигнализируют другим о своём состоянии и необходимости тех или иных координированных реакций. Эта координационная функция гормонов реализуется у позвоночных животных благодаря циркуляции крови, способной быстро перенести сигнальные молекулы от одних органов к другим. У растений нет кровеносной системы, зато имеются сосудистая система транспорта веществ из корня в побег(ксилема), а также система доставки из листьев питательных соединений в нуждающиеся в них органы (флоэма). Именно эти сосудистые системы транспорта обычно используются растениями для перемещения гормонов.

Как и у животных, гормональная система растений консервативна, т. е. имеет много общих черт у растений разных видов. У всех изученных растений обнаруживаются такие гормоны, как ауксины, цитокинины, гиббереллины, этилен, абсцизовая, жасмоновая, салициловая кислоты и др. По общему количеству типов гормонов растения существенно уступают высшим животным, однако каждый из гормонов растений многофункционален, т. е. влияет на многие стороны роста и развития растений. Меньшее количество гормонов у растений объясняется также тем, что разнообразие типов тканей у растений меньше, чем у животных. С другой стороны, у растений отсутствует аналог нервной системы, и это обусловливает особую важность для их жизнедеятельности систем химической регуляции, в первую очередь, гормональной.

Функционально гормоны растений (часто называемые фитогормонами) условно разделяют на гормоны-активаторы и гормоны-ингибиторы (гормоны стресса). Гормоны активаторы, как правило, вызывают усиление метаболизма клеток и ростовых процессов. К таким гормонам относятся, в первую очередь, ауксины и цитокинины, необходимые для роста клеток и клеточных делений, а также гиббереллины и брассиностероиды. Гормоны-ингибиторы действуют чаще всего в неблагоприятных условиях, они затормаживают процессы роста и способствуют развитию у растений тех или иных защитных реакций (стресс-адаптации). К таким гормонам относят этилен, абсцизовая кислота, жасмоновая и салициловая кислоты. Места синтеза и места действия у фитогормонов могут быть как различны так и схожи. Ауксины синтезируются главным образом, в верхушке побега и передвигаются вниз вплоть до кончика корня. Цитокинины, наоборот, синтезируются в основном в кончиках корней и перемещаются наверх вместе с током воды и минеральных веществ. Большинство фитогормонов используют для перемещения также флоэму, что позволяет им перемещаться как вверх, так и вниз по растению. Каждый из типов гормонов растений отличается характерным спектром действия.

Основным компонентом ауксина является индол-3-уксусная кислота (ИУК)

ИУК – один из  основных гормонов высших растений и вызывает самые разнообразные физиологические эффекты. Ауксин активирует деление и растяжение клеток, необходим для формирования сосудов и боковых корней, обладает аттрагирующим эффектом (способность притягивать питательные вещества). Обработка цветков некоторых видов растений (томаты, перец, табак, инжир, ежевика) ИУК может приводить к завязыванию плодов даже без опыления. Плоды, завязавшиеся у этих видов путём гормональной обработки без оплодотворения яйцеклетки, лишены семян. Таким образом, с помощью ауксина можно вызвать партенокарпию, или девственное оплодотворение.

Цитокинины получили своё название из - за способности стимулировать деление клеток (цитокинез). К специфическим эффектам цитокининов относятся стимуляция деления растительных клеток (в присутствии ауксина) образование побегов, а также задержка старения листьев.

В целом регуляция роста и развития растений происходит при взаимодействии нескольких фитогормонов, но особое значение имеют ауксины и цитокинины. Совместное участие этих двух фитогормонов необходимо для деления клеток, однако эти гормоны функционируют противоположно при регуляции роста боковых почек побега.

Алоэ древовидное  - это многолетнее травянистое растение, относящееся к семейству Асфоделовых. Стебли прямостоячие, ветвящиеся, внизу покрытые остатками влагалищ отмерших листьев. Достигает  60-80 см. в высоту. Листья довольно мясистые и сочные, растут  очередно, линейно-ланцетные, имеют заострённую верхушку и зубчатый край. Это цветущее растение. Его цветки беловато-зелёного цвета, с красным отгибом зубцов околоцветника. Околоцветник  простой, состоящий из шести лепестков, сростнолистный. Плод алоэ представляет собой коробочку.  Комнатное алоэ, часто выращиваемое как декоративное растение, цветёт очень редко или вообще не цветёт.  В диком виде растет  в  Южной  Африке, на Аравийском полуострове и острове Мадагаскар.  В России широко распространено в комнатной культуре, культивируется во влажных субтропиках в полевых условиях как однолетняя культура.  Широко используется как лекарственное растение.

Алоэ – исключительно неприхотливое растение, хорошо переносящее отсутствие влаги, солнечных лучей, жару и холод. Объясняется это наличием в его экстракте биогенных стимуляторов – веществ, образующихся в тканях алоэ при неблагоприятных условиях и противостоящих процессу гибели клеток самого растения. Установлена чёткая зависимость концентрации биостимулирующих веществ от фаз луны. Во время океанских приливов она наибольшая – некоторые вещества присутствуют в составе сока алоэ в период прилива в количестве, превышающем обычное более чем в 360 раз.

Химический состав алоэ изучен мало. В клетках алоэ древовидного обнаружено вещество, подавляющее рост раковых клеток, алоэ-эмодин способствует росту нормальных клеток и тканей, но не опухолевых образований. Изучая алоэ, академик В. П. Филатов открыл в тканях растений, находящихся на грани жизни и смерти, биогенные стимуляторы, которые влияют на рост и самовосстановление организма, уничтожают бактерии.

  В медицине алоэ используют как желчегонное, слабительное средство, для повышения гемоглобина и сопротивляемости организма, усиления процессов восстановления в пврежденных тканях. Алоэ лечит раны и язвы, ожоги и фурункулы, экземы и даже рак кожи. Сок алоэ успешно борется со многими микробами: стафилококком, стрептококком, дифтерийной, дизентерийной и брюшнотифозной палочкой. Алоэ используют при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, как желчегонное и слабительное, при поражениях кожных покровов, при глазных болезнях, туберкулезе и других легочных заболеваниях, при воспалении горла и гортани. При насморке закапывают в нос сок алоэ, при упадке сил пьют настойку из листьев с вином и медом. Водный настой используют для примочек при кожных заболеваниях. Сироп алоэ с железом - средство от малокровия. Экстрактом алоэ лечат последствия радиационных воздействий. Aloe vera используется в косметике для предупреждения появления морщин, при раздраженной и жирной коже. Присутствие алоэ в доме положительно влияет на энергетический тонус человека.

Другое не менее известное лекарственное растение – каланхоэ перистое. В народе его называют «домашний доктор», «комнатный женьшень», «дерево жизни».

Несмотря на то, что каланхоэ есть почти в каждом доме, его химический состав до сих пор изучен не полностью. Но даже эта небогатая информация о нем позволяет говорить о богатом содержании в растении полезных макро-и микроэлементов. В листьях каланхоэ содержится много алюминия, магния, кальция, меди, железа, силиция и марганца. В нем также много дубильных веществ, почти 0,05 % витаминов Р и С, 1,2 % полисахаридных веществ. Причем витамин Р довольно тесно связан с витамином С, так как он способствует его удержанию в организме.

Микроэлементами называют химические вещества, имеющие большую физиологическую значимость. Содержание этих элементов в организмах растений, животных и человека измеряется тысячными долями процента.

Каланхоэ богат алкалоидами, тритерпенами, гликозидами, стероидами и липидами. Листья содержат группу химических веществ, называемых буфадиенолидами, которые очень активны и вызвали интерес ученых. Они очень похожи по структуре и деятельности на два других сердечных гликозида - дигоксин и дигитоксин (препараты, используемые для клинического лечения застойной сердечной недостаточности и связанных с ней условий).

Каланхоэ, как продемонстрировали клинические исследования, обладает антибактериальной, противоопухолевой активностью, оказывает инсектицидное действие, могут использоваться для профилактики онкологических заболеваний.
Основные химические вещества, содержащиеся в каланхоэ
Арахидовая кислота, астрагалин, бета-амирин, бензеноиды, и др. Стебель, побеги и листья каланхоэ содержат 1,35–1,41% золы, в которой выявлен ряд микроэлементов — Mn, Zn, Mo, Cu, Cr, Al. Установлено, что каланхоэ обладает способностью избирательно накапливать такие химические элементы, как Zn, Mo, Cu, Se, Sr .

Описание проведенного эксперимента.

Проанализировав информацию о фитогормонах и изучив  состав и свойства сока алоэ и каланхоэ, я своим экспериментом постаралась доказать, что данные растения обладают биостимулирующим эффектом. Для своей работы мне потребовалось: 1 экземпляр растения алоэ (биологический возраст 7 лет) и 1 экземпляр растения каланхоэ (биологический возраст 5 лет).

Для исследования на первом этапе были использованы семена перца кустарникового.   Опыт проводился в июне 2013года. Для исследования в три лотка на влажную ткань были разложены по 30 семян перца, обработанные раствором сока алоэ ,  каланхоэ (в концентрации 1:5) и чистой водой.  Наблюдения проводились в течение недели за семенами и в течение трёх месяцев (июнь, июль, август) за проростками. В опыте учитывалось количество проросших семян, длина проростка и высота  молодого растения.

Результаты проведённых опытов представлены в таблице 1(приложение № 1)

Далее семена перца кустарникового были высажены в грунт, где также обрабатывались соком алоэ, каланхоэ  (1:5) и чистой водой.  Результаты полученной рассады представлены в таблице 2 (приложение 2)

Второй опыт был заложен в сентябре 2013года. Для исследования были взяты семена гороха «Первенец» ( по 20 шт. в трёх лотках) и семена огурца «Королевский урожай» ( по 20 шт. в трёх лотках). За семенами наблюдения проводились в течение 7 дней, семена обрабатывались в той же концентрации (1:5) и чистой водой. Результаты опыта:

• семена огурца «Королевский урожай» не проросли ни в одном из образцов;
• семена гороха «Первенец» имели хорошие зародышевые корешки, что дало возможность отследить всхожесть семян, представленных в таблице 3 (приложение 3)

После высадки пророщенных семян в грунт все образцы поливали чистой водой. Всхожесть семян составила 100%.  Уже на второй день появились первые всходы семян, обработанные каланхоэ и водой. Однако более крепкая и крупная рассада была получена из семян, обработанных соками алоэ и каланхоэ.

Третий опыт мы заложили в ноябре этого года на семенах фасоли «Посевной». Схема проведения опыта, концентрация соков алоэ и каланхоэ, а также сроки исследования те же.

Результаты проведённых исследований  представлены в таблице 4 (приложение 4)

IV. Выводы результатов исследования.

В результате анализа данных таблиц установлено, что лучшим стимулирующим эффектом обладает раствор сока каланхоэ в концентрации 1:5. Растения, выращенные из семян, обработанных соком алоэ и каланхоэ, обладали ускоренным ростом, мощной корневой системой, развитым стеблем и листьями. Но наибольший эффект достигнут после обработки растений раствором сока алоэ.

Эксперимент показал следующее:

1. Всхожесть семян, вымоченных в 20%-ом растворе сока каланхоэ составил 100%, в 20%-ом растворе сока алоэ -  95%.
2. Зародышевый корешок семян, вымоченных в соке каланхоэ, мощнее и длиннее, чем семян, обработанных соком алоэ и водой.
3. В соке алоэ содержатся вещества, которые способствуют усиленному росту растений во взрослом состоянии.

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. Свежевыжатый сок алоэ и каланхоэ является мощным биостимулятором роста.
2. Более эффективным  биостимулятором  в проращивании семян является сок каланхоэ.
3. Более эффективным  биостимулятором  роста растения, высаженного в грунт, является сок алоэ.

Рекомендации по использованию сока алоэ и каланхоэ:

1. С целью повышения урожайности сельскохозяйственных растений перед посевом следует замачивать семена в растворе сока каланхоэ.
2. С целью ускорения роста рассады, высаженной в грунт, следует использовать для полива раствор сока алоэ (1 – 5).
3. Рекомендую использовать в лечебных или косметических целях сок алоэ и каланхоэ.

Гормоны растений – это интригующая и быстро развивающаяся область научных исследований. Фитогормоны регулируют процессы роста, развития, цветения, клубнеобразования, покоя, прорастания семян растений; определяют общее строение надземной и корневой частей растений; влияют на урожай и устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Знание фундаментальных основ гормональной регуляции у растений помогает человеку управлять ростовыми характеристиками и устойчивостью растений.

В своей работе я изучала воздействие сока алоэ древовидного и каланхоэ перистого, в состав которого входят фитогормоны (биостимуляторы), влияющие на прорастание семян. Каждый из входящих в состав алоэ и каланхоэ компонентов играет важную роль, а все вместе они усиливают действие друг друга, образуя уникальную смесь – настоящее целебное питание для клеток и тканей.

В своём исследовании я получила конкретный и достоверный результат, доказав, что сок алоэ и каланхоэ является сильнейшим биостимулятором роста. Из семян перца я вырастила крепкие растения.

Результаты моего исследования имеют практическое значение: я предлагаю перед проращиванием обрабатывать семена соком каланхоэ, что сократит сроки всхожести семян.  А обрабатывать всходы соком алоэ, что ускорит рост, будет препятствовать развитию растительных болезней и повысит урожайность безвредно для здоровья человека.  

V. Использованная литература

1. М. Лацис, О. Сладкова. «Иллюстрированная энциклопедия комнатных растений». – М.: Эксмо, 2010
2. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. «Биология». М.: «Мир», 1990, т.2
3. Научно-популярный журнал: «Биология для школьников» 2012, №4
4. Журнал «Сады Сибири», №10
5. Комарова Г. В. «Каланхоэ и алоэ». – Донецк: Аст-сталкер,2008г.
6. Научно-методический журнал «Биология в школе», 2013, №8

VI. Дополнительные приложения

Приложение №1

Таблица 1

Семена перца кустарникового

Приложение 2

Таблица 2

Растения перца кустарникового

Приложение 3

Таблица 3

Семена гороха «Первенец»

Приложение 4

Таблица 4

Семена фасоли посевной

VII.  Аннотация

      «Изучение биогенных стимуляторов, содержащихся в соках каланхоэ и алоэ»

        Краткая аннотация работы.

          В данной работе исследуются свойства соков растений каланхоэ  и алоэ  как сильнейших стимуляторов роста.  А также даны рекомендации по использованию соков  каланхоэ  и алоэ в проращивании семян.