Действие пониженных температур на рост и развитие томата
творческая работа учащихся по биологии на тему

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1 С.СРЕДНЯЯ ЕЛЮЗАНЬ

Районная научно-практическая конференция

       школьников   «Старт в науку»

                       Секция «Биология»

Действие пониженных температур

 на рост и развитие  томата

                                                                      Выполнил :

                                                                       ученик 8-в класса

                                                                       Бибарсов Рашид

                                                                       Руководитель:    

                                                                       учитель биологии

                                                                       Бикмаева М.З.

                                          Февраль 2015 года

Содержание

     Глава 1.  Введение…………………………………………….….3

Глава 2.  Обзор литературы ………………………….…………4-5

Глава 3.  Экспериментальная часть ……….………………….…6

               3.1.   Объект и методы исследования………..………….…6

               3.2.   Устойчивость прорастающих семян

                         к стрессу……………………….………………. .…7-8

              3.3. Устойчивость как показатель физиологических

                      процессов растений ………………..……………….…9

              3.4.  Дальнейшие исследования. Продуктивность как

                      показатель физиологического состояния

                      растений………………………………………....…...…10      

Глава 4. Заключение………………………………………………11

Литература ………………………………………………….….….12

     Приложения

Глава1.  ВВЕДЕНИЕ

    В последнее время в физиологии растений большое внимание уделяется проблеме стресса. Этот вопрос является актуальным, так как теория стресса у растений находится еще в стадии становления

   В середине 30-х годов XX века канадский ученый Селье обнаружил, что при действии на организмы разнообразных раздражителей наблюдаются не только специфические изменения, характерные для данного воздействия, но и специфическая реакция, направленная на сохранение постоянства внутренней среды. В ответ на воздействие на семена какого-либо стрессора отмечаются биохимические изменения, выраженные в повышении в семенах свободного пролина, что указывает на повышенный уровень метаболизма.

    Целью работы было выявление зависимости роста растений томата с развитием стрессовой реакции у прорастающих семян.

   Задачи:

- проанализировать литературу по данному вопросу;

- обобщить теоретические и практические сведения;

- провести эксперимент.

  Для достижения поставленной цели использовались следующие методы: библиографический, метод анализа и синтеза, эксперимент.

    Практическая ценность работы заключается в прогнозировании устойчивости к разным стрессорам ( к низким температурам).

  Путем акклимации организмов можно повысить устойчивость растений к низким температурам в ходе онтогенеза. Этому способствуют повторяющиеся в невысоких дозах стрессовые воздействия, к которым проводится закалка.

При акклимации растения проходят фазу эустресса, во время действия которого закладываются механизмы адаптации.

  Положительный эффект достигается в определенных границах воздействий, когда растения находятся в фазе адаптации, но никак истощения.

Глава 2.  ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

    Теория эволюции Ч.Дарвина доказала единство происхождения всего мира организмов, т.е. микроорганизмов, растений, животных и грибов. В работах Дарвина наметились два направления : 1)общность многих функций у растений и животных и 2) специальные приспособления и особенности животных и растений к окружающим условиям. Казалось бы, оба эти направления должны были получить одинаковое право на развитие. Однако мысль исследователей пошла главным образом в первом направлении.

  В середине 30-х годов XX века канадский ученый Г.Селье ввел в медицину понятие «стресс» (от англ. Stress  - напряжение). По Селье, стресс – это совокупность всех неспецифических изменений, возникающих в организме под влиянием разнообразных раздражителей (физических, биологических, химических). Согласно концепции о стрессе , в ответ на сильное неблагоприятное воздействие в организме индицируются неспецифические реакции, сопровождающиеся перестройкой защитных систем во времени – адаптационный синдром. В нем выделяется 3 стадии: реакция тревоги – первоначальная реакция, сопровождающаяся процессами катаболизма, затем наступает стадия адаптации, которая , наоборот, характеризуется активизацией синтетических процессов, однако при продолжающемся повреждающемся действии стрессора наступает стадия истощения, в которой теряется достигнутая адаптация и сопротивляемость падает ниже нормы, что, вероятно, связано с существованием порога приспособительной силы.

                     I                                       II                                     III

        Реакция растения

         Продолжительность действия неблагоприятного фактора

Рис. 1.  Фазы стресса: I-реакция тревоги,  II  - стадия адаптации,    

                                    III- стадия истощения.

Теплолюбивые растения страдают даже при положительных пониженных температурах. Реакцией на пониженные температуры являются некротические пятна на листьях и их увядание. Понижение положительных температур приводит к повреждению мембран и увеличению их проницаемости

Каждое конкретное растение обладает способностью адаптироваться к этим условиям только в пределах, обусловленных его генотипом. Чем выше способность растения изменять метаболизм (обмен веществ) в соответствии с изменяющимися условиями, тем шире норма его реакции и лучше способность к адаптации. Как правило, несильные и кратковременные изменения факторов внешней среды не приводят к существенным нарушениям в жизнедеятельности растения. Однако резкие и длительные воздействия приводят к нарушению многих функций, а часто и к его гибели.

Таким образом, физиологичекий стресс может повышать общие адаптационные механизмы растительного организма и способствовать его преадаптации к другим возможным стрессовым воздействиям.

Наиболее яркий пример  сопряженной устойчивости– это предпосевное закаливание растений .

           Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

                          3. 1 .Объект и методы исследования

  Исследования проводились на семенах и растениях томата (сорт       Красные щечки), выращенных на базе МБОУ СОШ № 1 с.Средняя Елюзань (Приложение 1).  Выбор объекта обусловлен тем, что томат пользуется большой популярностью из-за ценных питательных и диетических качеств. Его возделывают в открытом грунте, под пленочными укрытиями, в теплицах, на балконах и даже в комнатах на подоконниках.

    Задачей настоящего исследования явилось выявление адаптации у прорастающих семян к действию пониженных температур.

В сложных условиях климата Средней полосы России большинство огородных культур приходится выращивать из рассады. Для выращивания рассады хорошего качества и получения высокого урожая следует использовать семена, которые обладают сильными посевными свойствами. Поэтому необходимо надлежащим образом подготовить их перед посевом. Обычно семена многих овощных культур сохраняют свои посевные качества на срок 2-9 лет, но высокий урожай чаще всего дают семена первого года хранения. В этом ряду особняком стоят семена огурцов, они даже при 5-6-летнем хранении могут приносить хороший урожай.

Предпосевная подготовка полезна тем, что она придает семенам овощных культур стойкость в сложных условиях окружающей среды, усиливает их посевные качества, повышает всхожесть и значительно увеличивает урожайность.

        3.2. Устойчивость прорастающих семян  к  стрессу

   Перед исследованием семена замачивали на 6 часов (Приложение 2).  

Для изучения действия пониженных температур, семена разделили на 2 группы и подвергли действию различных температур.

1 группу(контроль) подвергли воздействию температуры в + 20 0 С , а вторую (опыт) – воздействию пониженных температур  -  в -3 0 С. Вторую группу семян поместили в холодильник только на 12 часов, так как при длительном воздействии пониженных температур может наступить фаза истощения                 ( Приложение 3).

   Семена высеивались в 2-х ящиках для рассады.

  1 ящик - контроль;

  2 ящик –семена, обработанные пониженной температурой (Приложение 4).            

     При благоприятных температурных условиях и наличии влаги семена прорастают через 3-4 сутки (Приложение 5).

Таблица 1. Влияние пониженных температур на длину побега и площадь листьев растений томатов в период появления первых настоящих листьев.

 Первый настоящий лист появляется обычно через 6-10 суток после всходов, последующие 3-4листа – еще через 5-6 суток (Приложение 6), в дальнейшем каждый новый лист образуется через 3-5 суток. Продолжительность периода от всходов до цветения 50-70 суток.

Таблица 2. Влияние пониженных температур на длину побега и площадь листьев растений томатов в период появления последующих 3-4-х листьев.

Из графика видно, что предобработка семян вызвала изменения высоты растений томатов не намного, но способствовала предадаптации семян к пониженным температурам.  Одновременно с изменением высоты исследуемых растений отмечено изменение ассимилирующей поверхности проростков (Приложение 7).

Итак, закалка придает семенам томатов теплостойкость, а полученная из них рассада взойдет намного быстрее.

3.3. УСТОЙЧИВОСТЬ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАСТЕНИЙ

Реакции растения на изменившиеся условия среды обязательно связаны с изменением его физиологических и биохимических процессов. Эти процессы сложны и часто взаимозависимы. Не будем вдаваться в их суть, отметим лишь важные для нас моменты. Важнейшей реакцией клеток на действие стрессоров является синтез особых белков. Стрессовые белки синтезируются в растениях в ответ на различные воздействия: повышенные и пониженные температуры, обезвоживание, высокие концентрации солей, действие тяжелых металлов, вредителей, а также при ранениях и ультрафиолетовой радиации. В настоящее время обнаружено, что при каждом из этих стрессов синтезируются как общие, так и специальные для каждого из них белки. Выяснилось, что уже через 15 мин после начала воздействия стресс-фактора (например, теплового) в клетках обнаруживаются стрессовые белки. Стрессовые белки разнообразны и образуют группы высокомолекулярных и низкомолекулярных белков. Защитная роль стрессовых белков в растении подтверждается фактами гибели клетки при введении ингибиторов (блокираторов) синтеза белка в период действия стрессора.

           3. 4.  ДАЛЬНЕЙШИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Продуктивность как показатель физиологического  состояния растений

Предобработка семян пониженными температурами оказала влияние на морфофизиологические показатели. А весной, посадив растения в открытый грунт,  мы изучим влияние пониженных температур на развитие генеративных органов и продуктивность растений томата.

 Можно предположить, что  продуктивность томатов, обработанные низкими температурами будут наиболее продуктивными, ведь ростовая функция является одним из важных слагаемых репродукционного процесса. Одновременно с изменением высоты исследуемых растений отмечено изменение ассимилирующей поверхности проростков. А более развитые и высокорослые растения образуют большее число соцветий, увеличивая потенциал плодообразования, что в дальнейшем отражается на продуктивности растений.

Таблица №.Влияние пониженных температур на продуктивность растений томата

В данное время мы закаливаем рассаду - временно понижая температуру в помещении. Так в первую неделю после появления всходов поддерживаем температуру 16-18°С днем и 15-16°С ночью. Рассаду, подвергнувшуюся закалке, узнать очень просто. Ее внешний вид отличается от незакаленных экземпляров более темным цветом и толстым стеблем, имеющим короткие междоузлия.

       Глава 4  .   ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    1. Клетки стрессоустойчивых растений в процессе адаптации быстрее перестраивают направление и скорость метаболических реакций так, чтобы быстрее вырабатывать необходимые вещества. Здоровые растения, в отличие от больных, также легче переносят стресс и адаптируются к изменившимся условиям.

2. Для того, чтобы растения лучше противостояли весенним возвратам холодов, рекомендуется набухшие семена закаливать с помощью низких температур.

3. Закаливание рассады необходимо делать с целью снижения риска повреждения растения низкими температурами. Закаливание проводят в два этапа: сначала закаливают сеянцы, а затем рассаду.

4. Закаливание сдвигает на две недели срок плодоношения, но рассада получается более устойчивая к неблагоприятным условиям окружающей среды.

                                   Литература

1. Генкель П.А., Кушниренко С.В. Хладостойкость растений и термические способы ее повышения. «Наука», 1996.

2. Дмитриев А.М., Страцкевич Л.К. Стимуляция роста растений. Минск, 1986.

3. Полевой В.В., Физиология растений. М.;Высшая школа, 1989.

4. Сад и огород. Энциклопедический словарь .М.:Научное издательство, 2001 .

5. Якушкина Н.И. Физиология растений. М.:Просвещение, 1993.