Тема «Минеральное питание растений»

Практическая работа № 1.
Значение различных элементов для растений

Задание: изучить значение различных минеральных элементов для роста гриба аспергилла.

Материалы и оборудование: весы, термостат, ватные пробки, фильтры, пять колб по 100 см³, пробирки, пипетка, два стакана, воронка, минеральные соли, сахароза, органическая кислота (лимонная), культура гриба аспергилла, выращенная на кусочках картофеля или хлеба в течение 3—4 дней.

Ход работы

1. Вырастить гриб на питательных смесях.

Установлено, что аспергилл предъявляет к условиям минерального питания примерно такие же требования, как высшие растения. Из минеральных элементов гриб не нуждается только в кальции. Питательные смеси готовят в колбах на 100 см³ и составляют по определенной схеме (табл. 1). Нумерация колб соответствует нумерации вариантов опыта. Внизу записывают результаты опыта.

Таблица 1

Схема составления питательных смесей

Лимонную кислоту добавляют для создания кислой среды, благоприятной для аспергилла, но подавляющей развитие других микроорганизмов.

2. В пробирку или колбочку налить стерильную воду и поместить
в нее мицелий гриба, взятый стерильной петлей, размешать содержимое вращением между пальцами или ладонями.

Полученную суспензию внести стерильной пипеткой во все колбы.

Закрыть колбы ватными пробками и поставить в термостат при температуре 30—35 °С. Наблюдение провести через неделю.

Сущность опыта заключается в том, что, определяя массу мицелия гриба, выращенного на различных питательных смесях, можно узнать его потребность в отдельных элементах.

3. Произвести взвешивание. Для этого взять два чистых стакана, одну воронку и несколько одинаковых бумажных фильтров. Взвесить один стакан (№ 1) с воронкой и фильтром и записать массу. Затем поставить воронку в другой стакан (№ 2), перенести на фильтр мицелий гриба из первой колбы, промыть водой и после стенания воды перенести воронку обратно в стакан № 1. Снова произвести взвешивание. Ясно, что результат будет больше, так как добавился мицелий гриба.

Вычесть из второго результата первый и узнать массу мицелия гриба. Так поступить со всеми колбами.

4. Записать результаты наблюдения.

Таким образом, будет установлено, как влияет отсутствие N, Р, К
и всех элементов минерального питания на развитие мицелия гриба.

Практическая работа № 2.

Определение общей и рабочей поверхности корней

Материалы и оборудование: 1) растения с корневой системой;
2) 0,0002 н. раствор метиленовой синей (64 мг в 1 л дистиллированной воды); 3) дистиллированная вода; 4) салфетка; 5) бюретки с воронками
(2 шт.); 6) стаканы стеклянные (3 шт.); 7) чистые сухие колбочки (4 шт.); 8) пипетка градуированная на 2—5 мл; 9) ФЭК; 10) кристаллизатор;
11) фильтровальная бумага; 12) карандаш по стеклу.

Способ определения поверхности корней, предложенный Д. А. Сабининым и И. И. Колосовым, основан на представлении об адсорбционном характере начального этапа поглощения веществ корнями растений.

Растительные клетки имеют свободное пространство — межфибриллярные и межмицеллярные поры в стенках, доступные для свободной диффузии растворенных веществ. При погружении корней в какой-либо раствор происходит его диффузия по свободному пространству периферических клеток и адсорбция молекул и ионов, как на наружной поверхности клеток, так и на стенках пор. Если допустить, что при этом поверхность равномерно покрывается мономолекулярным слоем адсорбируемого вещества, то можно определить размеры адсорбирующей поверхности.

В качестве адсорбируемого вещества служит метиленовая синяя, поглощение которой можно точно определить колориметрически по изменению ее концентрации. При этом известно, что 1 мг метиленовой синей при мономолекулярной адсорбции покрывает 1,1 м² поверхности адсорбента.

При погружении корней в раствор метиленовой синей она через
1,5—2 мин появляется внутри первого слоя клеток. Колосов установил, что при двухкратном полутораминутном погружении корневой системы
в 0,0002 н. раствор метиленовой синей происходит адсорбционное насыщение как деятельной, так и недеятельной поверхности корневой системы. Деятельная, или рабочая, часть корневой системы поглощает питательные вещества из почвы, снабжая ими надземные органы; недеятельная часть покрыта пробковой тканью и способна только к адсорбции растворенных веществ. После достижения адсорбционного насыщения клетки деятельной части корня поглощают адсорбированные ранее вещества, освобождая места для дальнейшей адсорбции.

Следовательно, общую адсорбирующую поверхность корней можно определить по изменению концентрации метиленовой синей при первых двух полутораминутных погружениях, а рабочую поверхность — по уменьшению количества краски в растворе при третьем погружении.

Ход работы

Налить из бюретки в три стакана одинаковое количество 0,0002 н. раст-вора метиленовой синей. Объем раствора в стакане должен быть в 10 раз больше объема корневой системы. Стаканы необходимо пронумеровать. Записать объем налитого раствора в таблицу.

Корни, извлеченные из сосуда с водой, осторожно обсушить фильтровальной бумагой, последовательно погрузить в каждый из трех стаканов
с метиленовой синей на 1,5 мин. При этом растворы необходимо перемешивать, осторожно поворачивая корни.

Определить при помощи ФЭКа концентрацию метиленовой синей
в стаканах после пребывания в них корней, используя в качестве стандартного раствора исходный раствор метиленовой синей, разбавленный
в 10 раз (1 часть раствора + 9 частей дистиллированной воды). Опытные растворы также необходимо развести в 10 раз. Готовить разбавленные растворы следует в чистых сухих пронумерованных колбах.

Определить концентрацию растворов на фотоэлектро-колориметре.

При использовании ФЭКа необходимо построить калибровочный график. Для этого в сухих колбах готовят серию (не менее четырех) разведений стандартного раствора и колориметрируют. На миллиметровой бумаге вычерчивают систему координат, откладывая по оси абсцисс концентрацию растворов, а по оси ординат — показания колориметра (оптическую плотность). Если растворы приготовлены точно, то все точки окажутся лежащими на одной прямой, которую и вычерчивают.

Для определения концентрации испытуемого раствора найти на оси ординат соответствующую точку, провести от нее горизонтальную линию до пересечения с графиком и опустить перпендикуляр на ось абсцисс.

Результаты колориметрирования записать в таблицу:

Расчет поверхности корня. Умножая объем раствора в стакане на концентрацию соответствующего раствора, вычислить количество метиленовой синей до и после погружения корней, а по разности полученных величин — количество краски, адсорбированной корневой системой. Поглощение метиленовой синей в первых двух стаканах характеризует общую адсорбирующую поверхность корня, поглощение в третьем стакане — рабочую поверхность.

Умножая количество миллиграммов поглощенной метиленовой синей на 1,1, получаем величину поверхности в квадратных метрах. Полученные данные занести в таблицу: