Тема «Рост и развитие растений»

Практическая работа № 1.
Биологический контроль за ростом и развитием растений
(по Куперман)

Материалы и оборудование:1) проростки злаковых растений; 2) бинокулярная лупа; 3) препаровальные иглы (2 шт.); 4) предметное стекло.

У одно- и двулетних растений выделяют 12 последовательных этапов органообразования (органогенез). Показано, что, воздействуя на определенные этапы органогенеза температурой, освещенностью, изменяя режим водного питания, можно изменить число междоузлий, строение цветка и другие важные признаки у злаков.

Этапы органогенеза в онтогенезе высших растений

Фенологическими наблюдениями регистрируются основные фазы роста и развития растений, но они не отражают всего хода формирования органов растений, всех сложных органообразовательных процессов, протекающих в межфазные периоды. Установлено, что формирование каждого органа, как и растения в целом, проходит этапами. На каждом из этапов органогенеза происходит формирование характерных для данного этапа одноименных органов.

I этап органогенеза проходит в недифференцированном конусе нарастания. При прорастании семени либо в начале развития вегетативной почки конус нарастания несколько увеличивается в размерах и имеет вид небольшой округлой выпуклости. На этом этапе в конусе нарастания, морфологически еще не дифференцированном, идут активные процессы анатомической дифференциации первичной меристемы на основные ткани будущего стебля и листьев. У основания конуса нарастания можно различить зародышевые листья.

II этап характеризуется дифференциацией конуса нарастания на узлы и укороченные междоузлия зачаточного стебля, а также формированием листовых зачатков. В пазухах листовых валиков закладываются точки роста боковых побегов. На каждом побеге дифференцируется относительно определенное для того или иного сорта число узлов, междоузлий
и листовых валиков. На этом этапе частично предопределяется типичная форма растения и возможные отклонения в строении растения в целом.

III этап характеризуется вытягиванием и сегментацией конуса нарастания — зачаточной оси соцветия. Идет процесс закладки и дифференциации оси соцветия.

IV этап характеризуется формированием боковых осей, так называемых лопастей соцветия, зачаточных веточек соцветия или колосковых бугорков у злаков.

V этап — формирование цветков. Определяется число цветковых бугорков в каждом колоске. Цветковые бугорки дифференцируются сначала на чашечку и венчик, а затем образуются генеративные бугорки (будущие тычинки и пестики).

VI этап — формирование пыльниковых мешков и завязи пестика, материнских клеток пыльцы.

VII этап характеризуется завершением процесса формирования пыльцы.

VIII этап — выметывание, выколашивание, что совпадает с одноименной фазой, обычно регистрируемой фенологическими наблюдениями.

IX этап — период цветения, оплодотворения, образования зиготы.

X этап — формирование плодов и семян.

XI этап — накопление питательных веществ в плодах и семенах.

XII этап — превращение накопленных в плодах и семенах питательных веществ в запасные вещества.

Ход работы

Проведение биологического контроля складывается из следующих работ:

1. Выбор растений для анализа и взятия проб.

2. Регистрация пробы.

3. Описание растений и измерение их органов.

4. Определение этапа органогенеза.

5. Документация и анализ хода органогенеза.

Для биологического контроля берутся растения, состояние которых
и фаза роста являются типичными для данного поля и отражают состояние большинства растений. Если наблюдения ведутся за яровыми, пробы берутся через день, начиная с прорастания семян и до наступления V этапа органогенеза; на VI—IX этапах органогенеза пробы берутся ежедневно, на X—XII этапах интервалы составляют 3—5 дней. Каждую пробу снабжают этикеткой, в которой указываются дата взятия пробы, сорт (вид), варианты опыта и т. д.

Определение этапов органогенеза

Для того чтобы определить этап органогенеза, конус нарастания необходимо отпрепарировать. У злаков, находящихся в фазе кущения (на I—III этапах), конус нарастания помещается вблизи узла кущения. Перед препарированием у самого основания стебля подрезают листья, которые затем удаляют. На первых этапах органогенеза размеры всего конуса нарастания колеблются от долей миллиметра до 15—20 мм. Зачатки последних (верхних) листьев также очень малы. Поэтому окончательное препарирование конуса нарастания приходится производить при увеличении (бинокулярная лупа). Для определения этапа органогенеза в начале развития растения (I—IV этапы) при быстром просмотре достаточно отпрепарированный конус нарастания поместить на сухое предметное стекло и без покровного стекла рассматривать при малых увеличениях.

При переходе злаков к стеблеванию конус нарастания у них находится над самым верхним узлом побега, и листья в этом случае подрезают именно здесь. С наступлением V этапа органогенеза производится уже более дробное препарирование самого конуса нарастания. Поместив его на предметном стекле под лупой и придерживая у основания одной препаровальной иглой, другой отделяют один, наиболее развитый, зачаточный цветок, раздвигают или удаляют его покровы иглой и определяют степень дифференциации тычинок и пестика. Для определения этапов дифференциации пыльцы выделенные из цветка пыльники (тычинки) погружают в каплю жидкой среды на предметное стекло и накрывают покровным стеклом. При легком надавливании иглой на покровное стекло пыльники лопаются и генеративная ткань высвобождается в среду.

Каждый этап органогенеза зарисовывается в рабочей тетради. По окончании работы на основе имеющихся рисунков составляется схема прохождения всех XII этапов органогенеза.

Практическая работа № 2.
Движения растений. Настии

Растительный организм обладает способностью к определенной ориентировке своих органов в пространстве. Реагируя на внешние воздействия, растения меняют ориентировку органов.

Ростовые движения бывают двух типов: тропические движения, или тропизмы, — движения, вызванные односторонним воздействием какого-либо фактора внешней среды (света, силы земного притяжения и др.); настические движения, или настии, — движения, вызванные общим диффузным изменением какого-либо фактора (света, температуры).

Задание

1. Выявить растения, для которых характерны термонастии, фотонастии и никтинастии.

2. Провести наблюдения, сделать выводы.

Список литературы

Основная

1. Викторов, Д. П. Малый практикум по физиологии растений / Д. П. Викторов. — М. : Высш. шк., 1983. —135 с.

2. Гродзинский, А. М. Краткий справочник по физиологии растений / А. М. Грод-зинский, Д. М. Гродзинский. — Киев : Наукова думка, 1973. —592 с.

3. Полевой, В. В. Физиология растений : учеб. для биол. спец. вузов / В. В. Полевой. — М. : Высш. шк., 1989. — 464 с.

4. Практикум по физиологии растений : учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / И. В. Плотникова, Е. А. Живухина, О. Б. Михалевская [и др.] ; под ред. В. Б. Иванова. — М. : Изд. центр «Академия», 2001, — 144 с.

5. Рубин, Б. А. Курс физиологии растений / Б. А. Рубин. — М. : Высш. шк., 1971. — 672 с.

6. Якушкина, Н. И. Физиология растений : учеб. для студентов вузов, обучающихся по спец. 032400 «Биология» / Н. И. Якушкина, Е. Ю. Бахтенко. — М. : ВЛАДОС, 2005. — 463 с.

Дополнительная

1. Дибберт, Э. Физиология растений / Э. Дилберт. — М. : Мир, 1976.

2. Максимов, Н. А. Краткий курс физиологии растений / Н. А. Максимов. — М. : Сельхозгиз, 1958.

3. Беликов, П. С. Физиология растений / П. С. Беликов, Г. А. Дмитриева. — М. : Изд-во Российского ун-та дружбы народов, 1992.

4. Жолкевич, В. Н. Водный обмен растений / В. Н. Жолкевич [и др.] — М. : Наука, 1989.

5. Иванов, В. Б. Клеточные основы роста растений / В. Б. Иванов. — М. : Наука, 1974.