Оценка пригодности почвы для растений по плазмолизу в растительных клетках листа и корня проростков

Одним из важнейших показателей физико-химического состояния цитоплазмы является ее вязкость, так как она имеет большое приспособительное значение в жизни растений при изменении внешних факторов - температуры, водообеспеченности и т, д. Обезвоживание цитоплазмы естественным путем, например, при созревании семян или под действием концентрированных кислот и щелочей, увеличивает ее вязкость. Катионы кальция и алюминия, образуя дополнительные точки сцепления между отдельными молекулами белков цитоплазмы, повышают ее вязкость. Ионы калия увеличивают обводненность цитоплазмы, разжижая ее, снижают вязкость последней.

Вязкость цитоплазмы зависит также от видовых особенностей растения, характера экотипа, возраста органа и фазы развития растения. Она может быть различна в разных органах. В целом вязкость цитоплазмы тесно связана с жизнедеятельностью растений, поэтому она весьма лабильный показатель. Поэтому взяла для исследования появившиеся корешки семян, помещенные в разные почвенные вытяжки они имели разный плазмолиз, так выяснила различие почв исследуемых участков .

Имеется несколько методов определения вязкости цитоплазмы. Один из наиболее простых, наглядных способов - это определение ее вязкости по времени плазмолиза. Время плазмолиза - это промежуток времени от погружения клеток в гипертонический раствор до появления выпуклого плазмолиза более чем у половины клеток в поле зрения микроскопа. Время плазмолиза находится в прямой зависимости от вязкости цитоплазмы. Чем ниже вязкость цитоплазмы, тем легче она отстает от клеточной оболочки и переходит в вогнутый выпуклый плазмолиз, т. е. время плазмолиза меньше. В качестве объектов исследования взяла корешок кресс-салата, , а так же семена кресс-салата

Таблица 3. Время плазмолиза в корешках кресс-салата.

Плазмолиз. Отслаивание протоплазмы от клеточной стенки как следствие действия кислоты и SO. Корешок кресс-салата в областях, свободных от выхлопных газов, дает выпуклый плазмолиз, а в условиях загрязненного городского воздуха в течение всего года обнаруживает вогнутый плазмолиз.

Кусочек ткани корешка семени кресс-салата. исследуемого объекта поместила на предметное стекло в каплю воды и рассмотрела исходное состояние клеток. После этого исследуемый объект поместила в каплю растворов сахарозы и солей, согласно схеме исследования (в каждом варианте опыта берется новый эпидермис объекта исследования).

Отметила время погружения и через каждые 5 минут (4 раза) рассматривала объект в микроскоп и фиксировала степень (форму) плазмолиза (рис.12). Результаты исследования заносила в таблицу 1.

Если переход от вогнутого к выпуклому плазмолизу не происходит в течение длительного времени наблюдения (например, 20 мин), то отмечаю, что время плазмолиза данного объекта больше 20 мин.

Протоплазма растительной клетки при исследовании установлено наличие трех слоев с различными свойствами: наружный - плазмалемма, внутренний, граничащий с вакуолей, - тонопласт и залегающая между ними толща плазмы - мезоплазмаЦель опыта в установлении проницаемости структурных слоев протопласта для проникновения растворов , содержащих вещества , вызывающих колпачковый плазмолиз.

Объекты исследования - эпидермис окрашенных растений ( проросшие корешки кресс-салата.). Реактивы - растворы:NaCl, глюкозы.

Рис 12. Последовательные стадии плазмолиза:

1 - тургор клетка, 2 - общее сокращение объема клетки; 3 - уголковый плазмолиз, 4 - вогнутый плазмолиз, 5 -выпуклый плазмолиз

Эозина

Схема исследования :

1. Срез корешка проросшего семени кресс-салата в воде (контроль - исходная форма).

2. Срез корешка проросшего семени кресс-салат в 1М Na Cl

3. Срез корешка проросшего семени кресс-салата в водной вытяжке 1 участка.

4. Срез корешка проросшего семени в водной вытяжке 2 участка.

В 5 - 10 мл стеклянные сосудики (бюксы или др.) наливают по 1-3 мл воды или раствор, согласно схеме исследования. Помещают в них плоскостные срезы эпидермиса выпуклой стороны чешуи окрашенного лука. Через 1-1,5 часа просматривают срез под микрокопом.

Вследствие того, что взятые растворы содержат много солей, во всех клетках наблюдается сильный плазмолиз.

В одном из вариантов исследования со стороны поперечных стенок плазма имеет вид колпачков. Ядро также сильно увеличено. Увеличение объема плазмы и ядра - следствие набухания плазмы, которое вызвано прониканием катионов через плазмалемму в мезоплазму. Между тем через тонопласт эти катионы не проникают, о чем можно заключить по отсутствию увеличения объема вакуоли.

Следовательно, данный опыт доказывает различную проницаемость наружного и внутреннего пограничных слоев плазмы. Результаты наблюдения занесите в табл. 2.

Таблица 2. Наличие плазмолиза в корешках проросшего семени кресс-салата.

О непроницаемости тонопласта для определенных катионов можно наблюдать и на основе метода обнаружения тонопласта по де-Фризу.

Схема исследования Б:

Срез корешка проросшего семени кресс-салата в капле эозина - индикатор- контроль; Срез корешка проросшего семени кресс-салата в капле 1М NaCl + каплю эозина. Срез корешка проросшего семени кресс-салата в капле +каплю эозина.

Методика исследования.

Срез корешка проросшего семени кресс-салата помещают на предметном стекле в каплю растворов, согласно схеме исследования Б. Через 3-5 мин начинают наблюдения под микроскопом. Хорошо заметно уменьшение объема вакуоли в одном из вариантов. Вначале плазма окружает вакуолю тонким слоем, но очень быстро начинается набухание плазмы, а затем отмирание плазмы и ядра, вызванные действием катиона и эозина, которые проникли в мезоплазму. Участки отмершей плазмы, окрашенные в ярко-розовый цвет, хорошо заметны. Так же, как в предыдущем опыте, в течение длительного времени вакуоля остается сокращенной и неокрашенной в розовый цвет. Следовательно, ни катион, ни эозин не проникают через тонопласт и вакуолю.

Таблица 3 Проницаемость структур растительной клетки для катионов + эозина и почвенных вытяжек 2 участков.

Определение жизнеспособности семян по окрашиванию цитоплазмы

А. Метод Нелюбова для двудольных культур

Б. Метод Иванова для однодольных культур.

Объекты исследования - семена кресс - салата.

Схема исследований.

1. Из семян, замоченных в воде и выдержанных при комнатной температуре или в термостате согласно методике исследования, берут 5-10 шт. и помещают в пробирку с 3-5 мл воды. Пробирку с семенами опускают в кипящую водяную баню на 2-3 мин. - контроль.

2. Семена замочены и выдержаны согласно методике исследования, помещают в почвенную вытяжку на 60 минут.

Этим методом устанавливают жизнеспособность семян кресс - салата. Берут 10.семян кресс-салата15 семян , предварительно намачивают в течение 18 ч при 20 °С, освобождают от семенной оболочки, помещают в 0,2 %-й раствор индиго-кармина на 2- 3 ч при 30 °С. Затем краску сливают, промывают семена водой и устанавливают их жизнеспособность.

Семена с неокрашенными корешками и слабо окрашенными семядолями относят к жизнеспособным объектам. Семена с полностью окрашенными корешками и семядолями признают нежизнеспособными.

Метод Иванова.

Для определения берут десять зерновок пшеницы, предварительно намачивают в воде в течение 10 ч при комнатной температуре, разрезают бритвой вдоль бороздки пополам и помещают на 15 мин в 0,2 %- раствор кислого фуксина или 0,1%-й раствор индигокармина, налитый в стаканчик или бюкс. Краску сливают, промывают семена водой, размещают пинцетом в чашке Петри или на фильтровальной бумаге и определяют жизнеспособность. У жизнеспособных семян зародыши не окрашены, у мертвых или сильно поврежденных окрашены более или менее интенсивно.

Семена предварительно прорастила в водной почвенной вытяжке и сравнила с модельными образцами, получив различия в окраске корешков.

По результатам исследований сделала выводы о годности семян для посева, если известно, что жизнеспособность семян должна быть не ниже, чем для тыквенных - 95-98 %, бобовых и зерновых - 90-95 %.

Пророщенные жизнеспособные семена в водной почвенной вытяжке показали, что они потеряли свою жизнеспособность находясь в водной почвенной вытяжке, которая видимо имеет определенную степень загрязнения. Качественный анализ почвы укажет на конкретные вещества ,которые вызвали изменение степени жизнеспособности семян, и можно будет дать точное заключение о загрязнении данного участка почв.

Формула для вычисления жизнеспособности семян, %:

ЖСС = а-100/в,

где % ЖСС - процент жизнеспособности семян,

а - число семян, у которых зародыш (у злаков), корешок и семядоли (двудольные) не окрашены;

в - общее число семян, взятых для анализа на жизнедеятельность.

Характеристика жизнеспособности семян

При продолжающемся плазмолизе длительное время, клетка погибает..

H2O Pb(NO3)2

FeCl3 CuCl2

CoCl2 CH3COOCd

Предполагаю провести еще и биохимический анализ трав ,растущих на исследуемом участке с помощью спектрофотометра. Для этого необходимо произвести с определенной единообразной частотой (т. е. через равные промежутки) сбор образцов различных видов растений для последующего анализа

Анализы целесообразно построить так, чтобы иметь дифференцированные для различных органов одного и того же вида, так как накопление индиката в них различно. Биогеохимические методы часто позволяют выявить виды-концентраторы, т. е. виды, способные к накоплению определенных элементов в тканях, а также связать это накопление с морфологическими аномалиями. Но такие анализы мне будут под силу только с началом изучения химии и физики. Пока только планы.

Вывод

В ходе работы выяснилось , что проросшие корешки кресс-салата показали на наличие загрязнений в почве исследуемых участков. Плазмолиз в корешках кресс-салата , проходящий в определенный интервал времени дает возможность утверждать , что почвы содержат такое количество солей, которое не совместимо с понятием плодородие. Поэтому на участке ….. так мало растений. Работа продолжается.

Список литературы

1.МуравьевА.Г., Каррыев Б.Б.,Ляндзберг А.Р. Оценка экологического состояния почвы.Практическое руководство.\Под ред.к.х.н. А.Г.Муравьева. Изд.2-е, переб. И дополн,-СПб.: Крисмас+,2008.-216с.,ил.

Генкель П.А. Физиология растений. - М.: Просвещение, 1970.

2. Рубин Б.А. Большой практикум по физиологии растений. - М.: Высшая школа, 1978.

3. Федорова А.И. Практикум по экологии окружающей среды. - М.: Владос, 2001.

4. Викторов С. В., Ремезова Г. Л. Индикационная геоботаника: Учеб. пособие. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. - 168 с. - ISBN 5-211- 00147

5.Ларин И. В. Определение почв и сельскохозяйственных угодий по растительному покрову. М., 1953.

6.Миркин Б. М. Теоретические основы современной фитоценологии. М.,. 1985.

7.РаменскийЛ.Г.и др. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М., 1956.

8.Федоров Б. В. Определение степени засоления почвы по растительному покрову. Ташкент, 1964.

9.http://belagrobiznes.ru/agroekologiya/agroekologicheskij-monitoring/627-biotestirovanie-pochvy Биотестирование почв.

Размещено на Allbest.ru