1455
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
ФИЗИОЛОГИЯ
РАСТЕНИЙ
Методические указания к лабораторным занятиям для студентов II курса лесохозяйственного факультета, обучающихся по специальностям 260400 - «Лесное хозяйство» и 260500 - «Садово-парковое и ландшафтное строительство».
Часть I
Воронеж 2002
2
УДК 581.1
Физиология растений: Методические указания к лабораторным занятиям для студентов II курса лесохозяйственного факультета по специальностям 260400 - «Лесное хозяйство» и 260500- «Садово-парковое и ландшафтное строительство» - Часть I / В.Т. Попова, О.М. Корчагин – Воронеж, 2002.- 30 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежской государственной лесотехнической академии
Рецензент заведующий кафедрой физиологии и биохимии растений ВГУ, профессор А.Т. Епринцев
3
Введение
Методические указания к лабораторным занятиям составлены на основе лабораторных практикумов по физиологии растений Д.П. Викторова (1991 г.) и А.В. Веретенникова (1993 г.). Необходимость переработки методических указаний связана с изменениями в новом учебном плане для студентов лесохозяйственного факультета.
Весь ход работы, результаты и выводы фиксируются в рабочих тетрадях. Оформление лабораторных работ в тетрадях идёт по следующей схеме: тема, название работы, краткое описание хода работы, результаты (при необходимости оформляются в виде таблиц, схем, графиков), выводы.
Выполнение лабораторных работ позволяет студентам закрепить и расширить свои знания по теоретическому курсу физиологии растений. С этой целью по окончании каждой темы проводится коллоквиум по пройденному материалу.
4
I. Физиология растительной клетки
Лабораторная работа 1
Явления плазмолиза и деплазмолиза
Объекты исследования: листья древесных растений с окрашенным эпидермисом (яблоня Недзвецкого, барбарис, клён красный); листья традесканции; луковица синего лука.
Оборудование и реактивы: микроскоп, предметные и покровные стёкла, скальпель, лезвие безопасной бритвы, полоска фильтровальной бумаги, поднос, колба с дистиллированной водой, раствор поваренной соли концентрации 0,5 М/л, концентрированная серная кислота.
Ход выполнения работы. С нижней поверхности листа или чещуи луковицы аккуратно снять кусочек окрашенного эпидермиса и поместить его в каплю дистиллированной воды на предметном стекле, накрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом при малом увеличении.
Найти живые неповреждённые клетки с хорошо окрашенной цитоплазмой и зарисовать их в рабочую тетрадь.
Не разбирая и даже не двигая препарат на предметном столике микроскопа, заменить воду в препарате на раствор поваренной соли. Для этого с одной стороны покровного стекла поместить каплю раствора, а с другой – полоску фильтровальной бумаги. Эту операцию замены воды на раствор соли проделать дважды.
Наблюдать в микроскоп за изменениями, происходящими в клетках в связи с наступлением плазмолиза. Сделать второй рисунок тех же клеток в состоянии плазмолиза.
Затем проделать обратную операцию — заменить раствор соли на воду. Под микроскопом наблюдать явление деплазмолиза. Для этого необходимо неотрывно рассматривать препарат в поле зрения .микроскопа.
Ввести под покровное стекло указанным выше способом каплю концентрированной серной кислоты. Под микроскопом наблюдать происходящие в клетках изменения. Объяснить, почему клетки стали прозрачными. В выводах ответить на вопросы: что такое тургор, плазмолиз, деплазмолиз? Чем объяснить различия в проницаемости протопласта и клеточной стенки?
5
Лабораторная работа 2
Определение вязкости цитоплазмы по времени плазмолиза
Объекты исследования: веточки элодеи, луковица синего лука или лист традесканции.
Оборудование и реактивы: микроскоп, 0,8 М раствор сахарозы в капельнице, лезвие бритвы, препаровальная игла, пинцет, предметные и покровные стёкла.
Ход выполнения работы. Взять 2 – 3 молодых листочка из верхушечной части побега элодеи (листья должны иметь зеленый кончик и бледнозеленое основание), погрузить в каплю 0,8 М раствора сахарозы на предметном стекле и закрыть покровным стеклом.
Для сравнения в другую каплю раствора сахарозы поместить срез эпидермиса синего лука или традесканции.
Отметить время погружения исследуемых объектов в раствор. Рассматривая препараты в микроскоп через каждые 5 мин,
определить время плазмолиза, причем у листа элодеи следует наблюдать за клетками различных зон.
Записать результаты и сделать вывод о зависимости вязкости цитоплазмы от возраста клетки.
Лабораторная работа 3
Определение осмотического давления клеточного сока плазмолитическим методом (по де Фризу)
Объекты исследования: листья древесных растений с окрашенным эпидермисом (яблоня Недзвецкого, барбарис, клён красный); чешуи луковицы синего лука; листья традесканции.
Оборудование и реактивы: микроскоп, бритва, предметные и покровные стекла, препаровальная игла, стеклянные палочки, термометр, склянки для растворов, бюретка, фильтровальная бумага, растворы поваренной соли концентраций 0,1 - 0,8 М/л.
Ход выполнения работы. Заполнить склянки до метки растворами поваренной соли или сахарозы следующих концентраций: 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1 М/л. С нижней окрашенной стороны листа или чешуи лука сделать 18 тонких срезов эпидермиса площадью 5 – 10 мм2 и погрузить по 2 среза в склянки с растворами, начиная с наибольшей
6
концентрации. Срезы должны находиться внутри раствора, а не плавать на его поверхности.
Через 20 мин последовательно извлечь их из растворов в той же последовательности, поместить на предметное стекло в каплю того же раствора, в котором они находились, закрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом — сначала под малым, а затем под большим увеличением.
Препаровальную иглу, стеклянные палочки, которыми наносились растворы, необходимо промывать дистиллированной водой после каждого раствора и вытирать фильтровальной бумагой.
Определить степень плазмолиза: сильный, когда протопласт уменьшился на 30—40%, средний — менее чем на 30% и слабый — уголковый.
Найти две соседние концентрации раствора, в одной из которых наблюдался уголковый плазмолиз, а в другой не наблюдался. Для расчета осмотического давления использовать среднюю из них молярную концентрацию.
Рассчитать осмотическое давление клеточного сока с использованием формулы Вант-Гоффа:
P = icRT,
где P — осмотическое давление; i — изотонический коэффициент; с — концентрация найденного изотонического раствора; R— газовая постоянная, равная 0,082; T — абсолютная температура.
Результаты эксперимента внести в таблицу.
Таблица расчёта осмотического давления клеточного сока
|
|
|
Степень |
Рисунки кле- |
Концентрация |
Изотонический |
Осмотическое |
плазмо- |
ток с указа- |
NaCl, М/л |
коэффициент |
давление |
лиза |
нием степени |
|
|
|
|
плазмолиза |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0,8 |
1,64 |
|
|
|
0,7 |
1,66 |
|
|
|
0,6 |
1,68 |
|
|
|
0,5 |
1,70 |
|
|
|
0,4 |
1,73 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0,3 |
1,75 |
|
|
|
0,2 |
1,78 |
|
|
|
0,1 |
1,83 |
|
|
|
Дистиллиро- |
|
|
|
|
ванная вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В выводах указать искомое значение осмотического давления клеток исследованной ткани и объяснить изменения степени плазмолиза в зависимости от концентрации внешнего раствора. Указать причины различных величин осмотического давления клеточного сока эпидермиса у разных видов древесных растений.
Лабораторная работа 4
Определение сосущей силы клеток методом струек (по В. С. Шердакову)
Объекты исследования: проростки и всходы древесных растений (сосны, ели, лиственницы, акации белой, ясеня зелёного, кленов и других пород); листья и хвоя деревьев.
Оборудование и реактивы: 12 небольших пробирок на каждый вид древесных растений, бюретки с воронками, дистиллированная вода, раствор поваренной соли следующих концентраций: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,6 и 0,7 М/л, метиленовая синяя.
Ход выполнения работы. Приготовить в склянках растворы поваренной соли или сахарозы убывающей концентрации: 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1 М/л.
В отдельные пробирки внести по 5 мл приготовленных растворов. Далее в растворы поместить опытный материал (корни всходов древесных растений, 4—5 высечек из листьев или несколько долек разрезанной хвои).
Следить за тем, чтобы высечки или дольки хвои были полностью погружены в раствор.
Через 30 минут извлечь растительный материал из пробирок, оставшийся раствор каждой склянки подкрасить 1—2 каплями метиленовой синей. Пипеткой взять небольшое количество подкрашенного раствора и медленно выпускать его в склянку с
8
неокрашенным исходным раствором. Следить за тем, куда пойдет струйка подкрашенной жидкости: вверх, вниз или останется на месте.
Результаты наблюдений записать в таблицу. По формуле ВантГоффа рассчитать сосущую силу (S) клеток объекта. Внести эти показатели в таблицу.
Таблица расчёта сосущей силы клеток
Объект |
Наблюдаемые |
Концентрация раствора |
|
|
Сосу- |
|||
показатели |
|
|
щая |
|||||
исследо- |
NaCl, М/л |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
сила, |
||
ваний |
|
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
|
|
S, атм |
|||||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Лист |
Направление |
|
|
|
|
|
|
|
движения струек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соотношение со- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сущих сил клеток |
|
|
|
|
|
|
|
|
(S) и внешнего |
|
|
|
|
|
|
|
|
раствора (Р) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Корень |
Направление |
|
|
|
|
|
|
|
движения струек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соотношение со- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сущих сил клеток |
|
|
|
|
|
|
|
|
(S) и внешнего |
|
|
|
|
|
|
|
|
раствора (Р) |
|
|
|
|
|
|
|
По результатам работы различных групп студентов с отдельными видами или частями древесных растений составляется итоговая таблица и полученные данные сопоставляются между собой.
В выводах привести найденные значения сосущей силы корней или листьев всходов древесных растений, объяснить причины того или иного движения струйки подкрашенного раствора в неподкрашенном контрольном, выделить виды древесных растений или их части с наибольшей и наименьшей сосущей силой.
Объяснить, почему сосущую силу клеток в этой работе рассчитывают по формуле Вант-Гоффа, предполагающей расчёт осмотического давления клеток?
9
II. Водный режим растений
Лабораторная работа 5
Определение оводнённости тканей растений и содержания в них сухого вещества
Объекты исследования: листья и семена различных древесных растений.
Оборудование и реактивы: торзионные весы, сушильный шкаф, эксикатор, бюксы, пинцеты.
Ход выполнения работы. На торзионных весах взвесить листья, хвою или небольшое количество семян (до 2 г). Повторность взвешивания
— четырехкратная.
Переложить навеску растительного материала в бюксы, записав предварительно их номера. Бюксы поместить в сушильный шкаф при температуре 1050C на 6 ч. После этого открытые бюксы с навеской листьев или семян перенести в эксикатор для охлаждения.
Повторное взвешивание высушенного растительного материала следует проводить быстро, сразу после его извлечения из эксикатора.
Относительное содержание воды в исследуемом материале (%) определить по следующей формуле:
X = ((а—b)/а) 100 % ,
где а — сырая масса; b — абсолютно сухая масса листьев или семян. Содержание сухого вещества Y (%) в тканях листьев или семян
определить по следующему уравнению:
Y = 100 - Х.
Результаты обработать статистически. Полученные значения внести в таблицу.
10
Таблица расчёта оводнённости тканей и содержания в них сухого вещества
Объект |
|
|
|
Содер- |
|
|
Повторности |
Оводнён- |
Достовер- |
жание |
Достовер- |
||
исследований |
||||||
опыта |
ность, % |
ность раз- |
сухого |
ность раз- |
||
|
|
|
личий, t |
вещест- |
личий, t |
|
|
|
|
|
ва, % |
|
|
Семена сосны |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
обыкновенной |
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Среднее |
|
|
|
|
|
Хвоя сосны |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
обыкновенной |
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Среднее |
|
|
|
|
Каждая пара студентов проводит сравнительное определение содержания воды и сухого вещества в различных объектах исследования. С помощью преподавателя составить таблицу с обобщающими для всех объектов данными.
Для расчёта средних значений и последующего их сравнения между собой необходимо, полученные результаты опыта обработать стандартными методами вариационной статистики. Порядок проведения такой работы и примеры приведены в специальной главе «Обработка результатов опытов стандартными методами вариационной статистики».
В выводах объяснить различную оводнённость и содержание сухого вещества в исследованном материале.
Ответить на вопросы: почему для определения содержания воды в растительном материале необходимо использовать температуру 1050C; почему в листьях процент воды больше, чем сухого вещества, а в семенах - наоборот; есть ли различия в содержании воды в листьях верхней и нижней частей кроны дерева?
Лабораторная работа 6
Определение интенсивности транспирации и относительной транспирации весовым методом
Объекты исследования: листья всходов или взрослых деревьев.