Учебно-методический материал «Перспективы применения регуляторов роста растений в исследовательской работе учащихся»

Методики исследования по биологии и экологии растений

Перспективы применения регуляторов роста растений

в исследовательской работе учащихся

Московский областной педагогический институт им. Н. К. Крупской

Активизации опытнической; работы учащихся может способствовать использование в школьных экспериментах с растениями регуляторов роста. Действие их на расте­ния обычно проявляется очень ярко;

резко увеличиваются высота растений, размеры и количество плодов, стиму­лируется образование корней , наступает раннее зацветание и т. д. Эти эффекты привлекают внима­ние ребят, заинтересовывают и увлекают их, убеждают школьников возможности управлять ростом, развитием и продуктив­ностью растений. Все это способствует раз­витию познавательной активности учащихся, их интереса к сельскохозяйственным работам. Ознакомление школьников с прак­тикой использования регуляторов роста, выработка навыков их применения могут стать важным элементом трудовой подго­товки .для: тех учащихся, которые после окончания школы будут трудиться в отрасли растениеводства (в сельскохозяйственном производстве регуляторы роста приме­няются очень широко).

В данной статье излагаются сведения о действии регуляторов роста на различные растения, рассматриваются возможности применения регуляторов в опытнической работе учащихся на школьных учебно-опыт­ных участках, в лесничествах, на полях уче­нических производственных бригад.

 Регуляторы роста

К регуляторам роста относятся органи­ческие вещества, которые в низких концент­рациях оказывают влияние на растения, ускоряя или замедляя процессы их роста и развития.

Выделяют три группы регуля­торов роста.

Первую группу составляют фитогормоны (гормоны растений) природные регуля­торы роста и развития растений.

К фитогормонам Относятся ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизины и этилен. Фито­гормоны образуются непосредственно в ра­стении и присутствуют в очень небольших количествах в течение всей его жизни.

Фитогормоны обладают способностью к дистанционному действию: образуясь в одних клетках, они влияют на рост других клеток, распространяясь по растению. Так, ауксины в большом количестве синтези- руются в точках роста стебля, откуда они, распространяясь вниз по стеблю, поступают к боковым побегам и подавляют их рост. Значительная часть гиббереллинов синте­зируется в листьях, а действие их прояв­ляется в других частях растения, например в точках роста, расположенных на верхуш­ках побегов. В точках роста гиббереллины вызывают усиление клеточных делений, что приводит к резкой стимуляции роста расте­ния в высоту. Цитокинины образуются .в большом количестве в корнях, откуда они передвигаются вверх по стеблю к листьям и вызывают их старение.

Каждый фитогормон имеет специфиче­ский спектр действия. В целом на растение их влияние как бы переплетается, образуя систему гормональной регуляции, которая обеспечивает согласованность и последо­вательность осуществления всех процессов жизнедеятельности растительного орга­низма: прорастания семени, рост и пророст­.

Вторую группу регуляторов роста состав­ляют искусственно синтезируемые физио­логические аналоги фитогормонов. Это ве- у « щества, близкие по химическому строению « к фитогормонам; они оказывают подобное Ч действию фитогормонов влияни на расте­ния, но в тканях растений не встречаются. Например, индолилуксусная кислота (ИУК) — фитогормон ауксин, а индолил- масляная кислота (ИМК) — синтетический аналог ауксина, отличающийся от природ­ного лишь числом групп СН в молекуле.

Третью группу регуляторов роста состав­ляют вещества, которые не имеют никакого структурного сходства с фитогормонами, но обладают способностью оказывать мощное физиологическое влияние на растения.

К ним относятся дефолианты, десиканты и ретарданты. Дефолианты вызывают опа­дение листьев; применяются они при убор­ке хлопчатника. Десиканты вызывают обез­воживание растений; применяются при уборке зерновых. Ретарданты тормозят рост растений; применяются для борьбы с полеганием хлебов и др.

Рассмотрим подробнее, для каких целей используются регуляторы роста и какое: применение они могут найти в опытнической работе школьников и их общественно полезном труде.

Использование регуляторов роста для сти­муляции процесса корнеобразования

Ускорить и усилить корнеобразование бывает необходимо при черенковании древесных и кустарниковых растений, пересадке сеянцев, саженцев и даже взрослых деревьев. Для этой цели с успехом исполь­зуются ауксины: индолил-3-уксусная кисло­та (ИУК, или гетероауксин), индолил-масляная кислота (Й’МК), нафтилуксусная кис­лота (НУК),

анафтилуксусная кислота (АНУК) и др.

Наиболее широко применяются ауксины для размножения черенками различных древесных культур, особенно при прове­дении работ по лесовозобновлению, обле­сению склонов, оврагов, интродукции, озе­ленению городов и поселков, когда возникает потребность в больших количествах посадочного материала.

При черенковании с маточного растения срезают черенок — часть побега с 3—4 уз­лами (узлом-называют место прикрепле­ния листьев) Можно использовать и зелёные, и одревесневшие черенки.

Зеленым черенком называют верхние неодревесневшие участки побегов-текуще­го года древесных, или кустарниковых по­род, срезаемые в период интенсивного роста растения. Одревесневшие черенки — это участки побегов, срезанные с 1—2— 3-летних побегов древесных растений. Дли­на черенков (18—23 см).

Черенки складывают параллельно друг другу по 25—50 или 100 штук, перевязывают поперек шпагатом, опускают нижним концом в раствор того или другого ауксина и выдерживают несколько часов в затенен­ном месте. Затем черенки помещают в смесь торфа с песком (1:1) и располагают в парнике или теплице с полиэтиленовым покрытием. Атмосфера вокруг черенков должна быть постоянно влажной. Если возможно, использует установку искусственного тумана. В южных районах с сильным солнечным освещением применяется частичное укрытие теплицы полиэтиленовой пленкой с боков, а в верхней части на пленку натягивается белая ткань в виде навеса. При понижении интенсивности солнечного света (утром и вечером) ткань , снимается. В северных районах покрывать теплицу сверху не нужно.

Для стимуляции укоренения черенков травянистых растений используют раствор ИУК в концентрации 50—70 мг/л, ИМК — 20—25 мг/л, раствор калиевой соли (КАНУ) в концентра­ции 15'—-20 мг/л; черенки выдерживают в растворе 5—7 ч.

Для ускорения укоренения зеленых черенков их обычно обрабатывают в течение 8—10 ч раствором ИУК в концентрации
100-150 мг/л, или ИМК — 30—50, или КАНУ — 75—90 мг/л. Одревесневшие черенки выдерживает в растворах ауксинов
более длительное время (18—24час.) и используют растворы более высоких концентраций: ИУК — до 200—250 мг/л, ИМК —,50—70, КАНУ — 100—150 мг/л.

С помощью регуляторов роста можно вызвать быстрое образование корней как у, легко-укореняемых растений (тополя, ивы), умеренно-укореняемых (березы, кле­на красного) и других, так и у трудоно-уко- реняемых растений ( вишни, сливы, ябло­ни, груши, персика, дуба, каштана, вяза, бука, хвойных, орехоплодных) и др.

Образование корней на черенках можно более ускорить, если- добавить в раствор ауксина витамин С (1— г на 1 л раствора), витамин В| или никотиновую кис­лоту (100—200 мг/л).

Хороший эффект дает применение регуляторов роста при пересадке рассады то­матов, капусты, свеклы и др. Корневую мочку рассады помещают в раствор ИУК (15—20 мг/л) или ИМК (5—г10 мг/л) на 4 часа или обмакивают в сметанообразную глиняную пасту, содержащую регулятор роста, и сразу высаживают.При пересадке сеянцев и взрослых деревьев для лучшей прижива-емости их корневую систему обмакивают в глиняную пасту сметанообразной консистенции, приготовленную на 0,001-про­центном растворе ИУК или ИМК.

Применение регуляторов роста для сти­муляции корнеобразования у черенков, сеянцев и саженцев способствует повыше­нию эффективности работ по выращиванию огородных и садовых культур, по озеле­нению, лесовозобновлению, осуществле­нию противоэрозионных мероприятий, интро­дукции растений.

В этом важном деле посильное участие могут принять и школьники — учащиеся V—X классов.

Работу учащихся целесообразно органи­зовать следующим образом:

вначале на школьном учебно-опытном участке путем постановки опытов подоб­рать оптимальные условия применения ре­гуляторов роста для приживаемости черен­ков (сеянцев, саженцев или рассады) из­бранной культуры, т. е. подобрать опти­мальные концентрации растворов регуля­торов роста и продолжительность обработ­ки с учетом условий выращивания укоре­нившихся растений (почва, увлажнения, освещение, затенение и т. д.);

2) затем проверить в производственных условиях правильность установленного опытным путем способа применения регуляторов роста, т. е. поставить производственный эксперимент на полях ученической производственной - бригады, в школьном лесничестве;

3) если эксперимент дает положительный результат, следует этот установленный и проверенный способ применения регуляторов роста внедрить в практику: использовать его в работе ученической производственной бригады, школьного - лесничества и других трудовых объединений школьников или предложить вниманию руководителей близлежащего хозяйства (колхоза, совхоза, лесничества и др.).

Содержание опытнической работы школьников определяется теми задачами, которые предстоит решить с использованием регуляторов роста. ,

Задачи могут быть следующими:

1. Подбор условий подготовки доброт­ного посадочного материала для озелене­ния территории школы, поселка, создания сада у школы, облесения близлежащего склона или оврага, проведения работ по лесовозобновлению на местах бывших вырубок или .пожаров и т. п.

2.Подбор условий для укоренения черен­ков деревьев и кустарников новых ценных пород, не произрастающих в данном регио­не'(интродукция).

3. Выращивание крепкой рассады тома­тов, капусты и других овощных культур для огородных участков ученической про­изводственной бригады, для колхоза или. совхоза.

В зависимости от поставленных задач, а также почвенно-климатических условий данного региона производится выбор культуры для исследовательской работы учащихся. |

Для озеленения, создания сада, лесовозобновления, осуществления противоэрозионных мероприятий целесообразно выбирать те породы и культуры, которые произрастают в данном регионе.

В Цент­рально-Черноземном районе— сосна, ель, лиственница, дуб, клены; плодово-ягодные.

В Нечерноземье — сосна, ель, пихта, лиственница, ясени, клены, различные кустар­ники; плодово-ягодные культуры.

На севере европейской части нашей страны — ель, сосна, лиственница, карельская береза и ... другие лиственные породы; плодовые и ягодные культуры.

Как показывает практика, для исследовательской работы школьников можно рекомен­довать, следующую примерную тематику экспериментов по изучению влияния регу­ляторов роста на укоренение черенков дре­весных, кустарниковых и травянистых ра­стений.

Тема 1.Изучение влияния продолжитель­ности действия и концен-трации ауксина на укоренение черенков.

Тема 2. Изучение влияния витамина С (в сочетании с ауксином) на укоренение черенков.

Тема 3. Изучение влияния условий вы­ращивания на укоренение черенков.

По первой теме для черенков каждого типа можно провести 2—3 опыта, в которых изучается действие разных ауксинов, например: в опыте 1 изучается влияние гете­роауксина, в опыте 2ИМК, в опыте 3 — АНУК. Каждый опыт проводится в двух вариантах, отличающихся продолжитель­ностью обработки черенков, ауксином.

Варианты опыта:

1.Выдерживание зеленых черенков в те­чение 10 ч в растворе

гетероауксина: 1-я группа черенков — концентрация гетеро- ауксина 50 мг/л, 2-я — 100 мг/л, 3-я — 150, 4-я 200 мг/л, 5-я — контроль выдерживание черенков в воде в; течение 10 ч.

2.Выдерживание зеленых череуков в течение 20 ч в растворе гетероауксина: 1. труппа — 50' мг/л, 2-я — 100, 3-я —г 150, 4-я — 200 мг/л, 5-я : контроль (выдер­живание в воде: в течение 20 ч).

По такой же схеме проводятся опыты с другими ауксинами, а также опыты с одре­весневшими и травянистыми черенками. (Напоминаем, что в каждой группе должно быть по 25—30. черенков, которые связы­вают вместе и основанием погружают в раствор ауксина

После обработки ауксинами черенки вы­саживают в грунт для укоренения, тщатель­но занося в этикетку каждой труппы чере’н- ков дату и номер опыта, а также номер варианта и группы. Через 45—50 дней после высадки черенков в грунт проверяют ре­зультаты опыта: определяют количество укоренившихся черенков и выражают этот показатель в процентах. Вычисление пока­зателя ведут по формуле:

п- 100

 N

где Р — процент укоренившихся черенков, N—общее число черенков в группе, п — число укоренившихся черенков Величину Р определяют для каждой груп­пы каждого варианта опыта. Наибольшая- величина Р соответствует оптимальным ус­ловиям обработки черенков регулятором роста.

По второй теме —при изучении влияния витамина С в сочетании с ауксином на уко­ренение черенков -— можно провести 2— 3 опыта, в которых используются разные ауксины.

Опыты ведутся по следующим схемам:

 

Вначале заготавливают 5 групп черенков, затем1 закладывают опыт в пяти вариантах, отличающихся концентрацией ауксина и ви­тамина С.

Варианты о п ы т а могут быть такими :

Выдерживание черенков в растворе ауксина (50 мг/л).

Выдерживание черенков в растворе ауксина (.50 мг/л) и витамина С (1 г/л).

Выдерживание черенков в растворе ауксина' (100 мг/л) и витамина С (1,5 г/л).

4. Выдерживание черенков в растворе ауксина (200 мг/л) и витамина С (2 г/л).

5.. Контроль: выдерживание черенков в воде.

Во всех вариантах опыта черенки выдер­живают в растворах в течение 10 ч. После этого, так же как и в опытах по предыду­щей теме, черенки высаживают в грунт и через 45—50 дней учитывает результаты опыта. При этом определякзт . не только процент укоренившихся черенков, но и.дру* гие показатели: .число корней, «0 общун? длину, число листьев На одном черенке (средняя арифметическая). Все эти пока­затели заносят в таблицу (см. табл. 2).

Оптимальными считают такие условия об­работки черенков, при которых все пока­затели оказываются наиболее высокими.

По третьей теме можно провести нет сколько опытов, в которых выясняют ВЛИЯ’Т ние на укоренение черенков условий выра­щивания: состава грунта, степени освещен­ности, способов увлажнения и др* Каждый опыт проводится в 2-г—3 вариантах.

Приведём примеры;

Опыт 1

« Изучение влияния состава грунта на. укоренение черенков»

В разных вариантах этого опыта че­ренки высаживают для укоренения в грунт разного состава

смесь торфа и песка (1:1), ...... I .

смесь дерновой земли с перегноем (2:1) слоем в 15—20 см толщиной и сверху кварцевый песок слоем в 5 см. И др.

Опыт 2.

« Изучение влияния освещенности на укоренение черенков»

В разных вариантах оНыта черенки выращивают:

' в теплицах» покрытых пленкой,

то же, но поверх пленки днем натя­гивается ткань для затенения черенков,

Опыт 3.

Изучение влияния условий увлаж¬нения на укоренение черенков.

В вариантах олыта применяют полив в грунт, опрыскивание, полив утренний, дневной, вечерний

Опыт 4.

Изучение влияния проветрива­ния теплицы на укоренение черенков

В опыте в а р ь и р у ют число и продол^ жительность проветриваний Теплицы, в од= ном из вариантов черенки выращивают без проветривания теплицы.

При определении результатов опытов учитывают показатели, приведенные в табл. 2.

Укоренившиеся черенки после окончания опытов переносят в так называемую шко^у доращивания. Это площадка с рыхлой пло¬дородной землей без сорняков, укрытая от’ветра. Здесь черенки подращивают ДФ посадки на постоянное место в течение примерно 0,5—1 года.

Мь| рассмотрели тематику и содержание опытов .по изучению влияния регуляторов ■роста на укоренение Черенков/Примерно по этим же темам проводятся опыты С рассадои томатов, капусты, саженцами дре­весных и кустарниковых пород и т. п.

Применение регуляторов роста дня уско­рения наступления плодоношения

С помощью регуляторов роста удается ускорить наступление плодоношения дре*: весны» растений.

Как известно, у разных видов, древесных растений длительность ювенильного период да и время перехода к плодоношению раз­личны. Яблоня, например, начинает плодо­носить в возрасте 7-^8 лет, еоена и ель образуют шишки в возрасте 20—25 лет, секвойя г^. в возрасте 30—40 лет. Такая продолжительность ювенильного периода значительно /затрудняет работы по ищен' сификации садоводства и селекции пород "лесных деревьев. В связи с этим' очень важное практическое значение имеют' раз­работанные учеными способы ускорения перехода растений к периоду плодоноше­ния. Основу этих способов составляет при­менение регуляторов роста.

Для яблонь, вишен, груш, черешен эф­фективно применение регуляторам роста алара.

Найдены эффективные регуляторы рост, и для сокращения ювенильного периода у хвойных растений. Опрыскивая раство­рами гиббереллийов (РКз, гибберсиб и др.) молодые растения кипарисовых и таксодие- вых (туи, кипарисы, секвойи, криптомерии и др.), можно вызвать у них раннее фор- мирование шишек. Так, например, у сек­войи гигантской отмечается появление ши­шек в 1-2-летнем возрасте (а не в 30— 40 лет, как обычно). Значительно ускоряет­ся появление шишек у сосны и ели. Опры­скивая регуляторами, роста молодые посад­ки сосны и ели на л<есосемеиных плантат циях, можно вызвать образование щищ$К У 6т^-12'5Л#ТНИ)5 растений. Это позво­лит обеспечить. лепное хозяйство нужным количеством семян, ,а также дает возмож-г ность собирать шишки с невысоких де­ревьев, исключая тем самым сложный и трудоемкий способ сбора шицлек с по­мощью подъемников или обрубания'ветвей. Кроме1 тбгр, сокращение ювенильного пег рйода и получение семян" от Молодых де-; ревьев ценных пород и привоев позволяет' ускорить селекционно-генетические иссле­дования по созданию высокопродуктивных, устойчивых к болезням лесных пород.

Для опытнической работы школьников можно рекомендовать эксперименты как с плодовыми деревьями, так и с хвойными лесными породами.

Учащиеся могут, например* опытным пу­тем подобрать оптимальную концентрацию алара для тех или иных плодовых культур, произрастающих в данном регионе.

Опыт И, Изучение влияния алара на на­ступление плодоношения. 1

Варианты опыта: .1. Опрыскивание деревьев яблони (или груши) 0,5>-процентным раствором алара.

То же, концентрация алара 0,3 %.

То же, концентрация 0,4 %.

4. Т'о же, 0,5 %. ^

5. Контроль -гг опрыскивание водой в те же сроки, •

Опыты проводят с деревьями одного воз­раста, по 3—5 деревьев в варианте (можно опрыскивать отдельные ветки дерерьеч). На следующий год подсчитывают число цветков на деревьях в ка>кдрм варИанте и результаты з^нрсят в таблицу (сд^. таб'Л- 3). школьных лесничествах учащиеся могут провести опыты по применению регулятр- ров роста для ускорения сроков плодоно­шения хройных пород.

Опыт- 1, Изучение влияния гйбберелли'на на сроки образования шишек у лредста? вителей семейств таксодиевы* и кипари- сфвЦ* (туи, криптомерии, мржжевельники, кипарисы, кипарисовики, кунингамии, мета­секвойи, секвойи и др.).

Варианты опыта:

Опрыскивание гиббереллино/у» (100 мг/л) 1-я-2-летних сеянцев 2 раза в неделю: 1-я

,,>пуппа сеянцев -г- в апреле, 2-я — в мае, ЛД» г-г: в июне, 4.-я, в июле, 5тя -гг- в ав-т густе, 6-я —г в сентябре.

2. То >к$, концентрация гиббереллина 200 мг/л.

3. То же, концентрация 300 мг/л. ,

4. То же, концентрация 400 мг/л.

5. То же, концентрация 500 мг/л.