Работа 6. Строение растений зерновых культур. Определение зерновых по cоцветиям и зерну

Цель работы: Изучить строение растений зерновых культури определение зерновых по cоцветиям и зерну

Корневая система зерновых хлебов мочковатая. При прорастании семян сначала образуются зародышевые, или первичные корни: у мятликовых от 3 до 8 корней, у просовидных 1, затем из подземных стеблевых узлов появляются придаточные, или узловые, корни, которые при достаточном увлажнении быстро растут. Однако первичные корни при этом не отмирают.

У высокостебельных хлебов (кукуруза , сорго) из ближайших к поверхности почвы надземных узлов часто развиваются так называемые опорные, или воздушные, корни. Они способствуют повышению устойчивости растений в полеганию и ветровалам, а также дополнительному питанию.

Наиболее мощная корневая система у кукурузы, озимой пшеницы и ржи.

Стебель – соломина, состоит из 5-7 междоузлий, ограниченных стеблевыми узлами. У высокорослых сортов кукурузы может быть до 25 междоузлий. Число междоузлий соответствует количеству листьев. У большинства зерновых хлебов соломина полая, у кукурузы и сорго – заполнена паренхимой. Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую - в верхней.

Лист у зерновых хлебов состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку находится тонкая бесцветная пленка, называемая язычком (ligula). Язычок плотно прилегают к стеблю, препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки (auriculae), охватывающие стебель.

Соцветие – колос, (рожь, пшеница, ячмень) или метелка (овес, сорго.рис); у кукурузы на одном растении образуются два соцветия – метелка с мужскими цветками и початок с женскими.

Колос состоит из членистого колосового стержня (продолжение стебля) и колосков. Широкая сторона колоса называется лицевой, а узкая – боковой. У колоса пшеницы стержень коленчатый, на каждом его членике находится один колосок, состоящий в основном из двух колосковых чешуй и одного или нескольких цветков; стержень заканчивается верхушечным колоском. Стержень колоса ржи опушенный, на каждом его членике имеется один колосок, в каждом колоске находится 2-3 цветка. Колос ячменя отличается от колосьев пшеницы и ржи тем, что у него на каждом уступе колосового стержня сидят 3 одноцветковых колоска. У многорядных ячменей зерно образуется в каждом из трех колосков, а у двурядных – только в среднем колоске.

Метелка имеет центральную ось с узлами и междоузлиями. В узлах располагаются боковые разветвления, которые, в свою очередь, могут ветвится и создавать ветви первого, второго и последующих порядков. На концах ветвей сидят колоски. Колосок состоит из одного или нескольких цветков и двух колосковых чешуй. Колосовые чешуи развиты не одинаково: у пшеницы они широкие, многонервные, с продольным килем; у ржи очень узкие, однонервные; у ячменя узкие, почти линейные; у овса широкие, со многими выпуклыми продольными нервами.

Цветок имеет две цветковые чешуи – нижнюю, или наружную (у остистых сортов она несет ость), и верхнюю, или внутреннюю, более тонкую, нежную и плоскую. Между цветковыми чешуями расположены завязь с одной обратной семяпочкой и с двумя пористыми рыльцами и три тычинки (у риса шесть); у основания цветковых чешуй имеются еще две небольшие тонкие пленки (lodicule), набухание которых во время цветения обусловливает раскрытие цветка.

Плод зерновых хлебов, называемый зерном, представляет собой зерновку; у пленчатых хлебов она покрыта цветковыми чешуями. У голозерных пшениц и ржи зерно легко отделяется от чешуй, у проса, чумизы, риса цветковые чешуи плотно облегают зерновку, у пленчатого ячменя они даже срастаются с зерновкой.

А натомическое строение зерна. Зерновка хлебных злаков состоит из зародыша, эндосперма и сросшихся с ними семенной и плодовой оболочек.

Рис 7. Продольный разрез зерна пшеницы;

1. Зародыш

2. Зачаточные корешки

3. Почечка

4. Щиток

5. Плодовые оболочки

6. Плодовые оболочки

7. Семенные оболочки

8. Семенные оболочки

9. Алейроновый слой эндосперма

10. Эндосперм

11. Хохолок.

В зародыше сосредоточены зачатки будущего растения. В нижней части зародыша находятся зародышевые корешки, выше располагается первичный стебель с зачаточными листьями. Зародыш составляет у пшеницы, ржи, ячменя 2,0-2,5 %, у овса 3,0-3,5% и у кукурузы 10% массы зерновки.

Определение зерновых хлебов по соцветиям. Для определения берут целые растения или соцветия зерновых хлебов первой и второй групп в фазе восковой спелости и используют приведенную ниже таблицу(ключ).

Таблица (ключ) для определения зерновых хлебов по соцветиям

1. Соцветие – колос с одним колоском на уступе колосового стержня

А. Колоски многоцветковые

1. Колос остистый или безостый, белый или красный, рыхлый, между колосками большие просветы. Ости короче длины колоса или равны ему, расходящиеся (направлены в стороны). Лицевая сторона колоса шире боковой, колосковые пленки короче цветковых.. Зерна склонны к осыпанию .......................................... ТriticumaestivumL.- пшеница мягкая.

2. Колос остистый (безостые встречаются редко), плотный. Ости длиннее колоса, параллельные. Лицевая сторона уже или равна боковой. Соломина под колосом выполненная с небольшими просветами. Зерна почти не осыпаются. ТriticumdurumL.-пшеница твердая.

3. Колоски двухцветковые (реже трехцветковые). Колос остистый, белый, сравнительно плотный. Ости короче колоса, расходящиеся или прижатые. Лицевая сторона равна боковой (призматическая форма колоса) или шире боковой в средней (удлиненно-эллиптическая форма) или нижней части (веретеновидная форма колоса).колосковые пленки очень узкие, наружные цветковые пленки не закрывают полностью зерновки – они полуоткрыты, что вызывает легкую осыпаемость зерна…….............................…SecalecerealL. – рожь посевная.

2. Соцветие – колос с тремя колосками на уступе колосового стержня

А. Колоски одноцветковые

1. Колос многорядный, все колоски развиты и имеют зерновки. Колосковые пленки узкие, плоские; наружные цветковые – широкие, с продольными жилками, склеены с зерновкой (у пленчатых форм). Ости гладкие или зазубренные

…………...........................……………HordeumvulgareL. – ячмень многорядный.

2. Колос двурядный, развит только один (центральный) колосок, а боковые бесплодны и имеют только колосковые или цветковые пленки. Зерновки пленчатые или голые. Ости гладкие или зазубренные…………….............……HordeumdistichumL. – ячмень двурядный

3. Соцветие – метелка с одним или несколькими колосками на концах веточек.

А. Колоски многоцветковые (2-4 цветка)

Колосковые пленки широкие, перепончатые, с продольными нервами на поверхности. Цветковые пленки белой или желтой окраски, полностью закрывают зерновки (у голозерных форм они легко осыпаются). Наружные цветковые пленки у многих разновидностей имеют на спинной части ость……......…Avena sativaL/- овес посевной (пленчатый и голозерный).

Б. Колоски одноцветковые

1. Колоски имеют три колосковые широкие перепончатые пленки, заостренные на концах. Две из них одинакового размера, а третья значительно короче.цветковые пленки твердые, крупные, глянцевые, плотно покрывают округлую зерновку разной окраски: белой, кремовой, красной, коричневой и др……………PanicummiliaceumL. - просо обыкновенное.

2. Колосковые пленки узкие и короткие, плотно прилегают к цветковым – широким, ребристым, полностью закрывающим зерновку. Окраска цветковых пленок соломенно-желтая, коричневая , двуцветная. Наружные цветковые пленки у остистых форм несут ости окраски – соломенно-желтой, темно-фиолетовой, черной……Oriza sativaL. – рис посевной.

3. Колосковые пленки плотные, кожистые, широкие и выпуклые, глянцевитые или опушенные, разной окраски: белой, желтой, коричнево-черной. У одних форм (пленчатых) они прикрывают зерновки, у других (голозерных) – легко опадают. Цветковые пленки тонкие, нежные…………………………………Sorghum vulgarePers. – сорго обыкновенное.

4. Соцветие – метелка и початок

1. Соцветие в виде метелки находится на верхушке главного стебля. На боковых ветвях метелки попарно располагаются колоски с двумя однополыми (мужскими) цветками................................................................. Zea maysL. – кукуруза (мужское соцветие).

2. Соцветие располагается в пазухе средних листьев и представляет собой толстый стержень, в небольших ячейках которого располагаются попарно колоски с женскими цветками. Из двух цветков каждого колоска зерно образуется только в одном цветке. Число рядов зерен всегда четное (8-20 рядов), колосковые чешуи мясистые, короткие; цветковые – нежные, широкие. Снаружи соцветие покрыто оберткой, состоящей из нескольких слоев видоизмененных листьев . Zea maysL. – кукуруза (женское соцветие)

Таблица 15. Обшая морфология зерновых культур

№ п/п	Орган растения	Характеристика	Рисунок рогана

Работа 7. Морфологические и биологические отличия хлебов первой и второй группы

У зерновых хлебов различают следующие фазы роста: всходы, кущение, выход в трубку, колошение или выметывание, цветение и созревание.

Всходы. При прорастании зерновки первыми в рост трогаются ко­решки. Число зародышевых корешков у зерновых хлебов первой группы следующее.

Пшеница озимая………………………………………………. 3, реже 5

Пшеница яровая ……………………………………………..5, реже 3—4

Рожь……………………………………………...........………… 4, реже 5—6

Овес…………………………………………………....………… 3, реже 4—5

Ячмень многорядный………………………………………….. 5—6

Ячмень двурядный ………………………………………………….. 7—8

Рис 8. Всходы пшеницы.

1. Зерно

2. Первичные корни

3. Колеоптиль

4. Первый лист

Зерновки хлебов второй группы, как было отмечено, прорастают всегда одним корешком. Вслед за первичными корешками начинает развиваться почечка и появляется стеблевой побег. У пленчатых хле­бов (ячмень, овес) побег сначала проходит под чешуями зерна к его верхнему концу и, выдвинувшись из зерна наружу, направляется вверх, к дневной поверхности.Стеблевой побег снаружи покрыт видоизмененным листом — колеоптилем. Он позволяет ростку легче пробиться кверху и предохра­няет его от поранений при трении о частички почвы.

При выходе на дневную поверхность рост колеоптиля прекра­щается. Под давлением верхушки стеблевого побега у колеоптиля образуется продольная трещина, через которую наружу выходит первый зеленый лист, отличающийся по внешнему виду от листа взрос­лого растения (у хлебных злаков). У первого листа влагалище очень короткое, а пластинка развита хорошо.

Второй лист появляется из пазухи первого листа примерно через неделю, а затем-с такими же интервалами появляются третий и четвер­тый листья.

Основная окраска всходов хлебных злаков зе­леная.. Но она имеет различные оттенки, что обу­словливается фиолетовым пигментом антоцианом, содержащимся в клеточном соке растений. Преоб­ладающая окраска всходов пшеницы — зеленая, ржи — фиолетово-коричневая, ячменя — сизовато-зеленая, овса—светло-зеленая. У всех хлебов второй группы окраска листьев зеленая.

Первые настоящие листья зерновых хлебов от­личаются также по ширине, опушенности, рас­положению к поверхности почвы. Они обладают способностью закручиваться в определенную сторо­ну: у пшеницы и ячменя — по ходу часовой стрел­ки, у овса — против хода.

Кущение. Когда у растения появляются 2—3 настоящих листа, рост стеблевого побега при­останавливается и начинают закладываться и фор­мироваться узловые корни и новые стеблевые по­беги. Такое подземное ветвление злаков называет­ся кущением.

Началом кущения считают появление на поверх­ности почвы первого бокового побега.

При сильном кущении часть побегов может от­ставать в развитии, давая подсед (побеги без соцве­тия) и подгон (побеги с соцветием), которые не образуют зерна. Поэто­му различают кустистость общую и продуктивную. Под общей кус­тистостью подразумевается вся сумма стеблевых побегов на одно растение, а под продуктивной кустистостью — только те стебли, ко­торые ко времени уборки дают созревшее зерно.

Наиболее высокая кустистость у озимых хлебов, особенно у ози­мой ржи (4—5). Слабее всех хлебных злаков кустятся кукуруза и сорго.

В начальный период развития растения узлы зачаточного стеб­ля сильно сближены и имеют вид поперечных рубчиков, распо­ложенных при основании зачаточного колоса. В. это время длина зачаточного стебля во много раз меньше длины зачаточного ко­лоса.

Выход в трубку. Рост стебля начинается с удлинения нижнего междоузлия, расположенного непосредственно над узлом кущения. Интенсивный рост этого междоузлия продолжается 5—7 дней, а затем ослабевает и заканчивается на 10—15-й день. Почти одновременно с этим начинает увеличиваться второе междоузлие. После приоста­новки его роста усиленно удлиняются третье, затем четвертое и после­дующие междоузлия (интеркалярный рост).

Рис. 9. Кущение пшеницы 1 — зерно; 2— первичные корни; 3 — стеблевой побег; 4 — боковые побеги из зародышевого узла; 5 — узел кущения; 6 — узловые корни; 7 —главный сте­бель; 8— боковые побеги; 9 — поверх­ность почвы.

Начало выхода в трубку отме­чается с момента, когда узел куще­ния поднимается над поверхностью почвы на высоту 5 см и его можно прощупать через влагалище лис­та.

В фазе выхода в трубку у хлеб­ных злаков можно легко разли­чить узлы, междоузлия, язычки и ушки.

Стеблевой узел представляет перехват на тех частях стебля, где имеются сплошные перегород­ки. Междоузлием является часть стебля между двумя узлами. Меж­доузлия бывают полые, реже вы­полненные вверху рыхлой тканью. У кукурузы и сорго все междоуз­лия выполненные.

В месте перехода листового влагалища в листовую пластинку нахо­дится язычок, представляющий тонкую пленку, прилегающую к стеблю. Около язычка по краям листового влагалища помещаются два полулунных рожка, или ушка, которые способствуют закреплению влагалища листа на стебле.Колошение или выметывание у зерновых хлебов происходит одно­временно с усиленным ростом пятого или шестого междоузлия. Нача­лом этой фазы считается момент появления из влагалища листа поло­вины колоса или метелки у 10 % растений.

Р ис. 10. Колосок пшеницы: І - колосок; ІІ - схема строения колоска; ІІІ - пестик и лодикуле; 1- колосковые че­шуйки; 2 -наружная цветковая чешуя; 3-внутренняя цветковая чешуя: 4 – пыльники; 5-рыльце; 6- завязь; 7 - лодикуле; 8- цветоножка.

Цветение у большинства зерновых хлебов наступает вслед за ко­лошением. Ячмень цветет еще до полного колошения, а рожь — Дней через 10—12 после него. По характеру цветения зерновые хлеба делят на самоопыляющиеся (ячмень, пшеница, овес, просо, рис) или с пре­обладанием самоопыления и перекрестноопыляющиеся (рожь, куку­руза, сорго).

Процесс формирования зерна у хлебов Н. Н. Кулешов делит на три периода:

Образование семян - период от оплодотворения до появления точки роста.

Формирование семян — период от образования до установления окончательной длины

Налив - период от начала отложения крахмала в эндосперме до прекращения этого процесса. Влажность зерна снижается до 38-40 %. Продолжительность периода 20-25 дней.

Период налива делят на четыре фазы.

1. Фаза водянистого состояния - начало формирования клетокэндосперма. Содержание сухого вещества 2—3 %. Длительность фазы 6 дней.

2. Фаза предмолочная — содержимое семени водянистое с молоч­ным оттенком. Сухого вещества накапливается 10 %. Продолжительность фазы 6—7 дней.

3. Фаза молочного состояния-зерно содержит молокообразнуюбелую жидкость. Сухого вещества накоплено 50 % массы зрелого зерна.Длительность фазы 7—15 дней.

4. Фаза тестообразного состояния — эндосперм имеет консистен­цию теста. Сухого вещества содержится 85—90 %. Продолжитель­ность фазы 4—5 дней.

Созревание начинается с прекращения поступления пластических веществ. Влажность зерна снижается до 18—12 %. Зерно созрело и пригодно для технического использования, но развитие семени еще не закончено.

Период созревания делят на две фазы.

1. Фаза восковой спелости — эндосперм восковидный, упругий, оболочка желтая. Влажность зерна снижается до 30 %. Длительность фазы 3—6 дней.

2. Фаза твердой спелости — эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная, кожистая, окраска типичная, влажность в зависимости от зоны 8—22 %, продолжитель­ность фазы 3—5 дней.

Полная спелость начинается с момента, когда семена готовы на­чать новый цикл жизни растений, а всхожесть их достигает максималь­ной величины.

Определение хлебов по зерну. У зерновки различают спинную и брюшную стороны. Спинная сторона выпуклая, на ней находится зародыш. Противоположная ей сторона называется брюшной.

Часть зерновки с зародышем считается нижней, противополож­ная — верхней.

На верхней части зерна у пшеницы, ржи, овса имеется хохолок из тонких волосков.

У зерновки отмечают длину, ширину и толщину. Длиной является расстояние от основания зерна до верхнего конца. Ширину предста­вляет горизонтальный, а толщину — вертикальный диаметр зерна, лежащего брюшной стороной книзу. Ширина зерна обычно больше толщины.

Форма зерновок может быть шарообразная (просо, сорго), удли­ненная (пшеница, рожь, ячмень, рис), округлая или гранистая (куку­руза). Форма зерновки служит основным показателем при очистке и сортировании зерна.

Поверхность зерновки бывает гладкая (пшеница), слабоморщини­стая, (рожь), опушенная (овес). Окраска — белая, желтая, красная, серая, коричневая, черная.

Для определения злаковых хлебов по зерну используют таблицу 3.

О пределение зерновых хлебов по проросткам и всходам. Определе­ние зерновых хлебов по проросткам не представляет затруднений, так как в это время имеются еще зерна, из которых они развились. Для определения всходов необходимо иметь 12—15-дневные расте­ния, выращенные в посевных ящиках.

Рис. 11. Части листа хлебного злака:

1 — листовое влагалище; 2— ячменяушки; 3— язычок; 4—листовая пластинка.

Рис 12. Соцветия колосовых хлебных злаков:

1-2- мягкой остистой и безостой пшеницы; 3— твердойпшеницы; 4 — ржи; 5 — ячменя многорядного; 6-двурядного.

Материалы и оборудование

1. Живые растения, снопы, гербарии зерновых культур.

2. Проростки и всходы зерновых культур.

3. Учебники, таблицы, рисунки.

Ход работы

1. Ознакомиться с семенамизерновых культур.

2. Ознакомиться строением семени.

3. Изучить химический состав семян зерновых культур.

4. Изучить общую характеристику семянзерновых культур

5. Запольнить таблицы №

Таблица 16. Родовые отличия хлебов первой и второй групп

Признаки	Хлеба 1 группы	Хлеба 2 группы
Наличие бороздки и хохолка на зерне
Число зародышевых корешков при прорастании зерна
Относительное развитие верхнего и нижнего цветков в колоске
Требовательность к теплу
Требовательность к влаге
Отношение к продолжительности дня
Наличие яровых и озимых форм
Развитие в начальных фазах

Таблица 17. Отличительные признаки всходов хлебных злаков

Культура	Признаки листа
	окраска	ширина	опушенность	расположение
Пшеница
Рожь
Ячмень
Овес
Кукуруза
Просо
Сорго
Рис

Таблица 18. Родовые отличия хлебов по ушкам и язычкам

Отличитель­ный признак	Пшеница	Рожь	Ячмень	Овес

Контрольные вопросы:

1. Классификация зерновых культур.

2. Морфо-биологические отличия хлебов 1 и 2 групп.

3. Анатомические особенности зерновки пшеницы, химический состав.

4. Особенности строения соцветия колос (пшеница, ячмень, рожь).

5. Особенности строения соцветия метелка (просо, рис, овес)