1455

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

7

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

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.