Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Волхонщинская средняя общеобразовательная школа»
Допускаю к защите
Директор школы
Сазончикова Л.Б.
14.06.2010 г.
Экзаменационный реферат
по биологии:
Влияние регуляторов роста на посевные качества семян и формирование устойчивости сортов кочанной капусты
(Brassica oleracea var. oleracea L.)
Работу выполнила:
Бородина Ольга Александровна
учащаяся 9 класса
Руководитель: учитель биологии и химии I категории Гарифзянов Андрей Рузильевич
Научный консультант: д.б.н., профессор ТГПУ им. Л.Н. Толстого Иванищев Виктор Васильевич
301475 Тульская область, Плавский район,
п. Октябрьский, д.15,
тел. 6-51-09
ВВЕДЕНИЕ
Капуста пришла в Россию очень давно, проделав достаточно большой путь со своей родины, находящейся на берегах Средиземного моря, где ее, как утверждают палеоботаники, выращивали более 4,5 тысяч лет тому назад. Трудно сказать, когда именно этот овощ появился в русских огородах, но квасить капусту начали, вероятно, в IX веке. С тех пор зимний стол не мыслился без данного овоща, и, отправляясь в дальнее путешествие, жители древних городов всегда имели с собой «дорожный набор», в котором обязательно были мед, соленые грибы и квашеная капуста.
В начале XXI века принято разделение вида Капуста огородная на следующие разновидности, из которых каждая включает множество сортов [16]:
Brassica oleracea var. oleracea L. - кочанная капуста; сюда относятся бело- и краснокочанные сорта;
Brassica oleracea var. botrytis L. - цветная капуста;
Brassica oleracea var. costata DC. - португальская капуста;
Brassica oleracea var. gemmifera DC. - брюссельская капуста, или кочешковая капуста;
Brassica oleracea var. gongylodes L. - кольраби, или репная капуста;
Brassica oleracea var. italica Plenck - брокколи
Капуста кочанная (Brassica oleracea var. oleracea L.) - двухлетнее растение. Холодостойкое растение. Семена могут прорастать при температуре 2-3°C, но очень медленно и недружно. При 11°C всходы появляются на 10-12-й день, при 18-20°C - на 3-4 день. Оптимальная температура для роста рассады – 13-15°C. Закаленная горшочная рассада, как и высаженные маточники, переносит заморозки до -5--7°C. Благоприятная температура для роста взрослых растений – 15-18°C, для цветения и формирования семян около - 20°C.
Капуста влаголюбива, что обусловлено ее морфологическими особенностями: за короткий период (90-110 дней) ей необходимо сформировать огромную биомассу (10-12 кг/м2). Кроме того, ее листья имеют большую испаряющую поверхность, а основная масса корней сосредоточена в верхнем слое 5-30см. За вегетацию она расходует около 500 л воды, или 0.5 м3/м2. Больше всего воды требуется в период интенсивного роста листьев и образования кочана. Важна также высокая относительная влажность воздуха [8].
Как указывалось выше кочанная капуста – двухлетнее растение. В первый год образует кочан - совокупность плотно свернутых вокруг стебля (кочерыги) листьев (от 50 до 75), растущих из верхушечной почки. У белокочанных сортов окраска листьев зеленая, у краснокочанных - красно-фиолетовая. После срезки кочана в рост быстро трогаются боковые спящие почки, которые к осени образуют кочанчики, у ранних сортов довольно крупные. На второй год высаженная после зимнего хранения кочерыга дает ветвистый стебель, на котором формируются цветки. Массовое цветение наступает через 40-50 дней после посадки и продолжается 30-40 дней [16].
Белокочанная капуста занимает главенствующее место на столе большей части жителей России, в меньшей степени употребляемы краснокочанная и цветная капуста, а также такие виды, как брокколи, брюссельская, кольраби, савойская, пекинская и китайская. Но, различаясь по внешнему виду и вкусовым качествам, все разновидности капусты содержат примерно один и тот же комплекс питательных и биологически активных веществ при различных соотношениях отдельных компонентов.
Прежде всего, все виды капусты характеризуются высоким содержанием белка, которому не хватает лишь нескольких аминокислот, чтобы стать равноценным животным белкам. По содержанию же углеводов капуста примерно равноценна другим овощам и содержит глюкозу и фруктозу, пектиновые вещества и клетчатку.
Глюкоза и фруктоза относятся к легкоусвояемым углеводам, несущим в организм энергию. Пектиновые вещества, попадая в желудочно-кишечный тракт, образуют гели, которые как бы обволакивают, выстилают стенки желудка и кишечника. Они же препятствуют всасыванию токсинов в лимфу и кровь, устраняют острое химическое воздействие ряда веществ на стенки желудка и кишечника, чем в значительной мере снижают воспалительные процессы слизистой оболочки и язвообразование.
Клетчатка, из которой построены стенки клеток капусты, не усваивается организмом, однако она совершенно необходима для нашего питания, поскольку улучшает моторную деятельность кишечника. Помимо этого клетчатка оказывает положительное влияние на развитие полезной кишечной микрофлоры - необходимого элемента процесса переваривания пищи.
Отличается капуста и сравнительно высоким содержанием макро- и микроэлементов, среди которых: калий, магний, фосфор, кальций и железо. Помимо этого в любой капусте содержится сбалансированный самой природой комплекс витаминов: А, В1, В2, В6, C, E, РР, U. Капуста содержит витамин С в количестве отнюдь не меньшем, чем лимон, но при этом не обладает вкусом, вызывающим «кислое» выражение на лице, ибо органических кислот (лимонной, яблочной и др.) в ней гораздо меньше, чем в лимоне.
Не меньшую ценность представляет комплекс витаминов группы В, которые проявляют свою активность в организме человека только в присутствии друг друга. Без особых натяжек можно утверждать, что их дефицит приводит к возникновению всевозможных болезней. Именно эти витамины участвуют в процессе обмена веществ в организме [8].
Содержащийся в капусте витамин U называют иногда противоязвенным фактором. Основной поставщик этого витамина - белокочанная капуста, но, обладая массой других питательных достоинств, эта капуста имеет грубые пищевые волокна и поэтому исключается из диетического и лечебного меню людей, страдающих язвенной болезнью, а также гастритом, колитом, холециститом, диабетом, заболеваниями почек и мочевыводящих путей. Выход из данной ситуации прост: таким больным (за исключением тех, кто имеет повышенную кислотность желудка) рекомендуют употреблять свежевыжатый капустный сок, который кроме витамина U содержит все остальные витамины и минеральные вещества в первозданном виде.
Таким образом, кочанная капуста является важной овощной культурой, возделываемой на территории России. Однако в связи с возрастающей антропогенной нагрузкой на земельный фонд возникает насущная потребность в интенсификации производства сельскохозяйственной продукции. Данная потребность связана с необходимостью изучения экологической устойчивости видов и агроэкосистем, адаптационных процессов и устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды. По оценкам многих ученых, потери урожая сельскохозяйственных культур от неблагоприятных факторов окружающей среды достигают 50-80% их генетически обусловленной продуктивности [14].
Реализация максимальной продуктивности культуры при повышении устойчивости растений к климатическим, водным, солевым, осмотическим, температурным и другим стрессам может быть осуществлена при использовании регуляторов роста растений, которые получили широкое распространение. К регуляторам роста растений относят [11]:
1) гормоны растений (фитогормоны) – вещества, присутствующие в самом растении и регулирующие его рост и развитие. В настоящее время к фитогормонам относят 5 групп соединений – ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизины и этилен.
2) Синтетические вещества – физиологические аналоги фитогормонов – вещества несколько отличающиеся по структуре от фитогормонов, но сходные с ними по характеру действия на растения (например, индолилуксусная кислота (ИУК) – фитогормон, α-нафтилуксусная кислота (НУК), индолилмасляная кислота (ИМК) – физиологические аналои ИУК, и обе они являются регуляторами роста.
3) Синтетические вещества, молекулы которых не имеют структурного сходства с фитогормонами, однако оказывают значительное стимулирующее или тормозящее действие на рост и развитие растений. К ним относят ретарданты – вещества, подавляющие рост растений; гербициды - вещества уничтожающие сорняки, ненужную растительность; дефолианты – вещества, вызывающие опадание листьев на деревьях, и другие препараты.
Особенностью действия новых регуляторов роста является то, что они интенсифицируют физиолого-биохимические процессы в растениях и одновременно повышают устойчивость к стрессам и болезням. Использование биопрепаратов, как для стимуляции роста, так и для защиты растений от патогенных организмов, является одним из приоритетных направлений в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур [10]. В связи с этим необходимо применять такие биологические препараты, которые включают генетические ресурсы или другой биотический компонент экосистем, имеющий реальную или потенциальную пользу или ценность для человека. Проблема регуляции роста и развития растений с помощью физиологически активных веществ, обладающих как росторегулирующим, так антистрессовым и иммуностимулирующим действием в системе других элементов технологии является одной из актуальных в современной биологии, реализации их биолого-ресурсного и продуктивного потенциала. В соответствии с этим в настоящее время производство регуляторов роста является одной из наиболее быстроразвивающихся отраслей. Например, в 2003 г. в растениеводстве России использовали 83 препарата на основе 33 действующих веществ [4]. Однако, при выпуске товарных форм регуляторов роста производители не утруждают себя конкретизацией концентраций для разных культур. Подобного рода универсальность рекомендаций для культур, относящихся к разным систематическим категориям, иногда далеко отстоящим друг от друга, часто приводит не только к уменьшению благоприятного эффекта биопрепаратов, но и отрицательному их воздействию.
В связи с этим целью нашего исследования являлось изучение влияния регуляторов роста на посевные качества семян и формирование устойчивости разных сортов кочанной капусты.
Для достижения поставленной цели решали следующие основные задачи:
1. изучение посевных качеств семян (энергия прорастания, всхожесть, масса 1000 семян) белокочанных сортов «Белорусская 445», «Подарок», «Колобок F1», «Зимовка» и краснокочанных сортов «Топаз», «Каменная головка 447»;
2. изучение влияния регулятора роста «Циркон» на энергию прорастания и всхожесть семян кочанной капусты разных сортов;
3. изучение влияния регулятора роста «Эпин-Экстра» на энергию прорастания и всхожесть семян кочанной капусты разных сортов;
4. изучение влияния биопрепарата «Иммуноцитофит» на энергию прорастания и всхожесть семян кочанной капусты разных сортов;
5. оценка влияние токсичной концентрации ионов меди Cu2+ на энергию прорастания и всхожесть семян разных сортов кочанной капусты;
6. оценка роли регуляторов «Циркон», «Эпин-Экстра» и «Иммуноцитофит» на формирование устойчивости сортов кочанной капусты в условиях медного загрязнения окружающей среды;
7. создание практических рекомендаций по применению регуляторов «Циркон», «Эпин-Экстра» и «Иммуноцитофит» для улучшения посевных качеств семян кочанной капусты.
1. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Характеристика исследованных сортов кочанной капусты
Исследование влияния регуляторов роста на посевные качества семян кочанной капусты проводили на базе экологической лаборатории МОУ «Волхонщинская СОШ» на протяжении 2008-2009 года. В качестве объекта исследования нами были использованы сорта кочанной капусты следующих производителей (приложение П.1.1):
белокочанная капуста:
а) среднепоздний сорт «Подарок» (ООО «Агрофирма СеДек»);
б) среднеспелый сорт «Белорусская 445» (ООО «Агрофирма ПОИСК»);
в) позднеспелый гибрид «Колобок F1» (ООО «Агрофирма ПОИСК»);
г) позднеспелый сорт «Зимовка» (ООО «Фирма МАРС»).
Краснокочанная капуста:
а) среднеспелый сорт «Каменная головка 447» (ООО «Агрофирма СеДек»);
б) среднеспелый сорт «Топаз» (ООО «Агрофирма СеДек»).
Белокочанная капуста сорта «Белорусская 455»
Рекомендуется для Нечерноземной зоны. Влаголюбивый, устойчив к киле, требователен к почвенному плодородию сорт капусты. Среднепоздняя, приближается к среднеспелым. Кочаны округлые, плотные, белые, массой 2-3 кг, с короткой внутренней кочерыгой, отличного вкуса. Используют в свежем виде и для квашения. Урожайность 4,5 кг/м2 [16].
Белокочанная капуста сорта «Подарок»
Рекомендуется для Нечерноземной зоны. Среднепоздний сорт. Получен из сортов «Белорусская 445» и «Амагер» и соединил в себе их лучшие качества. Скороспелее сорта «Амагер» на 4-15 дней, хорошо хранится до марта, пригоден для квашения. Высокоурожайный - до 10кг/м2 [8].
Белокочанная капуста сорта «Колобок F1»
Позднеспелый гибрид (техническая спелость наступает на 140-150 день после всходов). Кочан округлый, выровненный, плотный, массой 4.0-4.5кг, отличных вкусовых качеств. Для гибрида характерна высокая урожайность, дружное созревание, высокая траспортабельность. Используется в свежем виде и для длительного хранения. Устойчив к комплексу болезней и растрескиванию [16].
Белокочанная капуста сорта «Зимовка»
Сорт позднеспелый, морозостойкий. От полных всходов до сбора 140 дней. Розетка листьев компактная. Кочаны массой 2,0-3,6 кг, очень плотные. Наружная кочерыга длинная. Сорт требователен к плодородию почвы, хорошо переносит недостаток влаги в почве. Вкусовые качества улучшаются после 3-4-х месяцев хранения. Отличается отличной лежкостью и транспортабельностью. Устойчив к растрескиванию [8].
Краснокочанная капуста сорта «Топаз»
Среднеспелый сорт. Период от всходов до уборки урожая 130-135 дней. Кочан округлый, плотный, красно-фиолетовый, с восковым налетом. Масса кочана достигает 1,3-2 кг. Рекомендуется для употребления в свежем виде. Отличается отличной лежкостью. По вкусовым и деликатесным качествам превосходит белокочанную капусту [16].
Краснокочанная капуста сорта «Каменная головка 447»
Среднеспелый сорт, от всходов до технической спелости 105-135 дней. Кочан округлый, плотный, окраска красно-фиолетовая с восковым налетом. Масса кочана достигает 1,2-2,5 кг. Ценность сорта: высокая урожайность, продолжительный период отдачи урожая. Для использования в свежем виде [16].
1.2. Характеристика исследованных регуляторов роста
В исследовании были использованы биопрепараты «Циркон», «Эпин-Экстра» и «Иммуноцитофит».
«Циркон» разработан фирмой ННПП «НЭСТ М». Действующим веществом препарата является смесь гидроксикоричных кислот (ГКК), получаемых из растительного сырья эхинацеи пурпурной [3]. ГКК относятся к обширному классу фенольных соединений, повсеместно распространенных в растениях [9]. Биологическая активность циркона в значительной степени обусловлена антиоксидантными свойствами, характерными для фенольных соединений. Активация процессов роста и ризогенеза растений наблюдается на самых ранних этапах развития. «Циркон» в растениях выполняет функции регулятора роста, иммуномодулятора и антистрессового адаптогена. Под действием препарата наблюдается значительное снижение повреждающего действия инфекции, степени интоксикации растения, стабилизируется проницаемость клеточных мембран инфицированной ткани. «Циркон» стимулирует возникновение защитных гистогенных реакций пораженной ткани, повышает в ней сумму репарационных процессов [1].
«Эпин-Экстра» - синтетический брассиностероид, аналог природного фитогормона, производится фирмой ННПП «НЭСТ М». Это гормоны, поддерживающие в норме иммунную систему растений, особенно в стрессовых ситуациях: пониженные температуры, заморозки, затопление, засуха, болезни, действие пестицидов, засоление почвы и т.д [15,17]. Брассинолиды содержатся в каждой растительной клетке, но их природный уровень в изменившейся экологической ситуации часто оказывается недостаточно высоким для поддержания иммунитета и нормального развития растения в течение всей вегетации. Семена, обработанные «Эпином-Экстра», быстрее прорастают, а рассада, полученная из таких семян, обладает иммунитетом ко многим распространенным заболеваниям (черная ножка, фитофтороз, ризоктониоз, мучнистая роса и т.д.). К тому же растения становятся более устойчивыми к изменениям погоды и даже к таким неблагоприятным явлениям, как засуха, заморозки, химическое загрязнение почвы. Важно и то, что выращенная продукция отличается высоким качеством и пониженным содержанием тяжелых металлов, нитратов, остаточных пестицидов. Установлено также, что препарат обладает активизирующим влиянием на побегообразование плодово-ягодных культур, винограда, цветов, декоративных кустарников [15,19].
«Иммуноцитофит» - препарат, способствующий значительному повышению иммунитета растений и их сопротивляемости многим распространенным заболеваниям: фитофторозу, альтернариозу, ризоктониозу, различным видам парши, черной ножки, мучнистой росы, бактериозов и т.д. В качестве действующего вещества выступает этиларахидонат/
В настоящее время установлена возможность использования в целях индуцирования устойчивости растений к болезням веществ, обнаруженных в самих фитопатогенных микроорганизмах. При изучении биологических особенностей патогенов возникло понятие о сигнальных молекулах (индукторах-элиситорах), которые свойственны только фитопатогенам и отсутствуют в растении. К сигнальным молекулам относятся низкомолекулярные соединения, например, полиненасыщенные жирные кислоты типа арахидоновой и эйкозапентаеновой кислот [10].
«Иммуноцитофит» стимулирует ростовые процессы. Препарат используют как в период предпосевной обработки семян и клубней, так и в период вегетации растений. После обработки повышенная сопротивляемость болезням сохраняется в течение одного-двух месяцев. Иммуноцитофит предназначен для обработки картофеля, томатов, огурцов, капусты, лука, а также плодовых и ягодных культур, винограда, цветов [4]. |
