Курсовая работа: Морозостійкість родини Пасльонових

ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МОРОЗОСТІЙКОСТІ
1.1 МОРОЗОСТІЙКІСТЬ РОСЛИН. ВИДИ ПОШКОДЖЕННЯ ПРИ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
1.2 ФІЗІОЛОГО-БІОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ МОРОЗОСТІЙКОСТІ РОСЛИН
1.3 ПРОЦЕС ЗАГАРТУВАННЯ, ЙОГО ФАЗИ
РОЗДІЛ 2. МОРОЗОСТІЙКІСТЬ РОДИНИ ПАСЛЬОНОВИХ (SOLANACEAE)
2.1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОДИНИ ПАСЛЬОНОВИХ (SOLANACEAE)
2.2 ДІЯ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР НА РОСЛИНИ РОДИНИ ПАСЛЬОНОВИХ (SOLANACEAE)
2.3 МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ МОРОЗОСТІЙКОСТІ
ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Дата добавления на сайт: 06 июля 2024

Скачать работу 'Морозостійкість родини Пасльонових':

Miнicтepствo освiти і науки, молоді та спорту України Миколаївський нацiональний університет iмeнi В.О. Сухомлинського
Біологічний факультет
Кафедра екології та здоров’я людини
Курсова робота
Морозостійкість родини Пасльонових
Виконавець Студентка 320 групи
Спецальності Біологія. Хімія
Науковий керівник
Миколаїв - 2013
Зміст
Вступ
Розділ 1. Загальна характеристика морозостійкості
1.1 Морозостійкість рослин. Види пошкодження при низьких температурах
1.2 Фізіолого-біохімічні особливості морозостійкості рослин
1.3 Процес загартування, його фази
Розділ 2. Морозостійкість родини пасльонових (solanaceae)
2.1 Загальна характеристика родини Пасльонових (Solanaceae)
2.2 Дія низьких температур на рослини родини Пасльонових (Solanaceae)
2.3 Метод дослідження морозостійкості
Висновки
Список використаних джерел
Вступ
Актуальність теми: Рослинні організми мають широкий спектор захисно-пристосувальних реакцій, які сприяють розвитку їх стійкості до різних екзогенних стресових факторів. Особливе місце займають процеси, які дають змогу зберегти життєздатність в умовах низьких температур.
Розглядаючи сукупність адаптивних процесів, що розвиваються в рослинах на відповідь дії низьких температур, дозволяє з’ясувати загальні неспецифічні фізіолого-біохімічні захисні реакції, до яких можна віднести здвиг в гормональному балансі, що сприяють зміненню структури і функції клітини, а також переключенню функціональної активності клітин в нормальних умовах - стресові підпрограми. До них можна віднести зниження активності процесів метаболізму, що супроводжується індукцією утворення цілого ряду з’єднань, необхідних для збереження цілісності клітинних структур і життєвого потенціалу рослинного організму в умовах низьких температур. Серед них значне місце займають зміни в білкових одиницях.
Добре відомо, що реалізація антистресових підпрограм вимагає великих енергетичних затрат рослини, що супроводжується одночасним зниженням енергетичного забезпечення процесів продуктивності. Тому актуально використовувати в рослинництві фітогормонів, в спектрі фізіологічної дії яких проявляється антистресовий ефект. Вони здатні в низьких концентраціях регулювати активність метаболічних процесів на високому рівні, індукуючи при цьому стійкості різних культур до широкого спектра стресових дій і підтримання в цих умовах високу продуктивність рослин.
При вивченні процесу морозостійкості можна краще зрозуміти його механізми та створювати нові види та сорти рослин з більш високим ступенем морозостійкості, що в подальшому дасть позитивний результат (наприклад, виживання в холодних умовах більшої кількості рослинних особин та, як наслідок, гарний урожай).
Мета роботи: вивчення процесу морозостійкості та механізм його дії у рослин, визначити та охарактеризувати основні характеристики процесу морозостійкості родини Пасльонових.
У відповідності до мети були поставленні наступні завдання:
)Вивчення загальної характеристики та механізму дії процесу морозостійкості рослин;
2)Розглянути основні ознаки процесу морозостійкості родини Пасльонових;
3)Об’єкт дослідження: процеси морозостійкості рослин.
Предмет дослідження: вплив низьких температур на представників родини Пасльонових.
Були використанні такі основні методи дослідження, як:
Обробка літературних джерел;
Обробка електронних джерел глобальної мережі Intenet;
Експериментальні методи дослідження морозостійкості рослин.
Практичне значення: визначивши низькі температурні межі, при яких відбуваються зміни клітин рослинних організмів родини Пасльнових, надає можливість агрономам та звичайним людям використовувати ці дані при висадці сільськогосподарських культур.
Структура роботи: дана курсова робота складається з вступу, двох розділів (з підрозділами), висновків та списку використаної літератури, що нараховує 32 позиції та займає 3 сторінки. Загальний обсяг роботи - 34 сторінок.
Розділ 1. Загальна характеристика морозостійкості
1.1 Морозостійкість рослин. Види пошкодження при низьких температурах
Важлива роль температури в взаємовідношенні організму з середовищем проявляється на всіх етапах його структурної та функціональної організації. Температурні коливання викликають зміни структури біополімерів, а також і швидкість біохімічних реакцій і фізіологічних процесів. Від температури залежить виживання рослинного організму, а географічне поширення видів на Землі відбувається в співвідношенні з температурним градієнтом. Відомо рослини тропічного поясу не здатні витримувати навіть незначні зниження температури до 10…12°С. Температурні межі можливого існування для різних організмів досить широкі. Найвищі температури зареєстровані для бактерій (88°С С) та синьозелених водоростей, які існують у гарячих джерелах гейзерів (85°С). В Якутії, де температура знижується до - 68°С, зростає близько 200 видів рослин [17: 656].
Тому стiйкiсть рослин до низьких температур поділяють на холодостiйкiсть, чи стiйкiсть теплолюбних рослин до низьких позитивних температур, i морозостiйкiсть, чи здатнiсть рослин переносити температури нижче 0°С [17: 657].
Серед багатьох екзогенних факторів, до яких рослини здатні формувати стійкість, особливе місце займають процеси, які дають змогу зберегти життєздатність в умовах низьких температур.
Холодостійкість. Вона характерна рослинам помірної зони. До холодостійких культур відносяться ячмінь, овес, льон та інші. Тропічні і субтропічні рослини (не зимуючі) при температурі дещо вище 0 С пошкоджуються і відмирають. Ступінь холодостійкості різних рослин, а також різних органів одної рослини неоднакова. При розміщенні теплолюбних рослин в умови низької позитивної температури відзначається поступова втрата тургору клітинами надземної частини (наприклад, листки огірка втрачають тургор при 3°С на 3-й день, рослина в’яне і гине). Отже, при низьких температурах може порушуватися надходження води до транспіраційних органів [16: 280].
У деяких спостерігається посилення розпаду білків і нагромадження в тканинах розчинних форм азоту. Основною причиною пошкоджуючої дії низької позитивної температури на теплолюбні рослини є порушення функціональної активності мембран. Відбувається перехід насичених жирних кислот, що входять у їхній склад, з рідкокристалічного стану в стан гелю. Це приводить до несприятливих порушень в обміні речовин, а при тривалій дії низької температури - до загибелі рослини [17: 657].
Холодостійкість теплолюбних сільськогосподарських рослин можна підсилити передпосівним загартуванням насіння. Накільчене насіння теплолюбних культур (огірки, томати, диня й ін.) протягом декількох діб витримують в умовах низьких позитивних (1-5°С) і більш високих (10-20° С) температур, що чергуються (через 12 год.). Таким же чином можна потім загартувати розсаду. Холодостійкість підвищується також при замочуванні насіння у 0,25 % -вих розчинах мікроелементів чи нітрату амонію (протягом 20 год. для бавовнику).
Морозостійкість. Різні рослини переносять зимові умови, знаходячись в різноманітному положенні. В однорічних рослинах зимує насіння, нечутливі до морозів, у багаторічних - захисні шари грунту і снігу, цибулини і кореневища. На 42 % території Землі є звичайними морози із середнім річним мінімумом температури повітря нижче - 20°С. Звідси випливає значення морозостійкості рослин для сільськогосподарського виробництва цих районів. У нашій країні великий внесок у вивчення проблеми морозостійкості внесли роботи Н.А. Максимова, І.І. Туманова і багатьох інших дослідників. Швидке зниження температури в експериментальних умовах супроводжується утворенням льоду всередині клітин і, як правило, їхньою загибеллю. Поступове зниження температури (0,5-1°С/год.), як це відбувається в природних умовах, приводить до утворення льоду в міжклітинниках. При цьому кристали льоду, що утворюються, витісняють з міжклітинників повітря, і замерзла тканина виглядає прозорою. При відтаванні міжклітинники заповнюються водою, що потім поглинається клітинами, якщо вони не загинули від морозу.
Рослини відносяться до ектотермним (пойкілотермним) організмам, не здатні підтримувати температуру своїх органів та тканин на постійному рівні. Ектотермні рослинні організми здатні модифікувати біополімери своїх клітин таким чином, щоб компенсувати зміни метаболізма, що спричиняються температурними здвигами. Нові різновидності макромолекул з’являються в процесі акліматизації рослин до зміненої температури. Модифікації макромолекул можуть проходити також в еволюційному масштабі часу, при адаптації до нових температурних умов. За рахунок модифікації біополімерів, щ проходять в процесі еволюції, рослинам різних кліматичних зон вдається підтримувати відносно однакову інтенсивність метаболізма. До такого роду модифікаціям біополімерів відносяться утворення нових різновидностей ферментів, стресових білків, гормонів [2: 564].
У вивченні механізмів холодо - та морозостійкості рослинних організмів основне місце займають дослідження залежності швидкості різних фізіолого-біохімічних процесів від температури. Температурну залежність показують криві з трьома кардинальними точками: мінімум, оптимум, максимум. За положенням температурних кардинальних точок рослини поділяються на термофільні та фригофільні [17: 656].
Термофільні - це теплолюбові рослини з високим значенням кардинальних точок.
Фригофільні - це рослини, що ростуть за більш низьких температур.
Основними причинами пошкодження рослинного організму є:
зневоднення;
механічне пошкодження льодом.
Пошкодження морозом, рослини мають вид як поварені, вони втрачають тургор, листки їх буріють і засихають. При розтаванні картоплі або коренеплодів цукрового буряку вода легко витікає з тканин. Таке явище довгий час пояснювали розривом клітинних стіно під впливом льоду, що утворився в тканинах рослин. Але встановлено, що лід утворюється головним чином в міжклітинниках і клітинні стінки стають не пошкодженими. Смерть рослин під впливом низьких температур спричиняється змінами, що проходять в протопласті та його коагуляція. Фізико-хімічні перетворення в протопласті проходить відтягнення води утворюючими в міжклітинниках кристалами. Крім того протопласт піддається стисканню з сторін ростучих в міжклітинниках кристалів. В результаті наступає необоротна денатурація колоїдів протопласта клітин і відмирання тканин. Якщо утвореного льоду мало, то після розтавання рослина може залишитися живою. Так в листках томата, витриманих при температурі мінус 5-6 С, утворюється не велика кількість льоду, повітря в міжклітинниках витісняється, і листки становляться прозорими. Але утворення льоду в міжклітинниках не шкодить рослину, і після розтавання листки повертаються в нормальний стан. Миттєве і необоротне ушкодження клітин при утворенні внутрішньоклітинного льоду вказує на фізичну природу процесу: найімовірніше відбувається руйнування мембран клітини ростуть в протоплазмі кристалами льоду. У той же час, розглядаючи причини вимерзання рослин, Г.А. Самигін відзначає, що в природних умовах дуже рідко має місце внутрішньоклітинне утворення льоду, оскільки воно можливе тільки при дуже швидкому зниженні температури, що досягає 10-12°С в годину. У природних же умовах температура повітря знижується зі швидкістю 1-2°С в годину або навіть ще повільніше. У цьому випадку відбувається позаклітинне утворення льоду. Пошкодження при утворенні льоду поза клітинами викликаються двома основними причинами: зневодненням протопластів і механічними ушкодженнями збезводненої протоплазми. У загартованих рослин переважно причиною загибелі є механічні пошкодження, у незагартованих - зневоднення протоплазми [2: 564].
Кожна клітина має межу обезводнення і здавлення. Перехід цієї межі, а не тільки зниження температури - причина смерті клітин. Таке явище слідує розглядати не як безпосередній вплив холоду на протопласт, а як дія, що викликає обезводнення протопласта в слідстві виморожування води. Переконуючим доказом цього служить стан переохолодження (без утворення льоду), які рослини переносять без пошкодження; при тих же температурах., але з утворенням льоду в тканинах рослини гинуть.
Не всі рослини однаково реагують на утворення льоду в тканинах. Наприклад, картопля гине відразу; капуста, цибуля переносять помірний приморозок; озимі злаки витримують пониження температури до - 15-20°С. Ще більше витримують низькі температури хвойні дерева [31: 176].
1.2 Фізіолого-біохімічні особливості морозостійкості рослин
Рослинам, що ростуть в зоні низьких температур, доводиться не тільки підтримувати внутрішньоклітинні біополімери в функціональному активному стані, але й регулювати процеси утворення льоду в тканинах. Внутрішньоклітинне утворення льоду приводить до загибелі як теплолюбних, так и морозостійких рослин, так як утворенні в клітині кристали льоду розривають мембрани, приводять до порушення функцій клітинних органел. Теплолюбні рослини гинуть навіть тоді, коли лід утворюється в міжклітинниках. Рослини холодного клімату, а також мезофіти, витримують утворення льоду в міжклітинниках. У морозостійких рослин сформувались механізми, які перешкоджають утворенню льоду в клітині [13: 512].
Один з механізмів, перешкоджаючих внутрішньоклітинного утворення люду, спряжене з виходом води з клітин в екстрацелюлярний простір. При пониженні температури в екстра целюлярному середовищі утворюються кристали люду. Лід формує градієнт водного потенціалу, що направлений з клітин в міжклітинники. Вихід води з клітин по градієнту викликає подальшу дегідратацію клітин і ріст кристалів льоду в міжклітинниках, в цей же час знижує вірогідність утворення внутрішньоклітинного льоду.
Утворення позаклітинного льоду і зв’язаний з цим відтік води з клітин стимулюється спеціальними речовинами, які клітина ексекретує в апопласт. Являючись центрами кристалізації води, вони підвищують температурний поріг зародкоутворення льоду. Такі з’єднання називаються гетерогенними нуклеаторами, а стимулюючий ними процес зародкоутворення люду - гетерогенна нуклеація. Гетерогенними нуклеаторами можуть бути білковою, фосфоліпідною або полісахаридною природою. Гетерогенними нуклеаторами стають різні тверді включення, що виконують роль "затравка" для утворення кристалів. Часто такими "затравками" слугують епіфітні бактерії, що населяють міжклітинне середовище.
Від гетерогенної відрізняють гомогенну нуклеацію. Вона проходить в середовищі, що не містить нуклеаторів, і характеризується більш низькою пороговою температурою зародкоутворення льоду, чим гетерогенна нуклеація. При гомогенної нуклеації кристали льоду не формуються і не ростуть до тих пір, поки певна кількість молекул води не сформує зародок льоду. Завдяки гетерогенним нуклеаторам лід в міжклітинниках утворюється при більш високих температурах, чим ті, що потрібні для замерзання внутрішньоклітинного середовища.
Вихід води назовні при внутрішньоклітинному утворенні льоду, супроводжується не сприятливим для клітин ефектом дегідратації. В зв’язку з цим адаптація і акламація рослин до низьких температур включає формування механізмів, які підвищують резистентність клітин до обезводнення. Захист клітин при дегідратації, що викликається низькими температурами, пов’язана з біосинтезом осмопротекторів, перш за все низькомолекулярних цукрі і поліспиртів. Одна з основних функцій цих речовин являється захист внутрішньоклітинних біополімерів. Специфічна функція осмопротекторів при дегідратації клітин, що викликано низькими температурами, є зниження температури замерзання внутрішньоклітинного середовища [9: 87].
Особливо чутливими структурами клітини, легко пошкоджується під дією гіпотермії, є порушення функціональної активності ліпідного шару мембран. Мембранним ліпідам в нормальних умовах характерний рідинно-кристалічний стан (рідким кристалом називають анізотропну рідину з ознаками впорядкованості). В цьому стані мембрани зберігають свою структурну цілісність, але в той же час ліпіди мембрани і локалізовані в ній білки достатньо рухомі, щоб здійснювати свої функції. Рідинно-кристалічному стану відповідає певна в’язкість ліпідного бішару. Вона вище, чим в’язкість ліпідів в стані їх крайньої текучості, коли зникають ознаки впорядкованості, характерні для рідкого кристала, і нижче в’язкості ліпідів, що знаходяться в твердому желеподібному стані. Перехід ліпідів з рідинно-кристалічного стану в гель проходить при зниженні температури. Температура фазового переходу і супроводжуючі його зміни в’язкості залежать від довжини вуглеводневих ланцюгів і числа подвійних зв’язків жирних кислот, що входять в склад ліпідів. При присутності подвійних зв’язків, які знаходяться майже завжди в цис-положенні, в ланцюгах утворюються згини, і це зменшує енергію стабілізації бішару, робить мембрану більш текучою. На міцність бішару впливає і вміст в ньому стероїдів, а також іонний склад прилеглої до мембрани рідкої фази.
Втрата води клітинами при позаклітинному утворенню льоду призводить до зменшення об’єму протопластів і концентрації речовин, що в ньому міститься, деякі з них при підвищенні концентрації стають токсичними для клітин. До таких речовин відносяться неорганічні іони, наприклад Na+ і Cl-, активні форми кисню і ряд органічних сполук. Збільшення внутрішньоклітинної концентрацій іонів і накопичення токсичних з’єднань в свою чергу приводить до зміни конформації біополімерів, а в найбільш критичних ситуаціях - до денатурації білків. При цьому може проходити утворення або розрив ковалентних зв’язків в білках. Одним з найбільш часто зустрічаючих ефектів такого роду являється окиснення SH-групи і утворення дисульфід них зв’язків між різними частинами поліпептидного ланцюга або різними ланцюгами [2: 565].
Дегідратація клітин виявляє безпосередню дію на структурний стан ліпідів мембрани. Мембрани в нормі зв’язують до 30-50% води. Взаємодіючи з зарядженими полярними групами білків і фосфоліпідів, вода стабілізує структури мембрани. Дегідратація спричиняє оборотні і необоротні (в залежності від ступеня дегідратації) порушення мембранних структур. На початкової стадії втрати води мембраною ліпіди переходять з рідинно-мозаїчного стану в желеподібний стан. При більш сильної дегідратації, коли залишається не більш як 20% води, ліпіди переходять в гексагональну форму. При швидкому замороженні протопластів, що супроводжує швидкої втрати води, в ліпідах мембрани відбувалося утворення Н-фази. При повільному зниженні температури до - 10°С вода в протопластах зберігається, і переходить в переохолодженний стан, утворення Н-фази не відбувається. Підвищення осмотичного тиску середовища, в якому знаходиться переоходженні протопласти, шляхом внесення в неї сорбітола супроводжується виходженням води з протопластів і утворення Н-фази. При цьому втрачається осмотична реакція протопластів. Зазначимо, що аклімація рослини до негативної температури (загартовування) знижує температуру переходження мембранних ліпідів в гексогональну фазу. У протопластів, що були виділенні з загартованих рослин, навіть при - 35°С в мембранах...

Похожие материалы:

Курсовая работа: Вплив інформаційних телепередач на емоційну стійкість глядача

Реферат: Тривожність

История болезни: Вагітність 36 тижнів, дістрес плода, загроза передчасних пологів

Реферат: Сутність гештальт-підходу як методу психотерапії

Реферат: Шкільна тривожність молодших школярів