Исследовательская работа по биологии Влияние на рост стимуляторов и ингибиторов

Экологический проект
Тема: Выявление зависимости роста побегов от действия предполагаемых стимуляторов и ингибиторов на примере гороха
Руководитель: Алексеева Светлана. Константиновна,
учитель биологии г. Калининграда

Содержание
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .стр. 3
Глава I. Общие сведения о природных стимуляторах и ингибиторах
Общие сведения о регуляторах роста……………………….…………стр.4
Природные регуляторы роста и их действие ………………………...стр.6
Синтетические регуляторы роста ………………………………...……стр.8
Глава II Экспериментальная часть определения действия веществ на рост растений ………………….……………………………………..………….стр.10
Глава III Результаты исследования и рекомендации. . . . . . . . . . . . . … . стр.16
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . ….…..стр.19
Список использованных источников информации . . . . . . . . . . . . .. . . . .стр.20
Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр.21ВВЕДЕНИЕ
В быту мы занимаемся выращиванием культурных растений и всегда стремимся, что бы они росли быстрее, но сорняки могут подавить их рост. Как стимулировать рост одних и подавить рост других? С другой стороны, весной рост растений увеличивается, а к осени замедляется? Вероятно, что-то регулирует рост растений. Поэтому мне стало интересна возможность управлять ростом растений. Я задала себе вопрос: «Какие существуют условия и вещества, регулирующие рост растений, существуют ли растительные гормоны, как у человека? Изучая литературу по теме, я выяснила, что существуют фитогормоны, регулирующие скорость роста растений. Но можно ли использовать натуральные вещества, так же активно влияющие на рост растений. Поэтому я выдвинула гипотезу исследования: Если природные стимуляторы и ингибиторы существуют, то они одинаково влияют на развитие побегов, корней и семян. Исследование проводила на примере семян гороха, как наиболее удобных в исследовании.
Цель исследования: Изучить влияние предполагаемых натуральных стимуляторов и ингибиторов на рост и развитие побегов гороха.
Мною поставлены задачи исследования:
Изучить научные данные о влиянии внешних и внутренних факторов на рост и развитие растений;
Провести ряд экспериментов и определить процент всхожести семян в зависимости от действия предполагаемых стимуляторов и ингибиторов;
Определить динамику роста побегов и корней под действием веществ;
Сделать выводы и дать рекомендации для выращивания растений.
Методы исследования: наблюдение, измерение, фотосъемка, сравнение, эксперимент.

Объект исследования: Предполагаемые вещества, регулирующие рост растений.
Предмет исследования: процент всхожести семян и высота побегов гороха.
Практическая значимость работы: систематизации сведений по теме исследования и разработка рекомендации для растениеводов.
Продукт работы: выпуск буклета для учеников и их родителей.
Глава I.
1.1 Общие сведения о регуляторах роста.
Регуляторами роста растений являются физиологически активные соединения синтетического или природного происхождения, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе роста и развития растений.
Они являются сильными биостимуляторами, т.е. повышают иммунитет, укоренение черенков, увеличивают всхожесть и ускоряют прорастание семян, снижают отрицательное воздействие неблагоприятных внешних факторов как похолодание или засуха, стимулируют образование завязей, ускоряют созревание плодов, стимулируют цветение.
Стимуляторы роста, а точнее было бы их назвать регуляторами роста, в последнее время приобретают все большую популярность. И дело не только в том, что они способствуют росту урожайности – они обеспечивают повышенное качество наших овощей и фруктов. Стимуляторы роста успешно используются в садоводстве, виноградарстве и овощеводстве для ускорения укоренения при размножении, уменьшения предуборочного опадения плодов, с целью задержки цветения, прореживания цветков и завязей, для замедления прорастания клубней, корнеплодов и луковиц при хранении, для борьбы с сорняками и т.д. Но, как любые биологически активные вещества, регуляторы роста требуют очень осторожного обращения с ними. Передозировка этих соединений очень опасна: можно не только не получить ожидаемого эффекта, но столкнуться с прямо противоположным результатом. Большинство из биологически активных веществ в низких и очень низких концентрациях играют роль стимуляторов роста, способствуют повышению иммунитета, активизируют плодоношение. В высоких концентрациях эти же препараты оказывают действия, угнетающие физиологические процессы в растении. Так что лучше немного недодать, чем передать.
1.2 Природные регуляторы роста и их действие
Изучив литературу, я выяснила, что у растений выделено несколько классов фитогормонов, такие как: ауксины – индолилуксусная кислота и ее производные, вызывающие растяжение клеток, активизирующие рост частей растений, образование корней у черенков растений. Образуются в апикальной меристеме и растущих тканях.
Другими фитогормонами являются гиббереллины, иначе, гибберелловая кислота и другие. Они стимулируют деление или растяжение клеток, активизирующие рост стебля, прорастание семян. Эти вещества синтезируются в молодых листьях, молодых семенах, плодах и ткани эндосперма.
Еще одной группой фитогормонов являются цитокинины – производные пуринов, они так же стимулируют деление клеток, прорастание семян; способствуют заложению почек у тканей и целых органов растений. Источники этих веществ – плоды и ткани эндосперма.
Кроме того, стимулировать рост могут вещества, имеющие негормональную природу – витамины, производные мочевины, некоторые фенолы, и другие вещества. Они могут образовываться в очень малых количествах и являются частью фитогормонов. К примеру известно, что не все витамины могут транспортироваться в растении, а в сочетании с фитогормонами увеличивают рост растений. Т.е. эти вещества усиливают действие фитогормонов.
Все природные фитогормоны – ауксины, гиббереллины, цитокинины и негормональные соединения называют – ростовыми веществами. А все синтезированные и природные ростовые вещества имеют общее название стимуляторов роста.
Изучая литературу, я так же познакомилась и с ингибиторами роста – соединениями, которые подавляют биохимические или физиологические процессы в растениях, такие как: ростовые процессы, распускание почек и прорастание семян. К этой группе относятся вещества фенольной или терпеноидной группы, которые являются веществами гормональной и негормональной природы. К гормональным веществам относится салициловая кислота, а также ее аналоги.
Еще одним известным веществом является этилен. Он так же относится к ингибиторам, но его ученые выделяют в отдельную группу потому, что этилен газообразное вещество. Под влиянием этилена происходит торможение роста проростков, опадение листвы. Этилен также тормозит действие стимуляторов роста ауксинов, гиббереллинов, цитокининов.
Замедление и полное прекращение роста растений в природных условиях часто совпадает с наступлением в природе неблагоприятных внешних условий, но обусловлено чаще всего внутренними факторами, такими как: изменением уровня нуклеиновых кислот в точках роста, так же соотношением гормонов и ингибиторов роста. В тропиках, где годовые колебания температуры незначительны, практически все растения имеют периодическую приостановку роста. Поэтому вполне понятно, что рост растений можно регулировать искусственно.
Включение регуляторов роста в сельскохозяйственную технологию выращивания различных растений позволяет сократить ручной труд при их формировании, уходе за декоративными кустарниками в живых изгородях, регулировании сроков цветения, предупреждении периода старения, в борьбе с сорняками в школах, питомниках и на газонах.
1.3. Синтетические регуляторы роста.
На сегодняшний день созданы и синтетические регуляторы роста растений. Это ингибиторы роста: антиауксины, ретарданты, парализаторы, которые резко приостанавливают рост всех частей растений. Так ретарданты способны замедлять рост стебля, вызывают его укорачивание, а также утолщение. Питательные вещества растений при этом перераспределяются. Большая их часть поступает в корни, приводя к усиленному росту. Рассада не подвергается вытягиванию даже при очень низкой освещенности и загущении. Антиауксины — замедляют или полностью тормозят многие процессы в жизнедеятельности растений.
Третьей группой являются парализаторы, которые резко приостанавливают рост всех органов растения.
Синтетические стимуляторы роста по структуре идентичны природным фитогормонам. Их вводят в растения для активирования деятельности фитогормонов. В результате воздействия стимуляторов роста на растения происходит временное усиление ростовых и формообразовательных процессов, а так же дифференцирование (распределение) воспроизводимых растением клеток на ткани различных органов. (см. Приложение1)
Синтетические стимуляторы роста используют в форме водных растворов, паст, эмульсий, дустов, аэрозолей, паров в растениеводстве для укоренения черенков многих культурных плодовых и декоративных растений, комнатном цветоводстве. Стимуляторы ускоряют цветение, способствуют более раннему образованию плодов и семян. И даже увеличивают размеры плодов и ягод (например, винограда). Стимуляторы успешно применяют также для выведения семян, клубней, луковиц из состояния покоя, или ускорения образования корневой системы у черенков. (см.Приложение2)
К синтетическим стимуляторам, выпускаемым в промышленности, относятся — гетероауксин, индолилмасляная, индолилпропионовая кислоты. Срезы листовых или древесных черенков обрабатывают растворами слабой концентрации перед укоренением. Часто проводят стимулирующую обработку и перед посевом семян.
Регуляторы роста требуют предельно внимательного обращения с ними. Так как передозировка этих веществ очень вредна: можно не только не достичь нужного результата, но столкнуться с противоположным эффектом. В низких концентрациях они играют роль стимуляторов, способствуют укреплению иммунитета, активизируют плодоношение. Эти же препараты в высоких концентрациях вызывают угнетающие процессы в растении.


Глава II Экспериментальная часть определения действия веществ на рост растений.
2.1 Природные регуляторы роста.
Изучая литературу, читая форумы в интернете, я нашла противоречивые средства о природных веществах, влияющих на рост и развитие растений. Поэтому я решила сама проверить действия на растения растворов различных, встречаемых в быту растений и веществ: алоэ, мед, ива, луковая шелуха, аспирин, лимонная кислота, этилен.
Методика эксперимента:
Приготовление рабочих растворов веществ.
Алоэ. Срезать листья, затем положить в холодильник на 5 дней, а затем настоять воду с измельченными листьями в течении 5 - 7 дней.
Мед - Берем 1 ч. л. меда на 1л воды.
Луковая шелуха - берем две горсти луковой шелухи и заливаем ее 1 литром кипятка, настаиваем. Далее данный раствор разбавляем водой 1/3.
Сушеная крапива - Берем сушеную крапиву и настаиваем ее, примерно на 1 литр воды берем горсть сушеной крапивы, настаивается раствор 7 - 10 дней, затем его разбавляю водой 1/3.
Ива - Нарезаем веточки ивы и ставим их в воду. Когда прутья ивы дадут корни, а вода станет коричневой, надо разбавить простой водой 1:1.
Аспирин – 0,5 таблетки растворяю в 2 литрах воды.
Лимонная кислота – 1чайную ложку выжимки лимона растворяю в 1 л воды.
Этилен – получаю от выделений спелых яблок.
Вода – контрольный вариант.
Семена гороха делятся на группы и обрабатываются полученными растворами при прорастании, а затем и при обработке молодых побегов.
Определяется скорость прорастания семян гороха и дальнейшее их развитие методом наблюдения и измерения.
Результаты фиксируются.
Эксперимент 1 «Определение скорости прорастания семян гороха при воздействии различных веществ».
Цель: определение скорости прорастания семян при замачивании их в приготовленных растворах.
Оборудование: пипетка, контейнеры, растворы.Объект исследования: скорость прорастания семян.Метод исследования: наблюдение и анализ.
Результаты заносятся в таблицу1.
Таблица1
День
Эксперимента Процент проросших семян
Алоэ Мед Лук Крапива Ива Аспирин Лимон Вода
2 40 20 20 30 - - - 10
4 80 50 50 50 30 20 10 50
6 100 70 80 70 60 40 30 70
Результаты отразились в графике 1
График1

Вывод: В результате эксперимента выявлено, что растворы неодинаково влияют на прорастание семян. В сравнении с водой, наибольшее влияние на скорость прорастание семян влияет раствор алоэ и раствор меда. Однако хуже всего проросли семена в растворе лимона и аспирина.
Эксперимент 2 «Определение развития побегов гороха при воздействии исследуемых веществ.
Цель: Определение роста побегов и длины корней гороха при обработке исследуемыми веществами определенных растворов.
Оборудование: контейнеры с растворами, распылитель, линейка.
Методика эксперимента:
1.Проросшие в воде побеги помещены в контейнеры для прорастания, куда были налиты растворы исследуемых веществ.
2. Контейнеры были помещены в одинаковые условия и периодически поливались и опрыскивались соответственными растворами.
3. Регулярно (через день) проводилось измерение скорости роста побегов в длину, определялось среднее значение, результаты заносились в таблицу 2.
4.Через 10 дней измерила длину корней у проростков в каждом варианте, данные занесла в таблицу3
Таблица 2
День
Эксперимента Длина побегов (см)
Алоэ Мед Лук Крапива Ива Аспирин Лимон Вода
2 2,0 2,4 0,8 1,2 1,5 0,3 1,3 1,5
4 3,5 3,5 1,9 3,3 2,3 0,5 1,5 1,9
6 4,7 5,4 2,7 4,5 3,7 0,5 2,1 4,2
8 6,9 6,5 3,8 5,0 4,6 0,3 2,5 5,0
10 7,3 8,1 5,2 6,0 6.0 0 3,7 5,5
Результаты измерений длины корней в каждом варианте представлены в таблице 3 Таблица 3
Длина корней (см)
Алоэ Мед Лук Крапива Ива Аспирин Лимон Вода
7,6 4,6 5,0 3,8 5,2 0,4 3,8 4,5
Общие результаты отразились в графике 2
График2

Вывод: В результате эксперимента выявлено, что растворы неодинаково влияют и на рост побегов. В сравнении с водой, наибольшее влияние на скорость прорастание семян влияет раствор меда. Однако хуже всего проросли семена в растворе аспирина, а позднее и погибли. У побегов так же неодинаков размер корней. Наибольшая длина при обработке раствором алоэ.
Эксперимент 3 «Определение развития побегов гороха при воздействии этилена.
Методика:
1.Проросшие в воде семена помещаем в контейнер.
2. Спелые яблоки помещаем в емкость и закрываем крышкой.
3. Производим наблюдение и измерение.
Оборудование:
Контейнер, емкость, яблоки.
Результаты измерений помещены в таблицу 4
Таблица 4
День эксперимента Длина побегов (см)
Этилен Контроль
2 1,5 1,5
4 2,4 1,9
6 2,9 4,2
8 3,5 5,0
10 3,7 5,5
Результаты представлены в графике 3
График 3

Этилен, выделяемый спелыми яблоками, оказал отрицательное влияние на рост побегов, побеги сначала прибавляли в росте, а затем, по мере накопления газа, рост их заметно снизился по сравнению с контрольным вариантом.
Вывод: Исследуемые вещества оказывают влияние на рост побегов
Наибольшее стимулирующее действие на прорастание семян оказал раствор алоэ, а на рост побегов гороха, по итогам эксперимента, оказал раствор меда. Роль ингибитора при прорастании семян наиболее выражена при прорастании семян и росте побегов у аспирина и лимонной кислоты.
Глава III Результаты исследования и рекомендации.
По результатам проведенных экспериментов, видно, что исследуемые вещества влияют в разной степени на прорастание, рост и развитие побегов и корней.
Определив лидеров по эффективности воздействия, присвоив им места, я определила средние значения по каждому этапу исследования.
Общие результаты исследования представлены в таблице5.
Таблица5
Условия эксперимента место
прорастание Рост побега Длина корней Итог
этилен 5 6 6 6
алоэ 1 2 1 1
мед 2 1 4 2
лук 3 5 3 4
крапива 3 3 6 4
ива 4 3 2 3
аспирин 6 7 7 7
лимон 6 6 6 6
Контрольный образец. Вода. 3 4 5 4
Обобщив полученные результаты, сопоставив данные, я сделала выводы.
Выводы исследования:
Ацетилсалициловая кислота аспирина, особенно в высоких дозах, в наибольшей степени замедляет как прорастание семян, так и рост корня и стебля. Корень проявляет в 2—3 раза большую чувствительность к ингибитору, чем стебель.
Медовый раствор и раствор сока алоэ, наоборот, в большей степени стимулируют прорастание и рост побегов и корней гороха. Так же, по сравнению с контрольным образцом, стимулирует рост, но в меньшей степени, настои лука и веток ивы.
Существуют натуральные вещества, влияющие на ростовые процессы.
Не все вещества одинаково влияют на рост разных частей растений.
По итогам работы составлены рекомендации для растениеводов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Изучив научные данные о влиянии внешних и внутренних факторов на рост и развитие растений, я выявила, что существуют вещества, регуляторы роста. Регуляторами роста растений являются физиологически активные соединения синтетического или природного происхождения, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе роста и развития растений. При этом существуют как природные, так и синтетические регуляторы роста.
2. В процессе исследования, я провела ряд экспериментов и определила процент всхожести семян в зависимости от действия предполагаемых стимуляторов и ингибиторов, измерила рост побегов и длину корней под действием изучаемых веществ.
3. Изучив динамику роста стеблей, корней, скорость прорастания, я составила графики, отражающие эти процессы.
4. По результатам экспериментов, я сделала вывод, что существуют натуральные вещества, влияющие на ростовые процессы. Ацетилсалициловая кислота, этилен и лимонная кислота являются природными ингибиторами, а раствор меда и настои веток ивы и чешуи лука – природными стимуляторами. Не все вещества одинаково влияют на рост разных частей растений.
Гипотеза подтверждена частично. Не все вещества одинаково влияют на рост разных частей растений. В этом, как я считаю, новизна моей работы.
По итогам работы составлены рекомендации: с целью стимулирования роста побегов комнатных растений я рекомендую использовать водный экстракт листьев алоэ, меда и ивы. Если вы хотите сохранить и продлить жизнь букету цветов, замедлить рост побегов, рекомендую использовать этилен, лимонную кислоту и ацетилсалициловую кислоту.
По использованию веществ был выпущен буклет.
В дальнейшем я планирую изучить влияние выделенных мною веществ на образование корней и уровень роста не травянистых как гороха, а черенков древесных побегов, а так же на уровень цветения комнатных растений. Возможно, их действие будет иным.

Список использованной литературы:
Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся. — Мн.: Нар.света, 1991. —208 с.: ил.
Травкин М.П. "Занимательные опыты с растениями", М. Учпедгиз. 1960г. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/Н.Н. Третьяков и др.; под ред. Третьякова. – М.: Колос, 2000.40с., ил.
Шаповал О.А., Вакуленко В.В., Прусакова Л.Д. Регуляторы роста растений //Ж. «Защита и карантин растений», №12, 2008. 88 с.
Якушкина Н.И. Физиология растений. М., Просвещение, 1993. 351 с.
Интернет- ресурсы:
http://dachadecor.ru/udobreniya/luchshie-stimulyatori-rosta-primenenie-i-charakteristikihttp://cvetovod.com/articles/index048.htmlhttp://hozvo.ru/news/vegetable_garden/Narodnyiestimulyatoryirosta/
Приложение
Фото исследования







Приложение 2
Характеристики и состав нетоксичных препаратов:
 «Эпин», «Эпин-экстра» - регулятор и адаптоген широкого спектра действия, обладает сильным антистрессовым действием, синтезированный аналог природного вещества.
«Циркон» — иммуномодулятор, корнеобразователь, индуктор цветения, препарат широкого спектра действия, обладает сильным фунгицидным и антистрессовым действием. Помогает правильному развитию растений, защищает их от загрязнения тяжелыми металлами. Производится из природного сырья — эхинацеи пурпурной.
«Цитовит» — комплекс микроэлементов в полуорганической форме. Усиливает действие «Циркона» и «Эпина».
Регуляторы роста растений
Наименование Фирма Упаковка Назначение
Агат 25К Россия уп. 1,3 кг, 0,65 кг фунгицидное действие, повышение всхожести, продуктивности и завязи плодов
Завязь (гибберсиб) Россия уп.2 г, 10 г стимуляция образования и предотвращения опадения завязей, повышение урожайности, увеличение массы плодов и повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям
Иммуноцитофит таблетки Россия уп. 100 таб. повышение антистрессовой активности, всхожести, урожайности, устойчивости к заболеваниям и др.
Нарцисс Н Россия кан. 10 л нематицидное действие, повышение урожайности
Нарцисс В Россия кан. 10 л увеличение зеленой массы, повышение урожайности
Силк Россия кан. 1 л повышение урожайности, увеличение продуктивной кустистости и содержания полезных веществ в плодах, устойчивость к заболеваниям.
Циркон Россия кан. 1 л усиление процессов роста и развития, устойчивости к заболеваниям, корнеобразования, ускорение цветения, повышения всхожести, увеличение урожайности.
Этамон Россия ампулы, уп. 0,5 л увеличение приживаемости рассады, повышение урожайности
Эпин-Экстра Россия кан. 1 л улучшение образования клубней, ускорение образования завязей, повышение энергии прорастания, стимулирование иммунной системы, ускорение созревания плодов и др.