Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 мая, печатный экземпляр отправим 2 июня.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Отличный выбор методов исследования Высокая практическая значимость Высокая научная новизна

Рубрика: Биология

Опубликовано в Юный учёный №1 (31) январь 2020 г.

Дата публикации: 01.01.2020

Статья просмотрена: 290 раз

Библиографическое описание:

Селезнёв, А. И. Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина / А. И. Селезнёв, И. К. Куцева. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 1 (31). — С. 66-69. — URL: https://moluch.ru/young/archive/31/1839/ (дата обращения: 18.05.2021).



Азот — существеннейший фактор почвенного плодородия. Он входит в состав жизненно важных соединений — аминокислот, белков, нуклеиновых кислот.

Атмосфера Земли содержит колоссальное количество азота -79,2 процента, однако он недоступен для растений. Для растений важен не атмосферный азот, а содержащийся в почве. Между тем запасы доступных для растений форм азота даже в черноземных почвах не так велики, чтобы бесперебойно обеспечивать высокий урожай сельскохозяйственных культур [2].

В связи с остротой нитратной проблемы учёные ещё настойчивее изучают процессы естественной фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями, а также некоторыми свободноживущими микроорганизмами.

Из всех живых организмов только бактерии нескольких родов способны к фиксации атмосферного азота. Наиболее известные из них — это симбиотическая бактерия Rhizobium, которая образует клубеньки на корнях бобовых и некоторых других растений.

Клубеньковые бактерии снабжают бобовое растение азотом, который фиксируют из воздуха. Растение же, в свою очередь, поставляют бактериям продукты углеводного обмена и минеральные соли необходимые им для роста и развития [5].

Таким образом, бобовые растения и клубеньковые бактерии находятся в состоянии симбиоза [4].

В связи с вышеизложенным, нам показалось интересным проследить процесс образования симбиотических клубеньков на корнях люпина многолетнего perennis L. и на корнях люпина однолетнего albus L.

Цель: провести наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях двух видов люпина.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу по теме исследования;

2. Разработать методику проведения эксперимента;

3. Выяснить, на каком этапе развития растения люпина многолетнего Lupinus perennis на его корнях появляются видимые симбиотические клубеньки;

4. Сделать наглядные пособия для уроков биологии.

Новизна работы: разработана и опробована методика наблюдения за образованием клубеньков на корнях многолетнего Lupinus perennis L.

Прикладное значение работы в том, что приготовленные препараты корней люпина используются как демонстративный материал на уроках ботаники.

Методы исследования:

Наблюдение;

Морфометрический анализ, фотофиксация морфометрических показателей;

В качестве объекта исследования выбрано растение люпина многолетнего Lupinus perennis и люпина однолетнего Lupinus albus.

Жизненная форма люпина — однолетняя и многолетняя трава [4]. Это позволило нам за сравнительно короткий срок (1–3 месяца) получить результаты эксперимента.

Для исключения влияния неблагоприятных условий, главным образом, погодных в период вегетации, семена однолетнего люпина мы посеяли в закрытом грунте, дома на балконе.

В качестве субстрата для выращивания люпина однолетнего мы взяли стерилизованную почву (повогрунт, прогретый в духовке). Использовали один большой контейнер. Для приближения к естественным условиям многолетний люпин посеяли в обычную почву на даче.

Семена перед посевом замочили в воде. Проклюнувшиеся семена посадили в грунт и полили. Через каждые 2 дня извлекали по одному растению, освобождали корни от частиц почвы и промывали водой.

Мы осматривали корни растений и фиксировали все изменения, происходящие в процессе эксперимента.

1 июня 2019г. мы замочили 15 семян белого однолетнего люпина и 15 семян многолетнего люпина.

Фаза наклёвывания произошла раньше, чем описывалось в прочитанной мной литературе — через 1–2 дня.

3 июня, через 2 суток появился главный корень у однолетнего люпина Lupinus albus, размер — 0,5 см.

У многолетнего люпина Lupinus perennis главный корень появился 4 июня, через 3 суток после начала эксперимента, размер — 0,3 см.

По литературным данным время от посева до появления проростков может достигать трех недель. [2]

3 июня в подготовленный прогретый в духовке грунт мы посеяли семена люпина однолетнего, а 4 июня в почву на даче посеяли семена люпина многолетнего.

У многолетнего люпина Lupinus perennis на 6 день эксперимента, 7 июня корень достигал 1 см.

Виды развиваются не одинаково, заметно опережение в развитии у однолетнего люпина. Это связано с разными факторами:

  1. с температурным режимом — дома колебания ночной и дневной температуры меньше (однолетний люпин), чем на даче (многолетний люпин)
  2. с величиной семени. Однолетний люпин содержит больше запасных веществ, т. к. его семя крупнее, чем у многолетнего;

На 10-й день у однолетнего люпина Lupinus albus главный корень достиг 5,5 см, появились боковые корни, их много от 5 мл до 1,2 см. проросток 4 см. Многолетний существенно меньше, главный корень 2,2 см, боковых корней мало около 3–4, проросток 1,5 см.

На этой стадии нет видимых изменений корневой системы, связанных с проникновением бактерий.

Согласно литературным данным бактерии рода Risobium начинают проникать в корни бобовых уже на стадии проростка [5].

Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня одинаков у всех видов бобовых растений и состоит из двух фаз. В первую фазу происходит инфицирование корневых волосков. Во вторую фазу интенсивно идет процесс образования клубеньков. [6].

На 16 день у однолетнего люпина Lupinus albusl и многолетнего люпина Lupinus perennis длина главного корня не изменилась, но появились новые боковые корни и увеличилась длина боковых корней. Клубеньков нет.

На 20 день 20 июня мы достали и промыли от земли однолетний люпин Lupinus albusl, клубеньков не обнаружено. Достали и промыли многолетний люпин Lupinus perennis. Главный корень достигает 4 см, боковой 4,5. На боковом корне хорошо видны вздутия — клубеньки.

При выращивании люпина было необходимо создавать условия, без которых невозможно образование клубеньков. Недостаток влаги приводит и к отмиранию уже сформировавшихся клубеньков. [3] И на даче почву и дома приходилось часто поливать, по мере высыхания почвы, но избыток воды уменьшают аэротацию почвы, а для размножения клубеньков бактерий необходим кислород [3].

Появление клубеньков у люпина многолетнего Lupinus perennis произошло на 20 день после посева семян. У однолетнего люпина Lupinus albus выращенного на почве, подверженной тепловой обработке в духовке, на 26 день клубеньков не обнаружено, несмотря на поддержание теплового и водного баланса. Возможно, это связано с тем, что мы прогрели почву в духовке при температуре выше 100С. Нам не удалось найти в литературных источниках информацию о действии высоких температур на бактерии рода Rizobium. Но у азотофиксирующих бактерий Azotobacter рода высокие температуры вызывают гибель не только вегетативных клеток, но и цист. [5]

У многолетнего люпина клубеньки были плотные на ощупь и имели светлую окраску.

К моменту образования плодов начался некроз клубеньков, они потемнели и стали более мягкие на ощупь. По литературным данным [3] некроз однолетних бобовых начинается в период массового цветения растений — хозяина. В нашем случае более позднее отмирание клубеньков связано с тем, что мы отмечали лишь видимое, заметные глазу процессы.

C:\Users\p\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\IE\R59WUYOW\Ciderat-liupin-5-640x479.jpg C:\Users\p\Documents\Документы ВСЕ\Мои\арсений\доклады\Арсений\люпин\люпин фотографии\SAM_4805.JPG

Люпин многолетний с клубеньками на корнях (фото автора). Люпин однолетний клубеньков на корнях нет (фото автора)

Выводы.

  1. Симбиотические клубеньки образовались на корнях у всех посаженных в открытом грунте растений люпина многолетнего (Lupinus perennis).
  2. Видимые клубеньки на корнях люпина появлялись через 20 дней после посева семян, а клубеньковые бактерии не появлялись на растениях, растущих на прогретой в духовке почве;
  3. Некроз клубеньков на корнях люпина многолетнего начался в период образования у люпинов бобов.
  4. На корнях люпина однолетнего не образовались клубеньки. Можно предположить, что прогревание почвы в духовке уничтожило вегетативные клетки и цисты Rizobium.

Проблемы сохранения почвенного плодородия одна из важнейших, ведь от нее напрямую зависит обеспечение людей пищей.

Попытки решить ее путем внесения химических удобрений имеет и негативные последствия. Неудивительно, что в странах с высокоразвитым земледелием обычно до 20–25 % окультуренной площади занято бобовыми растениями. При этом одновременно можно получить и ценный корм — зеленную массу растений и обогащение почвы азотом. Поэтому важен еще и просветительский аспект работы, связанный с необходимостью выращивания растений семейства Бобовых.

Литература:

  1. Артамонов В. И. Физиология растений. — Москва: ВО «Агропромиздат»,1991
  2. Васильев А. Е., Воронин Н. С., Еленевский А. Г. Ботаника. Морфология и анатомия растений. — Москва: Просвещение.1988
  3. Жизнь растений. В 6-ти т. Гл. ред.чл.-кор. АИ СССР, проф. АА Федоров Т1: Введение. Бактерии и актиномицеты. — М: Просвещение, 1974.
  4. Майсурян Н. А., АтабековаА. И. Люпин — М.: Колос, 1974
  5. Митустин Е. Н., Шильникова В. К. Биологическая фиксация атмосферного азота. — М.:Наука,1973
  6. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн.С Современная ботаника. — Москва: Мир. 1990.
  7. Жуковский П. М. К познанию рода Lupinu// Тр. По прикл.бот, гент, сел. 1929, Т21, вып 1
Основные термины (генерируются автоматически): однолетний люпин, многолетний люпин, главный корень, корень люпина, клубенек, корень, атмосферный азот, бактерия, день, почва.


Похожие статьи

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на...

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина. Автор: Селезнёв Арсений Игоревич. Научный руководитель: Куцева Ирина Константиновна.

Особенности прегенеративного периода онтогенеза некоторых...

Люпины — ценные кормовые и сидеральные растения. Как и другие представители семейства Fabaceae Lindl., люпины в симбиозе с азотфиксирующими бактериями способны фиксировать азот атмосферы и использовать трудно растворимые фосфаты почвы и удобрений.

Влияние факторов интенсификации на азотфиксирующую...

Люпин - активный азотфиксатор. Обладая повышенной азотфиксирующей способностью, люпин

Для увеличения продуктивности и азотфиксирующей способности люпина следует

Уничтожение малолетних и многолетних злаковых сорняков в период вегетации люпина...

Селезнёв Арсений Игоревич — Информация об авторе

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина. №1 (31) январь 2020 г. Авторы: Селезнёв Арсений Игоревич, Куцева Ирина Константиновна (научный руководитель). Рубрика: Биология. Страницы: Библиографическое описание: Селезнёв А. И...

Научный журнал «Юный ученый» №1 (31) январь 2020 г.

Исследование бактерий Azotobacter, выделенных из лесной дорожной почвы, на жизнестойкость при введении в минерализованную почву.

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина.

Улучшение состояния загрязненных нефтепродуктами почвенных...

Рекультивация земель и почв, которая частично проводится, должна соответствовать экологическим требованиям. Повышенный уровень и значительные площади загрязнения почв различными углеводородами, некоторыми тяжелыми металлами...

Проблемы при возделывании арахиса на юге России и пути их...

Это однолетнее травянистое растение, имеет три подвида, но наиболее распространен в России арахис обыкновенный. Семян арахиса имеют высокую пищевую ценность и богатый химический состав. Высокое содержание основных жизненно необходимых аминокислот...

Функция соединений азота в мицелии грибов и их биосинтез

Усвоение атмосферного азота грибами. По имеющимся в научной литературе данным, усваивать атмосферный азот способна сравнительно узкая таксономическая группа

Вопрос об усвоении грибами атмосферного азота еще недостаточно изучен и окончательно не решен.

Комплексное воздействие растительности на улучшении почв...

Фитоаккумулирование — это механизм захвата загрязнений корнями растения и затем его перенос и накопление (фитоэкстракция) в побегах растения и листьях. Обычно такой механизм осуществляют для восстановления почв, осадков и грунтовой воды, загрязненных металлами.

Похожие статьи

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на...

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина. Автор: Селезнёв Арсений Игоревич. Научный руководитель: Куцева Ирина Константиновна.

Особенности прегенеративного периода онтогенеза некоторых...

Люпины — ценные кормовые и сидеральные растения. Как и другие представители семейства Fabaceae Lindl., люпины в симбиозе с азотфиксирующими бактериями способны фиксировать азот атмосферы и использовать трудно растворимые фосфаты почвы и удобрений.

Влияние факторов интенсификации на азотфиксирующую...

Люпин - активный азотфиксатор. Обладая повышенной азотфиксирующей способностью, люпин

Для увеличения продуктивности и азотфиксирующей способности люпина следует

Уничтожение малолетних и многолетних злаковых сорняков в период вегетации люпина...

Селезнёв Арсений Игоревич — Информация об авторе

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина. №1 (31) январь 2020 г. Авторы: Селезнёв Арсений Игоревич, Куцева Ирина Константиновна (научный руководитель). Рубрика: Биология. Страницы: Библиографическое описание: Селезнёв А. И...

Научный журнал «Юный ученый» №1 (31) январь 2020 г.

Исследование бактерий Azotobacter, выделенных из лесной дорожной почвы, на жизнестойкость при введении в минерализованную почву.

Наблюдение за образованием симбиотических клубеньков на корнях люпина.

Улучшение состояния загрязненных нефтепродуктами почвенных...

Рекультивация земель и почв, которая частично проводится, должна соответствовать экологическим требованиям. Повышенный уровень и значительные площади загрязнения почв различными углеводородами, некоторыми тяжелыми металлами...

Проблемы при возделывании арахиса на юге России и пути их...

Это однолетнее травянистое растение, имеет три подвида, но наиболее распространен в России арахис обыкновенный. Семян арахиса имеют высокую пищевую ценность и богатый химический состав. Высокое содержание основных жизненно необходимых аминокислот...

Функция соединений азота в мицелии грибов и их биосинтез

Усвоение атмосферного азота грибами. По имеющимся в научной литературе данным, усваивать атмосферный азот способна сравнительно узкая таксономическая группа

Вопрос об усвоении грибами атмосферного азота еще недостаточно изучен и окончательно не решен.

Комплексное воздействие растительности на улучшении почв...

Фитоаккумулирование — это механизм захвата загрязнений корнями растения и затем его перенос и накопление (фитоэкстракция) в побегах растения и листьях. Обычно такой механизм осуществляют для восстановления почв, осадков и грунтовой воды, загрязненных металлами.

Задать вопрос