Методические рекомендации для проведения лабораторных исследований по изучению аллелопатических свойств растений
Предлагаемые методические рекомендации помогут школьникам, изучающим ботанику получить данные об аллелопатической активности пряных растений, используемых в пищу. Исследования можно проводить на занятиях кружка или в рамках исследовательского проекта.
Химическое взаимодействие растений посредством органических выделений называется аллелопатией (от греческого слова allelon, что означает «взаимно» и pathos — «воздействие» или «страдание»). В процессе роста и развития растение выделяет во внешнюю среду продукты своей жизнедеятельности [Гиляров, 1999]. Они представлены веществами, в том числе обладающими аллелопатической активностью, к которым относят органические кислоты, аминокислоты, спирты, сахара, витамины, эфирные масла. Известно, что аллелопатическая активность многих культурных растений достаточно высока. В процессе роста и развития они выделяют биологические ингибиторы (колины), которые способны существенно угнетать рост и развитие последующих в севообороте растений (Гродзинский, 1991). Известны работы по аллелопатической активности лекарственных растений (Гродзинский, 1987), цветочно-декоративных культур (Прутенская, 1979) , сорняков, растений семейства сельдерейные (Дудченко, 1989), а вот сведений по аллелопатии пряных растений очень мало, хотя известно, что многие пряные травы выделяют в окружающую среду вещества, которые благотворно воздействуют на другие растения.
В качестве объектов могут быть использованы пряные растения, выращиваемые на приусадебном участке: петрушка, сельдерей, кориандр, тархун, любисток, укроп, фенхель, базилик. В качестве тест-объектов используют кресс-салат, редис, горчицу. Исследования проводятся в двух вариантах. Повторность вариантов в опытах – трехкратная. Степень аллелопатического воздействия пряных растений определяется по следующей градации: сильная степень всхожесть составляет менее 50%, средняя от 50% до 75%, слабая от 75 % и выше (Стаценко, 1999).
Для извлечения физиологически активных веществ из сорных растений проводят экстрагирование по методике А.М. Гродзинского. Для этого измельчают надземную часть (стебли+ листья+, соцветия) растений и настаивают в течение 24 часов при комнатной температуре в соотношениях навески и воды 1:10 (10 г растений на 100 мл воды). Испытуемые семена тест- культур раскладывают по 100 штук в чашки Петри на двух слоях увлажненной бумаги и проращивали при температуре(23°С). Подсчет проросших семян тест-объектов проводят каждые 24 часа в течение 7дней, при необходимости увлажняют. В качестве контроля используют отстоянную водопроводную воду.
Для исследования летучих выделений пряных растений, 3г измельченного растительного сырья (мелко нарезанного и растертого в ступке), находящегося в чаше диаметром 3 см, помещают в чашку Петри диаметром 10 см, в которой на увлажненной дистиллированной водой фильтровальной бумаге располагалоютсь 20 семян тест-объектов. Контакт через водную среду между семенным и растительным материалом отсутствовал. Подсчет проросших семян тест-объектов проводят каждые 24 часа.
В обоих вариантах определяют лабораторную всхожесть семян тест-растений — процент нормально проросших в течение 7дней семян в пробе, взятой для анализа; энергию прорастания семян, и средний срок прорастания одного семени. Процент нормально проросших семян в первые трое-четверо суток показывает энергию (дружность) прорастания семян. При подсчете энергии прорастания (через 3 суток) считают нормально проросшие семена. С корость прорастания, выражаемая в проценте семян, проросших (давших корешки, равные половине длины семени, и ростки) в срок, установленный опытным проращиванием. Для редиса, горчицы, кресс-салата он колеблется в пределах от 3 до 15 суток. В настоящее время на практике обычно
пользуются не процентом семян, проросших за определенный срок, а «средним сроком
прорастания одного семени», показывающим условное число дней, необходимое для прорастанияотдельного семени. Вычисляется этот срок так. Если спустя трое суток проросло 15%, четверо суток-30 ,пятеро суток-50, восемь суток- 10, десять суток-2% семян, то средний срок прорастания одного семени равен (3 × 15) + (4 × 30) + (5 ×50) + (8 × 10) + (10 × 2) = 515 : 107 = 4,8 суток. Если этот срок для второго образца будет характеризоваться большим количеством суток (напр. 5,7), то это будет
указывать, что семена второго образца имеют пониженную энергию прорастания, т. к. на
прорастание одного семени требуют больше времени.
Полученные результаты заносятся в таблицы и оформляются в виде диаграмм, графиков.
Результаты опыта с настоем из пряных растений
Название растения, повторности
Источник
Химическое взаимодействие растении, или аллелопатия
Химическое взаимодействие растений в экосистемах и фитоценозах, называемое аллелопатией, во многом обусловливается фитонцидами. Термин «аллелопатия» (от греч. allelon — взаимно и pathos — страдание) был впервые применен австрийским физиологом Г. Молишем при описании взаимоотношений между высшими растениями и микроорганизмами. Основоположниками учения о химическом взаимодействии растений являются ученые-физиологи Г. Молиш, С. П. Костычев, Н. Г. Холодный, Д. Боннер, Б. П. Токии, Г. Грюммер и др.
Аллелопатия — широко распространенное в природе явление. В процессе жизнедеятельности растение выделяет в окружающую атмосферу или почву разнообразные органические, физиологически активные вещества, которые создают своеобразную биохимическую защитную сферу из этих веществ, влияющих на произрастающие рядом другие виды растений (А. М. Гродзинский).
Химическая природа физиологически активных веществ весьма разнообразна. Это могут быть фенольные соединения, эфирные масла, летучие терпены, хлорогеновые кислоты, синильная кислота, бензойные альдегиды, гликозиды, смолы, алкалоиды, дубильные вещества и др. Установлено, что в ряде случаев физиологически активные вещества образуются в растении из неактивных веществ. Так, в чесноке содержится неактивное вещество аллиин, которое способно под влиянием фермента аллиназы быстро превращаться в аллицин (C6H10OS2), обладающий фитонцидными свойствами. Известно, например, что летучие вещества полыни тормозят прорастание семян фенхеля на расстоянии около 1 м, летучие вещества житняка и овса стимулируют прорастание пыльцевых зерен люцерны.
Для иллюстрации химического взаимодействия растений приводится схема Г. Грюммера:
В приведенной схеме показано только отрицательное взаимодействие организмов, в то время как в природе существует не меньше примеров положительного химического взаимодействия растительных организмов. Аллелопатия как круговорот физиологически активных веществ в ценозе — важное явление для теории и практики земледелия.
В литературе поднимается вопрос и приводятся экспериментальные данные аллелопатического влияния на почву, которое выражается в накоплении в ней колинов (смесь разнообразных соединений) в количествах, оказывающих угнетающее действие на культивируемые, растения. Причины этого могут быть разные: корневые выделения, продукты жизнедеятельности микрофлоры и фауны (например, фитонематоды), продукты физико-химических процессов в почве.
Таким образом, аллелопатия изучает образование и выделение растениями физиологически активных веществ в окружающую среду, их преобразование и влияние на растения в агрофитоценозах.
Источник