Тема: ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРЕОДОЛЕНИЯ ПОКОЯ У СЕМЯН ИРИСОВ В ПРОЦЕССЕ ОРГАНИЗАЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ СО ШКОЛЬНИКАМИ

Одна из самых больших групп растений на Земле - корневищные растения, которые можно встретить во многих уголках нашей планеты. Группа корневищных растений с большим успехом используется в декоративном садоводстве, для озеленения и оформления клумб, а также для создания флористических композиций. Растения рода Iris одни из самых красивых корневищных растений, разнообразие видов этих растений, форм позволяет декораторам, ландшафтным дизайнерам, флористам создавать разнообразные композиции, где ирисы можно сочетать по цвету, размеру, периоду цветения между собой и с другими растениями. Интересны и формы листьев, и их окраска, благодаря чему ирис сохраняет декоративность в течение всего вегетационного периода. Многие виды растений рода Iris в некоторых регионах России считаются редким видом и занесены в Красную книгу [1,5].
Растения рода Iris могут размножаться двумя способами: семенами и вегетативно. Традиционно они размножаются вегетативным путём. В современное время разрабатываются различные методы и средства для ускорения вегетативного размножения. Хотя возможности вегетативного размножения все равно ограничены. Особенности семенного размножения данных культур на сегодняшний день мало изучены и требуют дальнейших исследований, экспериментов и разработок.
Для всех растений, в том числе и для растений рода Iris характерен покой семян, который является естественным механизмом защиты растений от повреждений и вымирания. Период покоя начинает наступать после дозревания семян. Во время покоя в семени протекают разные физиологические процессы, влияющие на механизмы длительного хранения и необходимые условия для прорастания [4, 8].
Состояние органического покоя характерно большинству дикорастущих и культурных растений. Есть семена, которые не прорастают, даже если хорошо обеспечены водой, кислородом, всеми питательными веществами, и находятся под влиянием благоприятных температурных условий. У некоторых видов растений может быть такой глубокий покой, что им необходима для прорастания очень длительная и сложная подготовка, перед тем как их посадить. В естественной же среде прорастание начинается только через несколько лет после посева. А появление всходов растягивается на 2-3 года. Хорошо, что на сегодняшний день есть большая база исследований по покоящимся семенам, которая позволяет создавать методики преодоления органического покоя [3].
Способность семян находиться в состоянии органического покоя - это своего рода адаптация, которая необходима для защиты растений от таких факторов окружающей среды, которые могут ему навредить, например, слишком низкие температуры или жаркий, сухой воздух. А ещё, покой семян создаёт их запас в почве. Таким образом, покой семени является важным адаптационным механизмом сохранения видов. В то же время наличие покоя у семян время от времени затрудняет культивирование многих полезных и важных растений для здоровья человека и хозяйственного значения. К таким растениям относятся кормовые, лекарственные, декоративные и другие виды . Поэтому изучение природы органического покоя семян и условий его преодоления имеет первостепенное значение. В этом и заключается актуальность выбранной темы для изучения её со школьниками.
Цель бакалаврской работы: изучить особенности преодоления покоя у семян ирисов в процессе организации научно-исследовательской работы со школьниками.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. изучить видовое разнообразие ирисов в ботаническом саду им. И.И. Спрыгина;
2. наблюдать особенности фенологии у разных видов ирисов;
3. исследовать особенности покоя семян ирисов и способы его преодоления;
4. определить процент всхожести семян в различных условиях;
5. рассмотреть возможность выращивания растений ирисов в условиях in vitro;
6. выяснить возможность использования полученного материала в изучении школьного курса биологии.
Купить

В ходе данной работы изучались многолетние растения - Ирисы. Все исследования проводились с растениями, которые выращиваются в условиях Пензенского ботанического сада им. И. И. Спрыгина ПГУ. Семена для проведения лабораторных экспериментов были предоставлены сотрудниками ботанического сада.
Объекты исследования - растения из отдела Цветковые (Магнолиофиты, Покрытосеменные) - отдел Magnoliophyta. Класс Лилиопсиды (Лилиевые, Однодольные) - класс Liliopsida. Порядок Ирисовые (Касатикоцветные, Ирисоцветные) - порядок Iridales. Семейство Ирисовые (Касатиковые) - семейство Iridaceae. Род Ирис (Касатик) - род Iris.
Виды: Ирис болотный, Ирис злаковидный, Ирис мечевидный, Ирис миссурийский, Ирис сибирский, Ирис солелюбивый.
В ходе написания бакалаврской работы проводились наблюдения за сроками наступления и окончания основных фенологических фаз развития растений. Были изучены особенности покоя семян ирисов, проведён эксперимент, в котором изучалось культивирование растений в условиях in vitro, а также была проведена работа с ученицей 8 класса гимназии №53 Богословой Варварой по данным темам.
В ходе исследования было выяснено, что наиболее подходящей температурой для прорастания семян является температура +3°С. В таких условиях процент проросших семян был максимальным. Освещенность не оказала влияние на прорастание семян у изучаемых видов растений рода Iris L. Предварительное промораживание повышает всхожесть семян. Так же был сделан вывод о том, что чем меньше семена были на хранении, тем всхожесть их выше, но в то же времена, семена должны быть созревшими. Наименее прихотливым оказался ирис сибирский, у этого вида самый большой процент всхожести семян.
Результатом проведенных исследований стало освоение метода культивирования растений в условиях in vitro. Мы подобрали оптимальные условия для введения в культуру и разработали схему введения в среду in vitro растений рода Iris L, благодаря которой можно получить растения с 93 % всхожестью семян и 80 % гарантией того, что в питательной среде не будут развиваться грибки и инфекции. Благодаря методу in vitro и разработанной схеме выращивания растений рода Iris L. можно выращивать редкие виды ирисов в надёжных условиях и сохранить вымирающие виды, такие как Ирис мечевидный. Важными пунктами в выращивании ирисов в искусственной среде являются правильная стерилизация семян, удаление семенной кожуры и подбор подходящей питательной среды, в нашем случае использовалась среда Murashige, Skoog (1962).
Таким образом, можно сделать вывод, что на рост и развитие растений в условиях in vitro влияют многие факторы:
1. Правильная стерилизация семян растений;
2. Правильно приготовленная питательная среда, где подобраны компоненты в определенном количественном соотношении, в соответствии с видом растения;
3. Обработка растений фитогормонами;
4. Внешние условия, в которых прорастают растения (свет, температура и тд.).
По результатам исследований было опубликовано 2 статьи в сборнике конференций:
1. Солдатов С.А., Егина Е.И., Можаева Г.Ф Анализ всхожести семян видов рода Iris L. Фундаментальные и прикладные разработки в области технических и физико-математических наук // Сборник научных статей по итогам работы шестого международного круглого стола. 31 октября 2018 г. - Казань: ООО «Конверт», - 2018. - С. 181-183.
2. Егина Е.И., Солдатов С.А. Особенности культивирования растений рода Iris в условиях in vitro Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: материалы IX Международной научно-практической конференции.
Владикавказ: изд-во «Веста», - 2019. - С. 258-261.
Приняли участие в Международном конкурсе научно­
исследовательских проектов преподавателей ВУЗов и ССУЗов, проводимого по инициативе проекта «Interclover-2019». 25 февраля 2020 года г. Нижний Новгород. Научная статья «Особенности культивирования растений рода Iris в условиях in vitro». Диплом III степени.
С работой на данную тему ученица 8 класса гимназии №53 Богослова Варвара поучаствовала в конкурсе Пензенского государственного аграрного университета «Лучший инновационный проект», посвящённого Дню российской науки, и выступила на научно-практической конференции в гимназии №4 г. Пензы.
При написании бакалаврской работы были выполнены поставленные цели и задачи. Были изучены особенности видового разнообразия Ирисовых в ботаническом саду имени И. И. Спрыгина, изучены фенологические особенности, выявлено прорастание семян в различных условиях среды, изучен процесс культивирования ирисов в питательной среде и предложен проект для школьников в рамках изучения биологии.
Купить