ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ IN VITRO ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ СО ШКОЛЬНИКАМИ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Сорта картофеля, районированных в Пензенской области 5
1.2. Метод культуры изолированных тканей 7
1.3. Методика культивирования растительных клеток на искусственных
питательных средах в условиях in vitro 11
1.4. Особенности культивирования изолированных клеток и тканей
растений 12
1.5. Роль гормональной регуляции при культивировании растений в
условиях in vitro 17
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 25
3.1. Специфика приготовления питательных сред для культивирования
растений картофеля 25
3.2. Особенности стерилизации и закладки растительных эксплантов 31
3.3. Получение микроклубней картофеля in vitro 35
ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАЩИХСЯ В РАМКАХ ИЗУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Сорта картофеля, районированных в Пензенской области 5
1.2. Метод культуры изолированных тканей 7
1.3. Методика культивирования растительных клеток на искусственных
питательных средах в условиях in vitro 11
1.4. Особенности культивирования изолированных клеток и тканей
растений 12
1.5. Роль гормональной регуляции при культивировании растений в
условиях in vitro 17
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 25
3.1. Специфика приготовления питательных сред для культивирования
растений картофеля 25
3.2. Особенности стерилизации и закладки растительных эксплантов 31
3.3. Получение микроклубней картофеля in vitro 35
ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАЩИХСЯ В РАМКАХ ИЗУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Культуры растительных клеток являются сравнительно новым объектом биологических технологий, которые основаны на получении необходимых продуктов для многих сфер человеческой деятельности.
Методы размножения растений (черенками, прививками, семенами и т.д.) люди изучали и совершенствовали в течении многих веков. Реализовывали их на практике. При этом, до сих пор размножение многих сельскохозяйственных культур затруднено. Изучение биологии в области культивирования изолированных клеток, тканей и органов клеток и тканей достигло огромных результатов. Был создан новый метод вегетативного размножения - клональное микроразмножение.
Данный метод может быть единственной и реальной альтернативой традиционным методам размножения. Культивирование растительных клеток in vitroпозволяет сохранить, а также поддержать неограниченно долго генетические коллекции растений без изменения их наследственной информации. При этом, возможность получить ряд сомаклональных линий, сортов и форм растений с ценными хозяйственными признаками увеличивается. Новые сорта растений становятся устойчивыми к вирусам, различным болезням, гербицидам и отличаются высокими питательными свойствами, высокой продуктивностью и повышенной адаптацией к стрессовым факторам окружающей среды. В отличии от традиционных методов размножения, размеры растительного материала варьируют от 0,2-0,5 до 2,0-5,0 см.
Картофель является одной из технических пропашных сельскохозяйственных культур, которая представляет собой источник питания как для человека, так и для животных. Его также называют «вторым хлебом». Клубни картофеля используют для получения крахмала, спирта, глюкозы и каучука, которые встречаются в пищевой, текстильной и бумажной промышленности.
Для получения хорошего качества высоких устойчивых урожаев требуется правильно подобрать сорт для определенных почвенно-климатических условий. Учитываются как отрицательные, так и положительные свойства картофеля. Также, нужно обратить внимание на соответствие генетических данных различных сортов местным природным условиям. Повышение экономической эффективности картофелеводства произойдет за счет внедрения в производство новых сортов картофеле, которые имеют такие качества, как: устойчивость к жаре и засухе, высокая устойчивость к болезням, высокая продуктивность.
Проблема выбора сортов и разработки оптимальных условий для возделывания клубней картофеля является актуальной и на сегодняшний день.
Цель: «Изучить особенности культивирования растений картофеля в условиях in vitroпри организации научно-исследовательской работы со школьниками»
Задачи:
1) овладеть методом культивирования растений в условиях in vitro-,
2) установить сорта картофеля, которые подойдут для проведения исследований;
3) определить оптимальные условия стерилизации эксплантов;
4) изучить результаты по клубнеобразованию у растений картофеля в условиях in vitro
5) выяснить возможность использования полученного материала в изучении школьного курса биологии.
Методы размножения растений (черенками, прививками, семенами и т.д.) люди изучали и совершенствовали в течении многих веков. Реализовывали их на практике. При этом, до сих пор размножение многих сельскохозяйственных культур затруднено. Изучение биологии в области культивирования изолированных клеток, тканей и органов клеток и тканей достигло огромных результатов. Был создан новый метод вегетативного размножения - клональное микроразмножение.
Данный метод может быть единственной и реальной альтернативой традиционным методам размножения. Культивирование растительных клеток in vitroпозволяет сохранить, а также поддержать неограниченно долго генетические коллекции растений без изменения их наследственной информации. При этом, возможность получить ряд сомаклональных линий, сортов и форм растений с ценными хозяйственными признаками увеличивается. Новые сорта растений становятся устойчивыми к вирусам, различным болезням, гербицидам и отличаются высокими питательными свойствами, высокой продуктивностью и повышенной адаптацией к стрессовым факторам окружающей среды. В отличии от традиционных методов размножения, размеры растительного материала варьируют от 0,2-0,5 до 2,0-5,0 см.
Картофель является одной из технических пропашных сельскохозяйственных культур, которая представляет собой источник питания как для человека, так и для животных. Его также называют «вторым хлебом». Клубни картофеля используют для получения крахмала, спирта, глюкозы и каучука, которые встречаются в пищевой, текстильной и бумажной промышленности.
Для получения хорошего качества высоких устойчивых урожаев требуется правильно подобрать сорт для определенных почвенно-климатических условий. Учитываются как отрицательные, так и положительные свойства картофеля. Также, нужно обратить внимание на соответствие генетических данных различных сортов местным природным условиям. Повышение экономической эффективности картофелеводства произойдет за счет внедрения в производство новых сортов картофеле, которые имеют такие качества, как: устойчивость к жаре и засухе, высокая устойчивость к болезням, высокая продуктивность.
Проблема выбора сортов и разработки оптимальных условий для возделывания клубней картофеля является актуальной и на сегодняшний день.
Цель: «Изучить особенности культивирования растений картофеля в условиях in vitroпри организации научно-исследовательской работы со школьниками»
Задачи:
1) овладеть методом культивирования растений в условиях in vitro-,
2) установить сорта картофеля, которые подойдут для проведения исследований;
3) определить оптимальные условия стерилизации эксплантов;
4) изучить результаты по клубнеобразованию у растений картофеля в условиях in vitro
5) выяснить возможность использования полученного материала в изучении школьного курса биологии.
Как уже упоминалось выше: биотехнология - дисциплина, которая включает в себя все основные предметы, предусмотренные образовательной программой. Методика культивирования клеток и тканей в условиях in vitro позволяет столкнуться с каждой из них.
В результате работы, мы изучили особенности культивирования растений в условиях in vitro,используя в качестве объекта исследования картофель сорта «Утёнок» и сорта «Матушка». Их срок созревания достаточно короткий и они мало восприимчивы к различным заболеваниям.
Растительная культура несет на своей поверхности эпифитную микрофлору, являясь главным источником заражения. Поэтому было важно подобрать подходящую методику стерилизации не только для питательной среды и инструментов, но и для самих эксплантов. В результате работы, только с четвертого раза получилось подобрать приемлемые концентрации стерилизующих агентов и время нахождения эксплантов в них: 0,5%-ый раствор КМпО4 (10 минут), 1%-ый раствор C11SO4 (15 минут), 70%-ый раствор СэНбО (1 минута), Н2О2 (3 минуты).
Спустя 10 дней после закладки экспланта в питательную среду максимальная длина корня наблюдалась у сорта «Матушка» в размере 24 мм. На 6 день начали распускаться почки, раскрываться листочки культуры. К 17 дню наблюдали по 4-5 придаточных корней. Наблюдаются боковые кони первого порядка. На тот момент максимальная высота растения составляла 38 мм. Данное растение в возрасте 17 дней можно использовать для микрочеренкования.
В итоге работы, мы получили, что одна пробирка (сорт «Утенок») с культурой имела наличие бактериальной флоры, но продолжала давать положительные результаты. Действие фитогормонов (цитокининов) привело к усилению роста боковых побегов и образованию на них 6-ти микроклубней.
В 2019 году было проведено подобное исследование по определению особенностей культивирования растений в условиях bi vitroс учащимся МБОУ «Гимназия №53» г. Пензы.
Для работы использовались культуры шпината и огурца. Под действием гиббереллиновой кислоты шпинат превысил свой рост почти в 2 раза, чего нельзя сказать про огурцы. Также наблюдалось апикальное доминирование, которое обычно присуще фитогормонам ауксинам. В результате, данный проект позволил раскрыть творческий потенциал учащегося, углубить его знания в определенной области. Он проявлял активность в работе, тем самым проявлял свою заинтересованность в данном эксперименте.
В процессе работы мы выявили, что опыт, поставленный нами можно проводить и в условиях научного кружка в школе. Для этого требуется малое количество затрат ресурсов, т.к. питательные среды можно закупить в готовом виде, фитогормоны находятся в доступном пользовании, количество инструментов для работы минимальное. Единственная проблема, с которой может столкнуться школа - нехватка аппаратуры, предназначенная для стерилизации посуды и питательной среды. Если правильно выбрать культуру для прорастания в условиях in vitro,то результаты можно увидеть спустя 2-3 дня, что поспособствует развитию интереса у ребенка к такому предмету, как биология.
Таким образом, в процессе всех наших работ, нам удалось определить оптимальные условия прорастания для таких культур как картофель, шпинат, огурцы. Нужно учитывать физиологические особенности исследуемого объекта - экспланта.
В результате работы, мы изучили особенности культивирования растений в условиях in vitro,используя в качестве объекта исследования картофель сорта «Утёнок» и сорта «Матушка». Их срок созревания достаточно короткий и они мало восприимчивы к различным заболеваниям.
Растительная культура несет на своей поверхности эпифитную микрофлору, являясь главным источником заражения. Поэтому было важно подобрать подходящую методику стерилизации не только для питательной среды и инструментов, но и для самих эксплантов. В результате работы, только с четвертого раза получилось подобрать приемлемые концентрации стерилизующих агентов и время нахождения эксплантов в них: 0,5%-ый раствор КМпО4 (10 минут), 1%-ый раствор C11SO4 (15 минут), 70%-ый раствор СэНбО (1 минута), Н2О2 (3 минуты).
Спустя 10 дней после закладки экспланта в питательную среду максимальная длина корня наблюдалась у сорта «Матушка» в размере 24 мм. На 6 день начали распускаться почки, раскрываться листочки культуры. К 17 дню наблюдали по 4-5 придаточных корней. Наблюдаются боковые кони первого порядка. На тот момент максимальная высота растения составляла 38 мм. Данное растение в возрасте 17 дней можно использовать для микрочеренкования.
В итоге работы, мы получили, что одна пробирка (сорт «Утенок») с культурой имела наличие бактериальной флоры, но продолжала давать положительные результаты. Действие фитогормонов (цитокининов) привело к усилению роста боковых побегов и образованию на них 6-ти микроклубней.
В 2019 году было проведено подобное исследование по определению особенностей культивирования растений в условиях bi vitroс учащимся МБОУ «Гимназия №53» г. Пензы.
Для работы использовались культуры шпината и огурца. Под действием гиббереллиновой кислоты шпинат превысил свой рост почти в 2 раза, чего нельзя сказать про огурцы. Также наблюдалось апикальное доминирование, которое обычно присуще фитогормонам ауксинам. В результате, данный проект позволил раскрыть творческий потенциал учащегося, углубить его знания в определенной области. Он проявлял активность в работе, тем самым проявлял свою заинтересованность в данном эксперименте.
В процессе работы мы выявили, что опыт, поставленный нами можно проводить и в условиях научного кружка в школе. Для этого требуется малое количество затрат ресурсов, т.к. питательные среды можно закупить в готовом виде, фитогормоны находятся в доступном пользовании, количество инструментов для работы минимальное. Единственная проблема, с которой может столкнуться школа - нехватка аппаратуры, предназначенная для стерилизации посуды и питательной среды. Если правильно выбрать культуру для прорастания в условиях in vitro,то результаты можно увидеть спустя 2-3 дня, что поспособствует развитию интереса у ребенка к такому предмету, как биология.
Таким образом, в процессе всех наших работ, нам удалось определить оптимальные условия прорастания для таких культур как картофель, шпинат, огурцы. Нужно учитывать физиологические особенности исследуемого объекта - экспланта.