і отримати безкоштовне
свідоцтво про публікацію
До визначення переможців залишилось:
3
Дня
3
Години
16
Хвилин
30
Секунд
Поспішайте взяти участь в акції «Методичний тиждень».
Щотижня отримуйте приємні подарунки.
Взяти участь

Значення мікроелементів для рослини

Передплата на журнал
Бібліотека
матеріалів

22

«Значення мікроелементів для рослини»

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………………3

РОЗДІЛ І: ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ ПРО МІКРОЕЛЕМЕНТИ…………………...5

РОЗДІЛ ІІ: МІКРОЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ РОЛЬ В ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ РОСЛИН…………………………………………………………………………….7

2.1. Фізіологічне значення мікроелементів……………………………………….7

2.2. Визначення деяких мікроелементів…………………………………………16

ВИСНОВКИ……………………………………………………………………….20

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ…………………………………….22

ДОДАТКИ…………………………………………………………………………23

ВСТУП

Тема роботи: Значення мікроелементів для рослини

Мета роботи: Поглибити знання про мікроелементи та їх роль в життєдіяльності рослин.

Завдання:

˗ поглибити знання про мікроелементи;

˗ дослідити фізіологічне значення мікроелементів;

˗ зˊясувати визначення деяких мікроелементів у практиці;

˗ скласти таблицю про фізіологічне значення основних мікроелементів.

Мікроелементи – це ті елементи, які повинні бути в дуже малих кількостях (10-2 – 10-5%), щоб гарантувати ефективне функціонування організму. Вони знаходяться в різних кількостях у в ґрунтах, але за рахунок діяльності людини багато ґрунтів забруднюється великою кількістю тих чи інших металів. Далі рослини вбирають ці метали, які в великих кількості здебільшого є токсичними для них, як і для інших живих організмів. Але в визначених кількостях тяжкі метали є необхідними для росту і розвитку рослин. Вони виконують різні фізіологічні функції в організмах рослин і інших живих організмах. Вони зв’язуються з визначеними білками і утворюють багато ферментів. В будові ферментів ці метали входять в простетичні групи. Наприклад алкогольдегідрогеназа містить цинк. Система цитохромів містить залізо.

Мікроелементи не можуть бути замінені іншими речовинами і їхня нестача повинна бути поповнена. Рослини можуть використовувати мікроелементи з ґрунту лише в водорозчинній формі.

Залізо й марганець відіграють важливу роль у процесі фотосинтезу рослин. Якщо виростити рослину на ґрунті, в якому немає навіть слідів заліза, то листки й стебла її будуть білі, як папір.

Недостача молібдену часом спричиняється до опіку листків через велике скупчення в них солей азотної кислоти, які, коли немає молібдену, не засвоюються рослинами. Разом з цим молібден впливає на вміст у рослинах фосфору. Коли його немає, не відбувається в рослині перетворення неорганічних фосфатів в органічні. Недостача молібдену відбивається і на нагромадженні пігментів (барвних речовин) в рослинах — з'являється плямистість і бліде забарвлення листків. Але досить обприскати таку рослину розчином солей заліза, як вона набуває свого природного зеленого забарвлення. Мідь теж є необхідним елементом у процесі фотосинтезу і впливає на засвоюваність рослинними організмами сполук азоту.

Коли немає бору, рослини погано засвоюють фосфор. Бор сприяє також кращому пересуванню по системі рослини різних цукрів.

З мікроелементами пов’язані адаптивні реакції рослин, перенесення стресових впливів, протидії паразитичним організмам та виробленню фітоімунітету. Можна стверджувати, що немає жодного біохімічного перетворення в рослинних клітинах, які б не були пов’язані з функціями мікроелементів.

РОЗДІЛ І: ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ ПРО МІКРОЕЛЕМЕНТИ

Мікроелементи— хімічні елементи, які потрібні рослинам в малих або дуже малих кількостях. За І. Вернадським вони в живих організмах становлять 0,00001% — 0,01% від сирої маси. Сюди відносяться такі мікроелементи як мідь, цинк, бор, молібден, кобальт, марганець, залізо, хлор, магній [5].

Їх в рослинах мало, але вони відіграють важливу роль, бо входять до складу ферментів або є активаторами ферментів (кофактрами). Молібден та кобальт беруть участь в азотфіксації, у відновленні нітратів, а марганець у фотолізі води під час фотосинтезу. Такі елементи, як залізо, марганець, мідь, молібден, кобальт, входять до складу активних груп ферментів, особливо оксидоредуктоз, які забезпечують процеси фотосинтезу, дихання (флавопротеїни, фередоксини, цитохроми, пластоціанін, фенолоксидази та інші). Як кофактори виступають допоміжними елементами при утворенні хелатів, забезпечують поєднання ферментів або коферментів з субстратами.

Виходячи з літературних джерел (Власюк, 1955; Школьник, 1990), мікроелементи відіграють важливу роль в житті рослин, бо вони знаходяться в центрі багатьох кардинальних життєвих процесів рослин, що пов’язані з фотосинтезом, окисно–відновними процесами, перетвореннями пластичних речовин і енергії. З мікроелементами пов’язані адаптивні реакції рослин, перенесення стресових впливів, протидії паразитичним організмам та виробленню фітоімунітету. Можна стверджувати, що немає жодного біохімічного перетворення в рослинних клітинах, які б не були пов’язані з функціями мікроелементів [9].

Ряд вчених називають їх «елементами життя», ніби підкреслюючи, що при відсутності даних елементів життя рослин стане неможливою.

Мікроелементи не можуть бути замінені іншими речовинами і їхня нестача повинна бути поповнена. Рослини можуть використовувати мікроелементи з ґрунту лише в водорозчинній формі (рухлива форма мікроелемента), а не рухлива форма може бути використана рослиною після проходження складних біохімічних процесів з участю гумінових кислот ґрунту [4].

Сумісна дія мікроелементів значно посилює їх каталітичні властивості. Також мікроелементи впливають на біоколоїди та на напрямок біохімічних процесів. Так, марганець регулює співвідношення двох і трьохвалентного заліза в клітині. Співвідношення залізо-марганець повинно бути більше двох. Мідь захищає від руйнування хлорофіл і сприяє підвищенню дози азоту і фосфору приблизно в два рази. Бор і марганець підвищують фотосинтез після обмороження рослини.

Ряд мікроелементів, незначні кількості яких необхідні для росту, стають високотоксичними в надлишкових дозах. До них відносять Мn, Сu і при високих концентраціях залізо. Бор характеризується надзвичайно вузьким інтервалом між дефіцитом і токсичністю. Оскільки сама рослина не може перешкодити проникненню цього елемента через мембрану тільки тому, що він виявляє на нього шкідливий вплив, потрібно проявляти більшу обережність при регулюванні концентрації бору в зовнішньому середовищі [7].

РОЗДІЛ ІІ: МІКРОЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ РОЛЬ В ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ РОСЛИН

2.1. Фізіологічне значення мікроелементів

Залізо. У ґрунті вміст заліза коливається від 1 до 7%, в рослині – 0.02 – 0.08 %, тому воно знаходиться на межі між макро та мікроелементами. В рослину залізо надходить у вигляді іонів Fe 3+, його роль пов’язана, насамперед, з його здатністю легко переходити із окисленої форми Fe 3+ у відновлену Fe 2+ і навпаки. Відсутність заліза або навіть нестача його спричиняє дуже помітні порушення функціональної діяльності рослин.

Залізо як елемент мінерального живлення бере участь в структурі окремих ферментів і цілих ферментних систем, пов’язаних з окисно відновними реакціями в клітинах. Крім активації фотосинтезу і дихання його іони беруть участь у відновлені нітратів та біологічній азотфіксації, як складові компоненти нітратредуктази і нітрогенази [8].

Залізо входить до фізіологічно активної сполуки фередоксину та цитохромної групи ферментів. Ці речовини беруть участь в окисно-відновних реакціях фотосинтезу та окислення речовин в мітохондріях. Залізовмісні ферменти каналізують утворення хлорофілів та флавінових ферментів.

Залізо може знаходитись і в запасній формі у вигляді білка феритину, який містить залізо в негеміновій формі. У великих кількостях ферити знаходиться в хлоропластах.

Дефіцит заліза найчастіше спостерігається на карбонатних ґрунтах, що можна пояснити переходом йог в малодоступний для рослин стан. В таких умовах досить ефективне застосування комплексних органо-мінеральних сполук заліза – хелатів. У рослинах залізо міститься у вигляді комплексних органо –мінеральних сполук, тоді як його неорганічні сполуки відсутні. Залізо не підлягає реутилізації. Цим пояснюється той факт, що хлороз здебільшого властивий листкам верхніх ярусів. Якщо рослини не вбирають залізо протягом тривалого часу, то листки буріють, а потім відмирають. При недостачі заліза можна застосовувати позакореневе підживлення рослин [5].

Бор є важливим для рослин мікроелементом. Його нестача веде до загибелі на початку росту. В дводольних рослинах його більше, ніж в однодольних. В клітинах його найбільш знаходиться врибосомах і мембранах ендоплазматичної сітки. Його вміст в рослинах досягає 0,1 мг на 1 кг сухої речовини. Залежно від врожаю однодольні рослини протягом вегетації виносять з 1 га 20 — 60 грам бору, а дводольні — 50 — 300 грам [5].

Бідні на бор дерново–підзолисті, сірі та бурі лісові ґрунти. Комплекси з аніоном тетраборату утворюють цукри, кетокислоти, фенольні сполуки, вітаміни, коензими. Вони несуть від’ємний заряд і характеризуються підвищеною реакційною активністю. Бор підсилює ряст пилкових трубочок, проростання пилку, збільшує кількість квітів та плодів. Найтиповішим проявом порушень при нестачі бору є відмирання точок росту. Спостерігаються також певні зміни в водообміні, зокрема транспірації. Його нестача також впливає на синтез, перетворення і транспортування вуглеводів. Бор позитивно впливає на цукристість фруктів та крохмальність картоплі.

Бор необхідний не тільки в період формування пилкових зерен і зав’язі, але і в період розвитку насіння. Якщо бору не вистачає до цвітіння чи до початку утворення насіння, то зав’язь починає опадати, а при відсутності бору порушується дозрівання насіння. Дефіцит бору відбивається на формуванні клітинної оболонки в залежності від типу тканин: в одному випадку оболонка потовщується, а в іншому навпаки, робиться більш тонкою [8].

Відмирання точок росту у дводольних рослин пов’язано з накопиченням фенолів, які знаходяться в окисленій формі, а також накопиченням ауксинів. Відомо, що відмирання точок росту передбачає побуріння верхівкових листків і конуса наростання. Цей процес більш інтенсивно проходить при підвищених температурах середовища.

Отже, бор, на відміну від інших мікроелементів, є компонентом або активатором ферментів, що характеризуються тільки специфічною роллю в життєдіяльності рослин завдяки своїй ролі в обміні фенолів.

Марганець. Дослідження показали (Школьник, 1974), що марганець знаходиться в усіх рослинах нашої планети. Середній його вміст в рослинах складає 0,001% (1 мг на 1 кг) від сухої маси. Різні систематичні групи рослин дуже відрізняються одна від одної за вмістом марганцю.

Річний винос марганцю з урожаєм на карбонатних ґрунтах становить 0,1 – 0,7 кг, а на кислих— і до 0,5 – 5 кг/га. Тому марганцеві добрива (наприклад, марганцевий шлак) широко застосовують для підвищення врожайності цукрових буряків, озимої пшениці, овочевих та плодових культур [10].

Марганець надходить в рослину у вигляді іонів Mn2+. Він зосереджується в листках, активно впливає на процеси росту клітин як кофактор РНК–полімерази ІІ, що відповідає за синтез м–РНК в ядрі, та як кофактор ауксин–оксидази, яка розкладає індолілоцтову кислоту. Марганець — активний окислювач, тому він відіграє важливу роль в окислювально–відновних реакціях циклу Г. Кребса та фотосинтезу (фотоокислення води, цикл М. Кальвіна).

Слід також врахувати специфічну потребу в іонах марганцю великої кількості ферментів, зокрема оксидоз. При використанні рослиною нітратного азоту він діє як відновник, тоді як при аміачному живленні— як активний окислювач. В обох випадках інтенсивність окислювально–відновних процесів та синтезу органічних речовин в рослині зростає.

В клітинах максимальна кількість марганцю знаходиться в цитоплазмі. Із клітинних органів він переважає в хлоропластах.

Марганець, на відміну від інших металів, є активатором більшої кількості маталоферментних комплексів, особливо тих, які беруть участь в гліколізі і в циклі Г. Кребса [4].

Марганець відіграє важливу роль в окислювальному фосфорилюванні, він зв’язаний також з ферментами, які беруть участь в азотному обміні. Марганець підвищує інтенсивність фотосинтезу.

Однією із важливих сторін фізіологічної ролі марганцю є його участь в біосинтезі РНК і ДНК.

Досліджено, що активність РНК– і ДНК–полімераз залежить від присутності магнію або марганцю, а активність т–РНК–нуклеотидтрансферази залежить лише від наявності марганцю.

При марганцевому голодуванні в рослинах розвивається плямистий хлороз, тобто крапчастість листків, припиняється їх ріст та з’являються більші плями. На кислих ґрунтах доступність марганцю для рослин підвищується тоді, як на лужних мікрофлора переводить частину марганцю в форму, малодоступну для використання. Внесення в ґрунт марганцевих добрив поліпшує його властивості, сприяє кращому використанню рослинами аміачних, нітратних та інших добрив [9].

Цинк. У ґрунті вміст загального цинку становить від 20 до 100 мг/кг, а в рослинах— 15 – 60 мг на 1 кг сухої маси. Винос цинку з урожаєм коливається в межах від 50 г до 2 кг з гектара протягом року. Доступність катіонів Zn2+ для рослин залежить від рН ґрунту, вмісту органічних речовин, фосфатів. Водорозчинні гумусні речовини утворюють в ґрунті розчинні органічні комплекси, які акумулюють цинк. Цинк відіграє важливу роль в житті рослин. Він входить до складу значної кількостірізноманітних ферментів. Цинк потрібний для функціонування гексокінази, еполази, тріозофосфатдегідрогенози, альдолази, алкогольдегідрогенази. Цинк досить міцно утримує карбоангідраза, з активного центра якої цей метал важко видалити [11].

Вплив цинку на ріст рослин здійснюється через його участь в обміні ауксинів та особливо індолілоцтової кислоти (іок). Відомо, що іок хімічно пов’язана з триптофантом і є похідною цієї амінокислоти. Доведено, що триптофан синтезується в листках при наявності достатньої кількості цукру. Відмічається залежність від цинку активності триптофансинтетази.

Нестача цинку пригнічує швидкість поділу клітин, що призводить до морфологічних змін листків, порушень фаз розтягування клітин та диференціації тканин. Першим симптомом нестачі цинку є міжжилковий хлороз. Пізніше на листках з’являються некрози, які набувають пурпурного забарвлення. Характерною ознакою дефіциту цинку є формування розоточності в рослин, тобто зменшення довжини пагонів та утворення дрібного листя [8].

Вплив цинкових добрив на сільськогосподарські культури в 30–х роках ХХ століття вивчав академік П.А. Власюк. Виявлено, що підвищені дози фосфату та азоту посилюють ознаки нестачі цинку, що призводить до значного накопичення в рослинах розчинних азотних сполук — амідів, амінокислот. Це в свою чергу вказує на порушення синтезу сахарози, крохмалю, загальний вміст вуглеводів та білкових речовин.

Цинкові добрива підвищують посухо–, жаро– та холодостійкість рослин.

Рослини поділяють також і за різними способами щодо вбирання цинку з ґрунту. Цікаво, що високим вмістом цинку відзначаються лишайники і хвойні рослини. Досліджено, що цинк більше акумулюється (нагромаджується) в молодих ростучих частинах рослин.

Цинк відноситься до елементів, який слабо піддається повторному використанню в рослинах. В останні роки появились дані про внутріклітинний розподіл цинку.

Як показали А.В. Косіцин і В.І. Ігошина в хлоропластах і мітохондріях основна частина цинку входить до складу високомолекулярних сполук.

Існують твердження про вплив цинку на дихання рослин і на окислення деяких субстратів. При різкій зміні температури дихання рослин, які одержали цинк були найменше піддані коливанням. І це є однією з причин морозостійкості рослин [6].

З впливом цинку на фотосинтез і на процеси фосфорилювання, показано, що роль цинку у вуглеводневому обміні взаємозв’язана. Присутність цинку є необхідною умовою для синтезу вуглеводів в клітинах. Також був виявлений факт про синергічну діяльність цинку і гібериліну на ріст рослин. Цинк регулює синтез білка, завдяки його впливу на метаболізм нуклеїнових кислот і зокрема РНК. Цей елемент бере певну роль і в функціонуванні мембран.

Необхідність рослинам цинку знаходиться у великій залежності від температурних умов. При високих температурах вона підвищується. Фізіологічна роль цинку полягає в його впливі на конформацію білків і участі в надмолекулярній організації клітин.

Внутрішні симптоми цинкового голодування у різних рослинах проявляються не зовсім однаково. Характерною ознакою для всіх рослин, які бідні на цинк, є часткова затримка росту, а часто і повна зупинка росту, наприклад, міжвузлів у злакових рослин.

Мідь. Роль міді в житті рослин досить специфічна і її не можна замінити іншим елементом. Вміст міді в ґрунті коливається від 0,5 до 20 мг/кг, а в рослинах до 0,2 мг на 1 кг сухої маси, причому найбільшим вмістом відзначаються листки. Мідь надходить в рослинну клітину у формі катіону Cu2+ [4].

Вона виявлена в різних білках, включаючи ключові ферменти метаболічних циклів, а також в білках з ще невідомими функціями. Наприклад, мідь виявлена в низькомолекулярних білках флоемних ексудатів, в різних субклітинах та білкових фракціях. Мідь може бути зв’язана з амінокислотами та амінами, можливе також утворення складних комплексів міді з органічними кислотами та амінами, можливе також утворення складних комплексів міді з органічними кислотами та фенольними сполуками. Близько 70% всієї міді знаходиться в хлоропластах у вигляді пластоціаніну. Вона легко змінює свою валентність, віддаючи або приймаючи один електрон (е), тому мідь входить до складу компонентів електрон–транспортного ланцюга мітохондрій та хлоропластів [8].

В рослинах виявлено ряд ферментів, які містять мідь: поліфенолксидаза, аскорбатоксидаза, тирозиназа. Найпопулярнішим ферментом є поліфенолоксидаза, яку знайдено в хлоропластах, мітохондріях, мікросомах. Вона бере участь в окисленні поліфенолів і дубильних речовин та біосинтезі вторинних метаболітів (наприклад, у лігніну). Досить поширеною в рослинах є діаміноксидаза, яка каталізує окислення аліфатичних діамінів — нутресцину та кадаверину, а також окислює аліфатичні моноаміни.

Два атоми міді функціонують в цитохромоксидазі електрон–транспортного ланцюга мітохондрій. Мідь впливає на синтез легимоглобіну та активність ферментів, пов’язаних з біологічною фіксацією азоту. Цілий ряд ферментів, що містять мідь каталізують відновлення О2 до Н2О2 або Н2О. Поліфенолоксидаза бере участь в окисленні поліфенолів та дубильних речовин в процесі ферментації чайного листка, її впливом пояснюється потемніння плодів та овочів при висушуванні.

Виявлення міді в складі цитохромоксидази, пластоціаніну розкриває нові можливості у вивченні ролі міді в процесах фотосинтезу, біосинтезу на рівні перетворень протохлорофілу. Вчені припускають, що мідь бере участь в системах, пов’язаних з виділенням кисню при фотоокисленні води. Є дані про роль міді в нуклеїновому обміні.

Значення міді в синтезі білка було доказано Г.М. Яковенком в дослідах із підживленням рослин солями, міченими важким азотом Виявлені факти прямої залежності між енергією проростання насіння злаків, бобових та вмістом міді дають змогу припустити участь їх в процесах обміну ріст активуючих фізіологічно активних речовин. Вона потрібна і для синтезу етилену. Позитивна дія міді щодо стійкості рослин до полягання через синтез фенольних інгібіторів росту рослин [7].

Мідь підвищує також стійкість рослин до посухи, спеки (високої температури) і морозу. Оптимальна доза міді в ґрунті позитивно впливає на ріст рослин та їх поглинальну здатність.

Підвищення дози пригнічують як видовжування коренів, так і ріст кореневих волосків [2].

Мідь пов’язана з діяльністю мітохондрій. Вона знайдена в білках міжмембранного мітохондрального простору, в матриксі, в структурних білках. В мітохондріях мідь зв’язана міцно з білком, але там виявлено й ряд ферментних комплексів, в яких мідь не міцно зв’язана з білком і може бути замінена іншими металами.

Поряд з марганцем мідь відіграє важливу роль у фотосинтезі. Вона пов’язана також із фіксацією молекулярного азоту.

Молібден. Це мало поширений в ґрунті елемент. В земній корі молібдену в 100 разів менше, ніж марганцю, в 60, ніж цинку, в 10, ніж міді, в 5, ніж бору. Він надходить в рослину у вигляді МоО42–, ,концентруючись в молодих органах. На кінець вегетації більша частина його зосереджується в дозрілому насінні. Бобові рослини характеризуються унікальною здатністю нагромаджувати молібден. Молібден активізує азотний обмін та бере участь у відновленні нітратів, бо є компонентом нітратредуктази [8].

Молібден входить до складу активного центра нітрогенози, а також необхідною складовою ферментативного комплексу щодо біосинтезу лигемоглобіну. Та роль молібдену не обмежується лише участю його в первинних процесах редукції нітратів та біологічної азотфіксації, а й охоплює завершальну ланку азотного обміну — синтез білка. Зокрема, він активує реакції амінування та переамінування, ферментативні реакції нуклеїнового обміну, впливає на рибосоми, які безпосередньо здійснюють біосинтез білка за участю інформаційної РНК та активних амінокислот.

Молібден необхідний рослинам в меншій кількості, ніж інші мікроелементи. Необхідність молібдену доказана як для вищих, так і для нижчих рослин, а також для мікроорганізмів.

Нестача його для рослин особливо часто спостерігається на кислих ґрунтах, бо в них цей елемент знаходиться в малорухомому (нерозчинному) стані []2.

Кобальт. В рослинах цей елемент міститься в кількості від 0,05 до 11,6 мг на 1 кг сухої речовини. Підвищеним вмістом кобальту характеризуються бобові рослини, пониженою— злакові. У бобових кобальт концентрується в кореневих бульбочках, що пов’язано з його особливою роллю в процессах азотофіксації. Кобальт накопичується також в генеративних органах, що свідчить про його участь в процесах запліднення. В рослині він зустрічається у вигляді іонів, у складі порфіринових структур ціанокобаламіну (вітамін В12), та у вигляді неідентифікованих органічних комплексів. Кобальт як в іонній формі, так і в складі тетрапірольних структур виконує певні функції у ферментативних реакціях, які регулюють нуклеїновий обмін. Іони кобальту стимулюють включення амінокислот в інтактні рибосоми, позитивно впливають аміноацил–т РНК до рибосом. Встановлена необхідність кобальту для росту мікроорганізмів у середовищі, де єдиним джерелом азоту є нітрати. Кобальт бере активну участь в реакціях окислення-відновлення, стимулює цикл Г. Кребса, позитивно впливає на дихання та енергетичний обмін [5].

На нестачу кобальту помітно реагують нижчі рослини (водорості), а серед вищих рослин – бобові, а також цукрові буряки. Внесення комплексного добрива з присутністю кобальту помітно підвищує ріст цих рослин.

Хлор. Із поглинених мінеральних аніонів тільки хлор не акумулюється і залишається в клітинах і тканинах в іонній формі. Є дані, що хлор специфічно активує вакуолярну Н+ - АТФазу. Хлор разом з калієм входить в механізм продихового руху.

Накопичуючись в вакуолях зрілих клітин коренів та надземних частин, хлор як осмотично активний іон може замінити NO3-, активує його вихід і асиміляцію в клітині [10].

Хлор присутній в киснево-видільному комплексі ФС ІІ, де напряму з марганцем він необхідний у процесі фотолізу Н2О.

Магній. Магній є основним складовим елементом хлорофілу і відіграє важливу роль у фотосинтезі.

Магній також відіграє важливу роль у реакції ферментів і притоках енергії. Завдяки здатності листя до самовідновлення перші ознаки дефіциту магнію з'являються на старих листках. У виняткових випадках через швидке зростання дефіцит магнію може з'явитися й на молодих листках. Причина - зникнення хлорофілу. Вздовж головних прожилок ще якийсь час залишається характерна зелена смуга. За повного зникнення хлорофілу зупиняється вуглеводний синтез тканин і на хлоротічній поверхні з'являється спочатку жовте, помаранчеве, пурпурове забарвлення, яке надалі перетворюється у бурі некротичні плями. Кінчики листя можуть придбати бронзове забарвлення.

Дефіцит магнію виникає в основному на кислотних ґрунтах паралельно з надлишком марганцю [8].

При дефіциті магнію пошкоджене листя зазвичай дуже швидко відпадає, спостерігається облистнення фруктових дерев. Листя залишається тільки на кінчиках гілок. Квітам та фруктам дефіцит магнію шкодить незначним чином.

Із збільшенням доз азотних, фосфорних і калійних добрив відносна присутність магнію зменшується. Так, наприклад, потерпають помідори і салат. У винограду дисбаланс калію і кальцію + магнію виявляється в паралічу грон [3].

У злакових дефіцит магнію спостерігається в кислотних піщаних ґрунтах, врожай поганий. Дозрівання відбуваються нерівномірно і затягуються. При тривалому дефіциті характерною ознакою є смуги, спочатку білі, потім зливаються в коричнево-білі на дозріваючих плодах.

2.2. Визначення деяких мікроелементів

Робота 1. Визначення бору в рослинах (за методом Х.М. Починка)

Проведення роботи. 1 г рослинного матеріалу вміщують у прожарений фарфоровий тигель і сушать до сталої маси. Після висушування до наважки в тигель доливають 2 мл 0,2 н. розчину соди, перемішують скляною паличкою, яку потім споліскують 1—2 мл бідистильованої води. Тигель висушують і кладуть у муфельну піч для спалювання наважки при слабкому нагріванні (соду додають для утворення лужного середовища і щоб не втрачалася борна кислота). Залишок у тиглі після повільного спалювання змочують 1мл води, висушують і знову прожарюють до початку червоного розжарювання. Якщо зола темна від вугілля, що не згоріло, то обробку водою продовжують. Після спалювання і охолодження в тигель доливають 5 мл води, додають 5 крапель етилового спирту (для зниження чутливості реакції), розмішують скляною паличкою, розминають крупинки, нагрівають до кипіння. При цьому марганець з шестивалентного перетворюється на чотиривалентний і осідає у вигляді МnO2. Далі додають 1 мл 1 н. розчину H2SO4, перемішують і переносять у мірну колбочку місткістю 25 мл і доводять водою до риски. Суміш збовтують і фільтрують крізь беззольний фільтр у мірну колбу місткістю 100—150 мл. 10—20 мл фільтрату переносять у фарфорову чашку, доливають 2 мл 0,2 н. розчину соди, кип'ятять на водяній бані і випаровують досуха. Після випаровування до сухого залишку в чашку доливають 0,5 г суміші, яка складається з однієї частини води та однієї частини спирту, ізолюють похитуванням чашки сухий залишок. Потім додають 5 мл 0,01%-го розчину карміну в концентрованій H2SO4, добре перемішують і залишають на 1 год. (розчин краще перелити в пробірку).

Оптичну густину розчину вимірюють при 610нм у кюветі з товщиною шару 5—10 мм. Результати вимірювання порівнюють з калібрувальним графіком і обчислюють вміст бору за формулою:

де а — кількість бору в розчині, який фотометрують (показник за калібрувальним графіком), мкг.; в об'єм мірної колби, в якій розчинено золу наважки, мл; с — об'єм розчину, взятого в чашку для випаровування, мл; Н — наважка досліджуваного рослинного матеріалу, г; 10000 — коефіцієнт для переведення мікрограм в грами і проценти.

Щоб побудувати калібрувальний графік, готують стандартний розчин. У фарфорові чашки беруть 0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10мл. розчину бури або борної кислоти, який містить 1мкг бору в 1мл розчину, додають 2мл 0,2 н. розчину соди, випарюють на водяній бані досуха, охолоджують і в усі чашки доливають по 0,5 мл суміші H2SO4 з спиртом, де розчиняють цей сухий залишок. Далі доливають по 5 мл 0,01%-го розчину карміну, добре перемішують і залишають на 1 год. до появи забарвлення. Забарвлення цього розчину порівнюють із забарвленням розчину, що не містить бору (для цього в чашці змішують 5 мл розчину карміну з 0,5 мл суміші H2SO4 і етилового спирту), який і є нульовим стандартом [1].

Робота 2. Визначення марганцю в рослинах (за методом А.А. Власюка і Л.Д. Ленденської)

Проведення роботи. Подрібнений повітряно-сухий рослинний матеріал просівають крізь решето з діаметром отворів 0,25мм, відважують 1—3 г, кладуть у фарфоровий прожарений тигель і спалюють без втрат на плитці, а потім у муфелі при темно-червоному розжаренні. Тигель охолоджують, а золу розчиняють 45 мл розбавленої азотної кислоти (1:1). Розчин переливають у фарфорову чашку, тигель споліскують і для повного розчинення оксиду марганцю додають 1-2 краплі 10%-го розчину FeSО4*7H2О.

Після цього вміст чашки випаровують досуха. Сухий залишок у чашці розчиняють у 2 мл азотної кислоти (1:1) і переносять у колбу місткістю 100 мл, змивають поверхню чашки дистильованою водою, наливаючи води приблизно до об'єму З0 мл. До розчину в колбі додають 1—2 мл 0,2%-го розчину нітрату срібла (для осадження залишків хлору і як каталізатор для окислення нітратних солей марганцю в марганцеву кислоту), нагрівають до кипіння, щоб осадити хлориди, і фільтрують у мірну колбу місткістю 100 мл.

Осад на фільтрі промивають кілька разів дистильованою водою (кількість промивних вод не повинна перевищувати об'єму колби). Фільтрат доводять до риски водою, перемішують і визначають вміст марганцю.

З цією метою в колбочки місткістю 25 мл (якщо аналізують стебла і листки) і місткістю 40 мл (якщо аналізують корені або насіння) додають по 5мл розбавленої (1:1) азотної кислоти, нагрівають до кипіння і обережно додають приблизно 1г сухого надсірчанокислого амонію. Далі кип'ятять 2хв. до появи стійкого забарвлення, розчин охолоджують, розбавляють дистильованою водою до 60 мл і колориметрують на фотоелектроколориметрі.

Щоб визначення було точним, проводять контрольне визначення марганцю в реактивах. Знайдену кількість марганцю при контрольному визначенні віднімають від результатів досліду.

Результати обчислюють за такою формулою:

де хкількість марганцю в рослині, %; акількість марганцю, знайдена за калібрувальним графіком: Н наважка, взята для аналізу, г; 100—перерахунок (проценти); 0,000109—кількість марганцю, що міститься в 1 мл 0,01 н. розчину, г [1].

Робота 3. Визначення міді в рослинах

Проведення роботи. 2-З г сирої речовини кладуть у фарфорові тиглі, спалюють при наявності етилового спирту і обережно озолюють у муфелі при температурі 400-450 °С. Золу розчиняють у мідній соляній кислоті. Для визначення міді золу розчиняють в 10 мл 6 н. розчину НС1, переносять у ділильну лійку і додають 2-3 краплі свіжої хлорної води для окислення заліза, і молібдену. Іони Fe3+ і Мо6+ двічі екстрагують в ефір, тобто в ділильну лійку додають 15 мл перегнаного ефіру, збовтують і через 2хв. відділяють ефірний шар. Ефірні фракції зливають у чашку для випаровування і відганяють ефір на водяній бані під витяжною шафою. Сухий залишок після випарування ефіру розчиняють у 4 мл 30%-го розчину цитрату амонію, переносять з 10 мл дистильованої води в ділильну лійку місткістю 100 мл і додають краплю індикатору крезол-рота. Далі краплинами під витяжною шафою додають 2 н. розчин аміаку до зміни забарвлення у фіолетовий колір (рН = 8,5) і 10 мл розчину діетилдитіокарбомату. Ділильну лійку енергійно збовтують протягом 5 хв. Після поділу фаз шар хлороформу виливають у пробірку, додають на кінчику скальпеля трохи безводного Na2SО4 для видалення крапель води і вимірюють екстинцію на спектрофотометрі при 436 нм проти контролю на реактив, оброблений за таким самим способом. З добутих даних за калібрувальним графіком знаходять концентрацію міді [1].

ВИСНОВКИ

1. Мікроелементи— хімічні елементи, які потрібні рослинам в малих або дуже малих кількостях. За І. Вернадським вони в живих організмах становлять 0,00001% — 0,01% від сирої маси. Сюди відносяться такі мікроелементи як мідь, цинк, бор, молібден, кобальт, марганець, залізо, хлор, магній.

Їх в рослинах мало, але вони відіграють важливу роль, бо входять до складу ферментів або є активаторами ферментів (кофактрами). Рослини можуть використовувати мікроелементи з ґрунту лише в водорозчинній формі. Сумісна дія мікроелементів значно посилює їх каталітичні властивості.

2. Фізіологічне значення мікроелементів:

˗ Залізо – необхідний компонент багатьох ферментів та бере участь у синтезі хлорофілу. Може стимулювати хлороз, який проявляється на молодих листках, а також відмирання пагонів.

˗ Марганець – бере участь у розпаді гормонів, процесі засвоєння азоту. Дефіцит призводить до жовтих некротичних плям між жилками листка, у першу чергу на молодих листках.

˗ Цинк –у складі ферментів бере участь у метаболізмі крохмалю й азоту. При дефіциті спостерігаються короткі міжвузля й хлорозні області в старих листках.

˗ Мідь – відповідає за зв’язування сонячної енергії . При дефіциті – хлороз і скручування листків внаслідок відмирання їхніх кінчиків.

˗ Магній – основна складова частина хлорофілу. Симптом дефіциту – міжжилкові пожовтіння старих листків.

˗ Бор – важливий компонент синтезу ДНК і РНК. Симптом дефіциту – розтріскування стебла із внутрішнім некрозом.

˗ Молібден - необхідний для утилізації азоту. При дефіциті – листки світло-зеленого кольору, хлороз старих листків.

˗ Кобальт - бере активну участь в реакціях окислення-відновлення, стимулює цикл Г. Кребса, позитивно впливає на дихання та енергетичний обмін. При дефіциті – поганий ріст рослини.

3. На лабораторній роботі можна визначити бор в рослинах за методом Х.М. Починка, марганець, за методом А.А. Власчюка і Л.Д. Ленденської, а токож визначити мідь.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

  1. Векірчик К.М. Практикум по фізіології рослин.

  2. Григорьев В.Л., Плишко А.А. Микроэлементы в почвах Украины. // Химизация с.х., 1989, №3.

  3. Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь, М., 1996 – 340с.

  4. Кузнецов Вл.В., Дмитриева Г.А. «Физиология растений»М.: Высш.шк., 2006. – 743 с.

  5. Малиновский В.И. Физиология растений. Учеб. пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004.- 200 с.

  6. Мусієнко М.М. Фізіологія рослин: Підручник. – К.: Либідь, 2005. – 808с.

  7. Пейве Я В. Микроэлементы и ферменты, М., 1990 – 290с.

  8. Физиология растений: Учебник для студ. Вузов / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др.; Под. ред.И.П. Ермакова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 640с.

  9. Школьник М.Я. Значение микроэлементов в жизни растении и в земледелии. АН СССР, 1990 – 330с.

  10. Школьник М.Я. и Макарова Н.А. Микроэлементы в сельском хозяйстве. М., 1997 – 170с.

  11. Эмсли Дж. Элементы. - М.: Мир, 1993. - 256 с.

Відображення документу є орієнтовним і призначене для ознайомлення із змістом, та може відрізнятися від вигляду завантаженого документу

  • Додано
    23.02.2018
  • Розділ
    Біологія
  • Клас
    10 Клас, 11 Клас
  • Тип
    Наукова робота
  • Переглядів
    7259
  • Коментарів
    0
  • Завантажень
    1
  • Номер материала
    JQ326831
Збірник методичних матеріалів проекту «Всеосвіта» I видання

Бажаєте дізнаватись більше цікавого?


Долучайтесь до спільноти

Збірник методичних матеріалів проекту «Всеосвіта» I видання