Лабораторная работа. «Морфологический барьер»

Краткое содержание. Студенты на перечисленном демонстрационном материале на практических занятиях знакомятся с морфо-анатомическими особенностями вегетативных и репродуктивных органов сельскохозяйственных культур с целью изучения элементов морфологического барьера устойчивости растений к основным видам вредителей.

Изучение морфо-анатомических признаков вегетативных органов растений

Занятие предусматривает знакомство с морфологическими барьерами, связанными с вегетативными органами растений, освоение методики и самостоятельное выполнение студентами части задания.

1. Опушенностъ. Плотность и характер опушения листовой пластинки оценивают в период откладки яиц по 1-2 листьям с 25 растений каждого образца.

Высокую устойчивость яровой пшеницы к красногрудой пьявице обеспечивает плотность опушения листьев свыше 50 волосков на 1 мм; среднюю — 30-50 волосков на 1 мм; слабую — 10-30 волосков на 1 мм (рис. 7).

Рис. 7. Влияние опушенности листьев пшеницы на отрождение личинок пьяницы (по Расселу): а — опушенный лист (на опушенных листьях яйца гибнут вследствие высыхания); б — неопушенный лист

Кроме количества волосков, значение имеет их ветвление, длина и направленность. Для устойчивости пшеницы к гессенской мухе, хлопчатника к хлопковой совке, наоборот, слабое опушение листовой пластинки является признаком устойчивости. Так, на листья хлопчатника с густотой опушения более 100 волосков на 1 см хлопковая совка откладывает в 2-4 раза больше яиц, чем на слабоопушенные (2-15 волосков на 1 см²). Для растений огурца густота и характер опушения листовой пластинки выступают в качестве механического барьера, препятствующего питанию паутинного клеща (рис. 8).

6

мм

Рис. 8. Характер опушения листьев растений огурцов (по Шапиро и Раздобурдину): 1, 2 — дикие виды; 3,4 — культурные виды; 5 — самка паутинного клеща в том же масштабе (ориг.)

Опушенность колосков в колосе пшеницы создает барьер для проникновения

молодых гусениц зерновой совки к месту питания (рис. 9).

слабое слабое среднее сильное

Рис. 9. Основные типы опушения листьев пшеницы.¹

1 УСТОЙЧИВОСТЬ К ВРЕДИТЕЛЯМ НОВЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ озимой

• 2. Количество и плотность расположения окременелых клеток между жилками. Этот признак является фактором устойчивости зерновых культур к красногрудой пьявице, гессенской и шведской мухам; кукурузы и сорго — к кукурузному мотыльку. Большее число кремнистых включений в эпидермисе листьев обеспечивает большую устойчивость растений к перечисленным вредителям. Характер кремнистых отложений и их количество демонстрируется на сподограммах листьев пшеницы
• 3. Ультраструктура поверхности листьев. С помощью сканирующего электронного микроскопа были получены микрофотографии, на которых хорошо видно многообразие ультрамикроструктур поверхности листьев: у пшеницы — кутикулярные тяжи, строение устьиц, наличие волосков и воскового налета; у смородины — строение устьиц, наличие волоска и кутикулярных тяжей; у облепихи на нижней стороне листа показан сложный своеобразный трихомный покров.
• 4. Наличие воскового налета. Для количественного определения поверхностнокутикулярного воска (мг/см листа) отбираются равноценные в физиологическом отношении листья. С помощью хлороформа воск экстрагируют из листьев в течение 20 сек, экстракт фильтруют, затем выпаривают при комнатной температуре, наличие воска определяют путем взвешивания. На капусте, например, отсутствие воскового налета способствует повышению устойчивости ее к капустной тле; наличие же воска привлекает чешуекрылых вредителей — капустную моль и капустную белянку. Восковой налет на листьях яровой пшеницы способствует выживаемости яиц личинок младших возрастов пьявицы (в 5-6 раз по сравнению с его отсутствием).

Остановимся на анатомическом строении мезофилла листа капусты на примере взаимоотношений капуста — капустная моль

Материал и оборудование. Микроскопы, окуляр- и объект- микрометры, лезвия безопасной бритвы, пинцеты, препаровальные иглы, покровные и предметные стекла, спиртовки, часовые стекла, боксы и банки для хранения фиксированного материала и реактивов, пипетки, полоски фильтровальной бумаги, марлевые салфеточки; реактивы и красители — хлоралгидрат., глицерин, 1%-ный водный раствор анилинового синего.

Методика и ход выполнения задания. Для анализа берутся с нижнего яруса растений листья капусты, зафиксированные в фазу розетки и хранящиеся в 70%-ном этиловом спирте. Из центральной части листа по обе стороны от основной жилки вырезают две пластинки размером 1,Ох 1,0 см, из которых лезвием бритвы изготавливается серия ПШЕНИЦЫ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ // http://god.lool.in/dis.html.

срезов. Из изготовленных срезов под микроскопом выбираются наиболее тонкие и удачные. Такие срезы помещаются на предметное стекло в раствор хлоралгидрата для обесцвечивания.

Для более быстрого обесцвечивания их можно слегка подогреть над пламенем спиртовки, не доводя до кипения. Хлоралгидрат оттягивают фильтровальной бумагой, срезы промывают с помощью пипетки дистиллированной водой, воду также оттягивают фильтровальной бумагой и на срезы наносят раствор анилинового синего. Время окрашивания от 10 до 30 мин. На окрашенные срезы наносят глицерин, разведенный дистиллированной водой в соотношении 1:1, далее срезы накрывают покровным стеклом. Готовый препарат анализируют под микроскопом. С помощью окулярмикрометра на полученных срезах измеряют общую толщину листа, толщину мезофилла, в том числе толщину губчатой и палисадной паренхимы. Зарисовывают срез листа, с с указанием слоев (рис. 10).

2

Рис. 10. Строение листовой пластинки.’

Цена 1 деления окулярмикрометра должна быть рассчитана заранее с помощью объектмикрометра. Подсчитывается количество клеток в поле зрения микроскопа на единицу площади губчатой и палисадной паренхимы. Результаты вносятся в таблицу (табл. 1).

2 Лотова Л. И. Ботаника: Морфология и анатомия высших растений: Учебник. — 3-е, испр. — М.: КомКнига, 2007.

Таблица 1

Результаты измерений

Обсуждение результатов. При анализе препаратов особое внимание обращается на форму клеток структуры листа, наличие или отсутствие межклетников. Мясистость листа капусты обусловлена либо удлинением палисадных клеток, либо увеличением их слоев. В устойчивости капусты к гусеницам капустной моли 1 возраста значение имеют почти все анатомические структуры листа: наличие или отсутствие поверхностно-кутикулярного воска, толщина губчатой паренхимы, нижнего эпидермиса и толщина листа в целом. Основным барьером устойчивости являются толщина губчатой паренхимы и плотность расположения в ней клеток. Сорта капусты с компактным расположением клеток и небольшими пространствами в мезофильной части листа являются устойчивыми к проникновению гусениц капустной моли и, наоборот, рыхлое расположение клеток в мезофилле, большое количество межклетников снижает устойчивость капусты к этому вредителю.