Опыт 5. Обнаружение нитратов в органах растений.

Лабораторная работа № 6.

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ (II)

Опыт 1. Адсорбция ионов корневой системой.

Цель опыта: показать способность корней растений к поглощению ионов.

Реактивы и оборудование:1% раствор хлорид железа, 10% раствор роданистого калия, дистиллированная вода.

Растения: проростки подсолнечника, овса, пшеницы и др. растений.

Ход работы: корни 10-14 дневных проростков промывают дистиллированной водой и погружают на 1 минуту в сосуд со свежеприготовленным 1% раствором хлорного железа. По истечение времени корневую систему извлекают из сосуда и вновь тщательно промывают дистиллированной водой. Затем помещают корни на стекло и смачивают их 3-4 каплями роданистого аммония или роданистого калия. На поверхности корней появится красная окраска, если корни адсорбировали ионы железа.

Проведите параллельный контрольный опыт: промыть корневую систему другого проростка и смочить ее поверхность 10% раствором роданистого аммония или роданистого калия. Поверхность корней не окрашивается в красный цвет.

Задание:Зарисовать корни в контроле и корни, адсорбировавшие ионы. Сделать вывод о способности корней адсорбировать на своей поверхности ионы.

Опыт 2. Определение общей и рабочей поверхности корней.

Цель опыта: ознакомиться с методом определения поверхности корней растений.

Реактивы и оборудование:0,0002 н. раствор метиленовой сини, бюретки с воронками (2 шт.), стаканы стеклянные (3 шт.) чистые сухие колбочки (4 шт.), пипетка градуированная на 5 мл., дистиллированная вода, ФЭК.

Растения: проростки подсолнечника, овса, пшеницы и др. растений.

Ход работы: налить из бюретки в три стакана одинаковое количество 0,0002 н. раствора метиленовой сини. Объем раствора в стакане должен быть в 10 раз больше объема корневой системы растений. Стаканы необходимо пронумеровать. Записать объем налитого раствора в таблицу 1.

Корни, извлеченные из сосуда с водой, осторожно обсушить фильтровальной бумагой и последовательно погрузить в три стакана с метиленовой синью на 1,5 минуты в каждый. При этом растворы необходимо перемешивать, осторожно поворачивая корни.

Определить при помощи колориметра (ФЭКа) концентрацию метиленовой синей в стаканах после пребывания в них корней, используя в качестве стандартного раствора исходный раствор метиленовой сини, разбавленный в 10 раз. Опытные растворы также необходимо развести в 10 раз. Готовить разбавленные растворы следует в чистых сухих пронумерованных колбах.

Определить концентрацию растворов на фотоэлектроколориметре. Необходимо построить калибровочный график. Для этого в сухих колбах готовят серию (не менее четырех) разведений стандартного раствора и колориметрируют. На миллиметровой бумаге вычерчивают систему координат, откладывая по оси абсцисс концентрацию растворов, а по оси ординат – показания колориметра (оптическую плотность). Если растворы приготовлены точно, то все точки окажутся лежащими на одной прямой, которую и вычерчивают.

Для определения концентрации испытуемого раствора найти на оси ординат соответствующую точку, провести от нее горизонтальную линию до пересечения с графиком и опустить перпендикуляр на ось абсцисс. Результаты колориметрирования записать в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты определения общей и рабочей поверхности корней растений по оптической плотности

Расчет поверхности корня. Умножая объем раствора в стакане на концентрацию соответствующего раствора, вычислить количество метиленовой сини до и после погружения корней, а по разности полученных величин – количество краски, адсорбированной корневой системой. Поглощение метиленовой сини в первых двух стаканах характеризует общую адсорбирующую поверхность корня, поглощение в третьем стакане – рабочую поверхность. Умножая количество миллиграммов поглощенной метиленовой сини на 1.1, получаем величину поверхности в квадратных метрах. Полученные данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Задание: результаты представить в виде таблицы, сделать заключение о корневой системе исследуемых растений.

Опыт 3. Антагонизм ионов.

Цель опыта: ознакомиться с явлением антагонизма ионов.

Реактивы и оборудование:растворы KCl – 9 г/л, CaCl₂ – 6.7 г/л; кристаллизатор, чашки Петри (4 шт.); пипетки на 10 мл (3 шт.); пинцет, ножницы, фильтровальная бумага, маркер, миллиметровая бумага или линейка, дистиллированная вода.

Растения: наклюнувшиеся семена подсолнечника, овса, пшеницы и др. растений.

Ход работы: отобрать 30-40 семян, находящихся на одинаковой стадии прорастания, и 3-4 раза промыть их дистиллированной водой. В четыре чашки Петри, сполоснутые также дистиллированной водой, положить фильтровальную бумагу. На боковой стенке нижней половины чашки написать вариант опыта, а затем пинцетом в каждой из них разложить по 12 проростков и добавить по 10 мл: в первую чашку – дистиллированной воды (контроль); во вторую – раствор хлорида калия, в третью – раствор хлорида кальция, в четвертую – 8.6 мл раствора хлорида калия и 1.4 мл. раствора хлорида кальция.

Через неделю измерить длину гипокотилей и корней, вычислить средние величины, данные занести в таблицу 3.

Таблица 3

Влияние ионов на рост растений

Задание: построить диаграммы по данным таблицы 3; проанализировать данные таблицы и диаграмм. Сделать вывод о влиянии солей на рост гипокотиля и корней проростков растений.

Опыт 4. Выделение кислот корнями растений.

Цель опыта: определить способность корней выделять органические кислоты.

Реактивы и оборудование:желатин, раствор лакмуса, известковая вода.

Растения: наклюнувшиеся семена подсолнечника, овса, пшеницы и др. растений.

Ход работы: пищевую желатину (5 г.) помещают в колбу с холодной водой (25 мл) и оставляют на ночь. На следующий день колбу с желатиной ставят в сосуд с водой и подогревают воду в сосуде. Когда желатина в колбе раствориться, добавляют водный раствор лакмуса до появления ярко-красной окраски (окрашивается раствор желатины). Затем в колбу, перемешивая содержимое, приливают по каплям известковую воду. Красная окраска желатины переходит в синюю окраску. С появлением устойчивой синей окраски прекращают поливать известковую воду. Содержимое колбы вновь нагревают и в горячем виде фильтруют. Фильтрат разливают в плоские сосуды. Когда желатина начинает застывать, помещают на ее поверхность проростки. Корни проростков располагают горизонтально на поверхности желатины, слегка придавливают до полного погружения корней в толщу застывающей желатины. Через некоторое время в зоне корней синяя окраска переходит в красную.

Задание: зарисовать опыт, дать объяснение сменяющейся окраске желатина в зоне корней. Сделать вывод о химической природе корневых выделений.

Опыт 5. Обнаружение нитратов в органах растений.

Цель опыта: познакомиться с простым и доступным способом определения нитратов в растительном сырье и грамотно оценить их количество.

Реактивы и оборудование:1% раствор дифениламина в серной кислоте (хранить в темноте на подставке), раствор KNO₃ или NaNO₃ в концентрациях, мг/л: 1000, 900, 800, 700, 600, 500, 400, 300, 200, 100, 50, 10 в небольших склянках, пинцет, стеклянные палочки, плоские белые фарфоровые тарелки, кусок стекла, фломастер, цветные карандаши, фильтровальная бумага, ножницы, нож, скальпель, бритва.

Растения: проростки подсолнечника, овса, пшеницы и др. растений, произрастающих на дистиллированной воде и растворе Кнопа (раствор содержит нитрат-ионы), органы растений, употребляемых в пищу (корнеплоды, фрукты, зелень и т.д.); любые комнатные или дикорастущие растения.

Ход работы: взятые для исследования плоды, клубни, корнеплоды, луковицы и другие части растений раскладывают на столе, отделяют ткани и части органов для анализа. Сок отжимают на поверхность стекла, под которым лежит лист белой бумаги, или на поверхность тарелки с помощью пинцета или стеклянной палочки. Образцы подписывают фломастером. Одновременно острой бритвой делают срезы изучаемой ткани, органа. На срез или выжатую порцию сока переносят каплю дифениламина. Оценивают количество нитратов согласно данным концентрационной шкалы окраски.

 Для определения содержания нитратов в растениях необходимо построить таблицу с концентрационной шкалой окраски на нитраты. Для этого на белую фарфоровую поверхность тарелки или стеклянной пластинки наносят капли контрольных растворов KNO₃ или NaNO₃ и добавляют 1 каплю дифениламина. Заполняют концентрационную шкалу окраски, соответствующую определенному содержанию нитратов (табл. 4).

Таблица 4

Концентрационная шкала окраски на нитраты

С помощью этой шкалы можно количественно оценить содержание нитратов в растительном материале, сравнивая с ней по цвету опытную пробу.

Результаты вашего исследования занесите результаты по содержанию нитратов в таблицу 5. Смывая по окончании работы ткани и сок, необходимо помнить о свойствах концентрированной серной кислоты (дифениламин на основе концентрированной серной кислоты!) оставлять ожоги при попадании на кожу.

Таблица 5

Содержание нитратов в растениях

Министерством здравоохранения РФ установлены следующие нормативы по содержанию нитратов в сельскохозяйственной продукции (в мг/кг по нитрат-иону). В числителе приводятся нормы для ранних и тепличных овощей, в знаменателе – для поздней продукции открытого грунта:

Таблица 6

Минимальные и максимальные количества нитратов в овощах, мг/кг,

по данным Института почвоведения и фотосинтеза АН России

По данным Министерства здравоохранения РФ, предельно допустимая доза нитратов для взрослого человека в сутки составляет 500 мг, токсичная – 600 мг, для грудного ребенка доза в 10 мг может быть смертельна.

Задание:заполнить таблицу 5, запишите результаты анализа тканей и органов исследуемых растений. Сделать вывод о возможности употребления этих растений в пищу.