Исследовательская работа по химии на тему "Химические регуляторы роста растений"

Муниципальное Образовательное Учреждение

Средняя общеобразовательная школа №69

Московского района г. Нижнего Новгорода

Научное общество учащихся

Химические регуляторы роста в жизни растений

       Работу выполнил: Кутырёв Николай.

 Учитель Севирова В.и

План

Введение

1. Химические регуляторы роста в жизни растений

1.1. Открытие регуляторных веществ в растениях

1.2. Физиологические действия  ауксинов и этилена

1.3. Физиологически активные вещества (кинины)

2. Влияние  Циркона  на рост и развитие растений огурца

2.1. Роль и значение Циркона при выращивании огурцов сорта «Водолей»

2.2. Результаты исследований и их анализ

3. Заключение

Список литературы

Введение:

   Современное человеческое общество живет и продолжает развиваться, активно используя достижения науки и техники, и практически немыслимо остановиться на этом пути или вернуться назад, отказавшись от использования знаний об окружающем мире, которыми человечество уже обладает. В настоящее время во всем мире наблюдается тенденция к снижению, а то и полному отказу от применения химических средств защиты растений. Это объясняется тем, что мы с вами, простые обыватели, стремимся к потреблению чистых и вкусных продуктов, незагрязнённых остаточными количествами пестицидов, тяжёлых металлов, радионуклидов, нитратов и др.  Поэтому «для увеличения урожаев сейчас используются препараты — аналоги растительного сырья, а удобрения — в виде соединений, максимально приближенных к природным. Для этого одним из способов стимуляции роста и развития растений, повышения урожайности, качества, а также устойчивости растений к вредителям и болезням является применение регуляторов роста». [1]

     Стимуляторы роста, а точнее было бы их назвать регуляторами роста, в последнее время приобретают все большую популярность. И дело не только в том, что они способствуют росту урожайности – они обеспечивают повышенное качество наших овощей и фруктов. Стимуляторы роста успешно используются в садоводстве, виноградарстве и овощеводстве для ускорения укоренения при размножении, уменьшения предуборочного опадения плодов, с целью задержки цветения, прореживания цветков и завязей, для замедления прорастания клубней, корнеплодов и луковиц при хранении, для борьбы с сорняками и т.д. Но, как любые биологически активные вещества, регуляторы роста требуют очень осторожного обращения с ними. Передозировка этих соединений очень опасна: можно не только не получить ожидаемого эффекта, но столкнуться с прямо противоположным результатом. Большинство из биологически активных веществ в низких и очень низких концентрациях играют роль стимуляторов роста, способствуют повышению иммунитета, активизируют плодоношение. В высоких концентрациях эти же препараты оказывают действия, угнетающие физиологические процессы в растении. Так что лучше немного недодать, чем передать.

    Благодаря созданию новой отрасли агрохимии химии пестицидов появилась возможность не только улучшать питание растений, но и влиять (с помощью регуляторов роста) на их развитие, а также защищать их от болезней (с помощью протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов), насекомых, клещей, нематод и др. вредителей.

     Цель нашей работы заключается в научном обосновании использования регуляторов роста растений как элемента технологии выращивания огурцов. Для ее решения в задачу исследований входило: установить влияние регуляторов роста на:

 • интенсивность прорастания семян

 • динамику роста и развития растений  по фазам вегетации 

 • урожайность и качество

1.                 Химические регуляторы роста в жизни растений

1.1. Открытие регуляторных веществ в растениях

       Физиологическое действие химических регуляторов роста растений всегда привлекало внимание  исследователей. Задолго до открытия фитогормонов  К. А. Тимирязев, Д. Н. Нелюбов, И. В. Мичурин и другие ученые высказывали предположения о наличии в растениях регуляторных веществ, аналогичных по своим функциям гормонам животных.
Как известно, очень важную роль в развитии представлений о гормонах растений сыграли классические исследования Ч. Дарвина (1880 г.), который открыл передачу фототропического «раздражения» по тканям растения и высказал предположение, что эта передача происходит с помощью какого-то вещества, передвигающегося из места восприятия действия света в место  проявления реакции.

     В самом начале прошлого столетия интересное открытие сделал Д. Н. Нелюбов. Он показал, что, находясь в воздухе, содержащем ничтожно малые количества этилена или ацетилена, проростки гороха и некоторых других растений начинают расти горизонтально. Иначе говоря, при воздействии этих газов наблюдается качественное изменение геотропизма стеблей. Явление геотропизма исследователь был склонен объяснить секрецией и действием гормонов. Работа Д. Н. Нелюбова положила начало исследованиям действия газов высокой физиологической активности на растения.
Выдающуюся роль в развитии учения о фитогормонах сыграли исследования Н. Г. Холодного, которому удалось доказать, что тропические движения обусловлены наличием и полярным передвижением в растениях ростового гормона — ауксина.  Следующим важным шагом в развитии учения о химических регуляторах роста явилось открытие голландских химиков (Кегля и его сотрудников1934), которые выделили из мочи, дрожжей и плесневых грибов небольшое количество вещества с высокой ростовой активностью. Это вещество, названное гетероауксином и оказавшееся Р-индолилуксусной кислотой, могло быть приготовлено синтетическим путем, благодаря чему его стали использовать в различных физиологических экспериментах и широко применять в качестве стимулятора укоренения черенков при вегетативном размножении растений. Затем было обнаружено, что гетероауксин (C10H9NO2)  является основным гормоном их роста.

       Получение  гетероауксина синтетически путем взаимодействия индола и гликолевой кислоты в присутствии основания под действием высокой температуры

В настоящее время синтезированы многие тысячи самых разнообразных химических соединений, многие из которых оказались высокоэффективными регуляторами роста и других жизненных процессов растений.  

     Был установлен ряд закономерностей физиологического действия химических соединений на растения и отобраны высокоэффективные стимуляторы, ингибиторы роста и развития растений, дефолианты, гербициды, десиканты. Одновременно определялись режимы применения этих веществ на различных культурах и в различных почвенно-климатических условиях, разрабатывалась технология их промышленного производства.
    В настоящее время наша химическая промышленность выпускает или осваивает выпуск многих высокоэффективных стимуляторов, ингибиторов, дефолиантов, гербицидов и десикантов, известных в мировой науке и практике.  

    Другим эндогенным регулятором биохимических превращений, согласно  исследованиям ученых Академии им. Тимирязева, является образующийся в растениях этилен (H2C=CH2). Достигая в тканях определенных концентраций, он приостанавливает синтез высокомолекулярных веществ, активирует процессы их гидролитического распада и выступает тем самым как природный регулятор созревания плодов. Этот установленный   факт был использован для разработки улучшенного способа ускорения созревания плодов, основанного на сочетании стимулирующего действия: этилена, вводимого в плоды извне, и активирующего действия того же газа, возникающего в самих плодах.

     Как выяснилось в  экспериментах отечественных ученых, образующиеся в растениях этилен и ауксины являются ярко выраженными физиологическими антагонистами. «Ауксины подавляют продукцию и действие этилена, а он подавляет продукцию и действие ауксинов. Органы, в которых преобладает действие ауксинов, находятся в состоянии роста, и в них могут накапливаться высокомолекулярные вещества запаса. Но если в тех же органах берет верх действие этилена, рост их прекращается и в них начинает усиленно идти распад высокомолекулярных (конституционных и запасных) веществ. Первое характерно, например, для растущих листьев и плодов, а второе — для листьев в период, предшествующий их опадению, и для плодов на этапе созревания. Изменения, происходящие в листьях и плодах, распространяются и на их черешки и плодоножки, причем с наибольшей интенсивностью эти изменения проявляются в так называемой переходной зоне, представляющей собой место формирования отделительного слоя. Преобладание процессов распада приводит к тому, что межклеточное вещество в данной зоне растворяется, и клетки обособляются друг от друга. Этим, в сущности, и завершается образование отделительного слоя, отчленяющего листья и плоды от материнского растения».  [2]

     Таким образом, формирование отделительного слоя находится под контролем ауксинов и этилена, образующихся в способных к отделению органах.

1.2. Физиологические действия ауксинов и этилена

       Установленные взаимосвязи, касающиеся физиологической роли ауксинов и этилена, позволили глубже понять и физиологическую сущность таких практических приемов, как, например, уменьшение предуборочного опадения плодов у яблони и других плодовых культур путем обработки деревьев препаратами АНУ (нафтилуксусная кислота), КАНУ (калиевая соль а-нафтилуксусной кислоты). В последние годы накопился новый материал, укрепляющий выдвинутое советскими физиологами (Н. А. Максимов и др.) представление, что образующиеся в растении ауксины выступают в качестве регуляторов передвижения органических веществ в теле растения. Как показали опыты  к тем участкам растения, которые богаты ауксинами, постоянно притекают углеводы, аминокислоты и другие жизненно важные соединения, причем приток этих веществ осуществляется за счет оттока из других участков растения. Полученные результаты свидетельствуют, во-первых, что необходимые для плодов ауксины доставляются формирующимися в тех же плодах семенами, во-вторых, что продуцируемые семенами ауксины могут быть заменены вносимым извне гетероауксином и, наконец, в-третьих, что прекращение доставки ауксинов останавливает приток питательных веществ и делает невозможной перестройку последних в структурные образования клеток.

     Согласно нашим представлениям, ауксины создают в проводящих тканях необходимый для передвижения веществ градиент метаболических изменений. В самой высокой концентрации ауксины присутствуют в тех местах, где они образуются, например в верхушках растущих побегов. Органические вещества передвигаются в направлении возрастания интенсивности этих изменений и, следовательно, в направлении повышения концентрации ауксинов, так как чем выше (в известных пределах) концентрация ауксинов, тем сильнее отвечают на их действие проводящие ткани. Однако на одну и ту же концентрацию ауксинов различные по возрасту и, следовательно, разные по физиологическому состоянию участки проводящего пути отвечают не одинаково: метаболизм активируется в них тем больше, чем моложе участки ткани.

      При изучении механизма передвижения органических веществ по растению следует помнить и о «синтетической» функции ауксинов. Органические вещества, притекая в участки растения, богатые ауксинами, быстро потребляются в процессах синтеза высокомолекулярных соединений, которые сразу же идут на построение элементов структуры клеток или откладываются в запас. Эти процессы синтеза осуществляются, как теперь известно, при участии ауксинов. Поскольку же постоянный приток органических веществ невозможен без постоянного их потребления, то можно полагать, что и действие ауксинов в качестве регуляторов передвижения веществ должно в какой-то мере зависеть от осуществления их синтетической функции. Ауксины. Вещества, стимулирующие растяжение клеток растений, известны под общим названием «ауксины». Ауксины вырабатываются и накапливаются в высоких концентрациях в верхушечных меристемах (конусах нарастания побега и корня), т.е. в тех местах, где клетки особенно быстро делятся. Отсюда они перемещаются в другие части растений. Нанесенные на срез стебля ауксины ускоряют образование корней у черенков. Однако в чрезмерно больших дозах они подавляют корнеобразование. Вообще чувствительность к ауксинам у тканей корня значительно выше, чем у тканей стебля, так что дозы этих гормонов, наиболее благоприятные для роста стебля, обычно замедляют корнеобразование.

    Это различие в чувствительности объясняет, почему верхушка горизонтально лежащего побега проявляет отрицательный геотропизм, т.е. изгибается кверху, а кончик корня – положительный геотропизм, т.е. изгибается к земле. Когда под действием силы тяжести ауксин скапливается на нижней стороне стебля, клетки этой нижней стороны растягиваются сильнее, чем клетки верхней стороны, и растущая верхушка стебля изгибается кверху. По-другому действует ауксин на корень. Скапливаясь на нижней его стороне, он подавляет здесь растяжение клеток. По сравнению с ними клетки на верхней стороне растягиваются сильнее, и кончик корня изгибается к земле.

    Ауксины ответственны и за фототропизм – ростовые изгибы органов в ответ на одностороннее освещение. Поскольку под действием света распад ауксина в меристемах, по-видимому, несколько ускоряется, клетки на затененной стороне растягиваются сильнее, чем на освещенной, что заставляет верхушку побега изгибаться по направлению к источнику света.

    «Так называемое апикальное доминирование – явление, при котором присутствие верхушечной почки не дает пробуждаться боковым почкам, – тоже зависит от ауксинов. Результаты исследований ученых позволяют считать, что ауксины в той концентрации, в какой они накапливаются в верхушечной почке, заставляют верхушку стебля расти, а перемещаясь вниз по стеблю,  они тормозят рост боковых почек. Деревья, у которых апикальное доминирование выражено резко, как, например, у хвойных, имеют характерную устремленную вверх форму, в отличие от взрослых деревьев вяза или же клена.

       После того как произошло опыление, стенка завязи и цветоложе быстро разрастаются; образуется крупный мясистый плод. Рост завязи связан с растяжением клеток – процессом, в котором участвуют ауксины. Теперь известно, что некоторые плоды можно получить и без опыления, если в подходящее время нанести ауксин на какой-нибудь орган цветка, например на рыльце. Такое образование плодов – без опыления – называют партенокарпией. Партенокарпические плоды лишены семян.

        На плодоножке созревших плодов или на черешке старых листьев образуются ряды специализированных клеток, т.н. отделительный слой. Соединительная ткань между двумя рядами таких клеток постепенно разрыхляется, и плод или лист отделяется от растения. Это естественное отделение плодов или листьев от растения называется опадением; оно индуцируется изменениями концентрации ауксина в отделительном слое». [3]

       Из природных ауксинов шире всего распространена в растениях индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Однако этот природный ауксин применяется в сельском хозяйстве значительно реже, чем такие синтетические ауксины, как индолилмасляная кислота, нафтилуксусная кислота и 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота - Cl2C6H3OCH2COOH. Дело в том, что ИУК под действием ферментов растения непрерывно разрушается, тогда как синтетические соединения не подвержены ферментативному разрушению, и потому малые их дозы способны вызывать заметный и долго сохраняющийся эффект.

      Синтетические ауксины находят широкое применение. Их используют для усиления корнеобразования у черенков, которые без этого плохо укореняются; для получения партенокарпических плодов, например у томатов в теплицах, где условия затрудняют опыление; для того чтобы вызвать у плодовых деревьев опадение части цветков и завязей (сохранившиеся плоды при таком «химическом прореживании» оказываются крупнее и лучше); чтобы предотвратить предуборочное опадение плодов у цитрусовых и некоторых семечковых, например, у яблонь, т.е. чтобы отсрочить их естественное опадение. В высоких концентрациях синтетические ауксины применяются в качестве гербицидов для борьбы с некоторыми сорняками.

     Механизм передвижения органических веществ по растению во многом продолжает оставаться загадочным. Не вполне ясен при этом и механизм действия ауксинов. Но уже не вызывает никаких сомнений тот факт, что наличие или образование ауксинов в конечной точке пути движения веществ — это необходимый внутренний фактор, определяющий направление передвижения органических веществ по растению. Выборочное удаление тех или иных центров продукции ауксинов позволяет ослаблять приток питательных веществ к одним участкам растения и за счет этого усиливать подачу веществ к другим участкам, вызывать перераспределение питательных веществ в теле растения. Отсюда становится понятным, почему, например, срезание верхушки главного стебля усиливает рост боковых ветвей или почему прищипка (пинцировка) вегетативных побегов благоприятствует росту плодов.

      «Массовое выключение определенных центров продукции ауксинов и отвечающее этому перераспределение питательных веществ в растениях могут быть достигнуты с минимальной затратой труда при помощи химических препаратов. На этом основано, например, химическое прореживание цветков у плодовых деревьев, осуществляемое при помощи уже упоминавшегося препарата АНУ, препарата ДНОК (2-метил-4,6-динитро-фенол) и других веществ, применяемых в соответствующих дозах. Такое прореживание оказывается возможным благодаря неодновременному раскрыванию бутонов и различной чувствительности к химическим препаратам у бутонов разного возраста, у неоплодотворенных и оплодотворенных цветков, являющихся центрами образования ауксинов. Существенное перераспределение питательных веществ достигается и в тех случаях, когда химические препараты применяются для ослабления или, наоборот, усиления выработки ауксинов в тех или иных участках растений».[4]
    Говоря о механизме действия ауксинов необходимо учитывать, что они участвуют в сложной системе регуляции роста растений. Так, в результате исследований Р. X. Турецкой, В. А. Кефели (Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева АН СССР) и Л. П. Сарапуу (Тартуский университет) получены новые данные, свидетельствующие о важной физиологической роли образующихся в растениях ингибиторов роста фенольной природы. Фактический материал, накопленный советскими и зарубежными исследователями, позволяет сделать вывод, что природные ауксины и ингибиторы оказывают противоположное влияние на окислительное фосфорилирование, накопление макроэргических связей и расходование энергии последних в ходе роста; действуя в концентрациях, свойственных растительному организму, ауксины активируют, а ингибиторы подавляют эти процессы.

      В последнее время в изучении механизма действия ауксинов наметилась еще одна интересная сторона. Как показали исследования А. У. Гальстона с сотрудниками (США, 1964), гетероауксин встречается в растениях в виде комплекса с рибонуклеиновой кислотой. По мнению авторов, этот комплекс может участвовать в регулировании процесса роста через РНК, являющуюся активатором синтеза белковых соединений. М. X. Чайлахяном с сотрудниками (Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева), установившими ранее, что возникающие в растениях регуляторы роста растений — гиббереллины и гиббереллиноподобные вещества — являются также гормональными факторами роста цветочных стеблей. Получен новый фактический материал, согласно которому важная роль в ростактивирующем влиянии этих веществ принадлежит взаимодействию их с образующимися в растениях ауксинами и витаминами С и В.

 Антагонист ауксину – этилен (С2Н4). Этилен отнесен к фитогормонам сравнительно недавно. Однако еще в 1911 г. русский ученый Д. Н. Нелюбов установил, что этилен тормозит рост стебля в длину, одновременно вызывая его утолщение. В последующем было показано, что сочные плоды ряда растений (апельсины, бананы и др.) выделяют этилен и что он стимулирует созревание плодов. В 1935—1937 гг. Хичкок и Циммерман в США и Ю. В. Ракитин в СССР провели большое количество исследований, показавших, что этилен — регулятор созревания плодов. В 60-е годы показано, что спектр действия этилена значительно шире и что, подобно АБК, этот фитогормон оказывает в основном тормозящее влияние на процессы роста. Показано, что первоначальным предшественником образования этилена является аминокислота метионин. В образовании этилена участвует ряд ферментов, из которых особое значение имеет аминоциклопропанкарбосинтетаза (АЦК-синтаза), катализирующая образование 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты (АЦК) —непосредственного предшественника этилена. Активность этого фермента возрастает в процессе созревания плодов, при поранении и, что самое главное, регулируется ауксином. Этилен образуется в созревающих плодах, в проростках до того, как они выходят на поверхность почвы.       Наиболее яркое проявление действия этилена — это регуляция процессов созревания плодов. Созревание плодов — сложный процесс, включающий увеличение интенсивности дыхания, распад сложных соединений на более простые, размягчение тканей (распад пектиновых веществ), изменение цвета и запаха. Плоды в период созревания образуют этилен, который и регулирует все эти процессы. Этилен, подобно АБК, тормозит рост клеток в фазе растяжения, вызывает уменьшение роста стебля и корня в длину, сопровождаемое их утолщением. Способствует образованию отделительного слоя и опадению листьев и плодов. Образование отделительного слоя связано с появлением ферментов, растворяющих клеточные стенки, нарушением связей между клетками. Этилен ускоряет процессы старения, тормозит рост почек, накапливается в покоящихся органах. Во многих случаях его накопление и действие связано с ауксином. Ауксин в повышенной концентрации вызывает образование этилена и, как следствие, торможение ростовых процессов. Возможно, торможение роста, вызванное высокими концентрациями ауксина, связано с накоплением этилена.

  1.3. Физиологически активные вещества (кинины)

       Большое внимание исследователей привлекают к себе в настоящее время физиологически активные вещества, названные кининами. Началом исследований веществ этой группы послужило открытие способности 6-фурфурил-метиламинопурина вызывать деление растительных клеток. Это вещество, названное кинетином, впервые было выделено из продуктов гидролиза дезоксирибонуклеиновой кислоты. Затем был произведен синтез довольно большого числа веществ, сходных с кинетином как по химическому строению, так и по своему физиологическому действию. Наличие кинетиноподобных веществ удалось установить в различных растительных объектах. Вскоре были получены данные, позволившие предполагать, что кинины или кинетиноподобные вещества образуются в процессе обмена веществ растений и участвуют в регуляции процессов роста.
К. Мотес с сотрудниками (ГДР) показал, что обработка кинетином срезанных листьев задерживает их старение и усиливает в них синтез белка, причем к обработанным кинетином участкам листа энергично передвигаются аминокислоты сахаров и неорганических соединений из необработанных участков. Наблюдаемая при действии кинетина задержка старения срезанных листьев была прослежена О. Н. Кулаевой (Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева) у самых разнообразных в систематическом отношении растениях. По данным О. Н. Кулаевой, кинетин не действует на находящиеся на растении листья в силу того влияния, которое оказывают на листья кинетиноподобные вещества, поступающие из корневой системы в составе пасоки. Новые данные о физиологическом действии кининов недавно получены в исследованиях А. Л. Курсанова, О. Н. Кулаевой, И. Н. Свешниковой, Э. А. Поповой, Ю. П. Балякиной, Н. Д. Клячко и Т. П. Воробьевой (Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева). Изучая действие на отрезанные листья 6-бензил-аминопурина, являющегося одним из наиболее активных кининов, авторы обнаружили, что под его влиянием происходит не только задержка старения, но и существенное восстановление метаболизма и структуры клеток уже значительно пожелтевшего листа. При воздействии кинина происходило позеленение тканей, повышалось содержание хлорофилла, отмечалось новообразование ДНК, РНК и белка, восстанавливалась тонкая структура ядерного аппарата, митохондрий и хлоропластов, активировалась фотосинтетическая деятельность.
     Согласно  исследованиям ученых, при воздействии химических агентов на живые системы может возникать два принципиально различных типа активирования метаболизма: активирование как следствие пополнения недостатка необходимых веществ, например макро- и микроэлементов, гетероауксина и кининов, и активирование как результат нарушающего метаболизм действия самых различных физиологически активных соединений. Последний тип активации, который  они предложили называть стимуляцией, может быть вызван не только чуждыми растению веществами, например, такими, как этиленхлоргидрин, хлороформ и 2,4-Д, но и необходимыми для растения соединениями, если они берутся в завышенных против физиологической нормы дозах или концентрациях. Активирование в этом случае наступает вследствие защитного противодействия живой системы нарушающему обмен действию химических агентов. Биологическое значение стимуляции состоит в том, что при усиленном метаболизме обеспечивается более энергичное защитное противодействие и обезвреживание (детоксикация) действующих веществ осуществляется более успешно.
     Опираясь на результаты исследований и обобщая имеющиеся в литературе данные, ученые пришли к заключению, что вызываемые химическими агентами явления стимуляции, торможения и гербицидного эффекта — это следствия различных соотношений токсического действия химических веществ и активного (защитного) противодействия живой системы. «Как показали прямые эксперименты, детоксикация действующих веществ может осуществляться путем их окисления, восстановления и декарбоксилирования в результате присоединения их к белкам, аминокислотам, сахарам и другим продуктам жизнедеятельности, вследствие их физиологического антагонизма по отношению к различным метаболитами благодаря другим превращениям. Растительный организм может освобождаться от токсически действующих веществ и путем выделения их листьями, корнями и другими органами в окружающую среду».[5]

     Существенную роль в механизме стимулирующего, тормозящего и гербицидного действия химических агентов играет их влияние на продуктивность использования энергии дыхания. При воздействиях, стимулирующих ростовые процессы, синтез белка и других высокомолекулярных веществ хорошо обеспечивается энергией дыхания и расход ее оказывается высокопродуктивным. В случае тормозящих воздействий уже происходит в некоторой мере обесценивание процесса дыхания, и значительная часть его энергии теряется в виде тепла. Особенно велика бесполезная трата энергии дыхания при гербицидных воздействиях; почти не используемая на процессы синтеза энергия дыхания растрачивается в этом случае буквально впустую.

     Как уже говорилось, одной из важнейших задач в области химических регуляторов является в настоящее время всемерное развитие работ по направленному поиску новых высокоэффективных физиологически активных соединений. В этом отношении у ученых имеются уже определенные достижения. В частности в Институте радиационной и физико-химической биологии Академии наук под руководством Браунштейна разработаны общие принципы направленного синтеза избирательных ингибиторов, являющихся аналогами субстратов ряда ферментов аминокислотного обмена (декарбоксилаз и трансаминаз).
Изучая зависимость физиологической активности химических соединений от их строения, наши химики и физиологи выявили интересные возможности для синтеза новых высокоактивных регуляторов роста. Группа химиков МГУ во главе с   А. П. Терентьевым, реализуя эти возможности, синтезировала несколько бензофураноксиуксусных кислот, на два порядка превышающих по ростовой активности такой высокоэффективный стимулятор корнеобразования, как индолилмасляная кислота. Идя таким же путем, химики Института органической химии им. И. Д. Зелинского Академии наук Р.Ф., Института органической химии Академии наук Украины и МГУ создали новые кинины и другие вещества, характеризующиеся высокой биологической активностью.

     В Институте химической физики Академии наук  профессором И. А. Раппопортом с сотрудниками показано, что 5-бромурацил, 2-оксипу-рин и некоторые другие вещества, являющиеся структурными аналогами таких компонентов ДНК, как урацил, тимин, аденин и гуанин, могут быть использованы в качестве мутагенов избирательного действия. Как показали дальнейшие исследования И. А. Раппопорта, особенно эффективными мутагенами оказались этиленимин, 1,4-бис-диазоацетилбутан и N-нитрозо-этилмочевина, сильно влияющие на азотистые основания, находящиеся в составе носителя наследственной информации — ДНК и значительно изменяющие благодаря этому код наследственности. Обработка растений и микроорганизмов этими веществами дает большой выход полезных мутаций.  

      На основе физиологического антагонизма между ауксинами и этиленом  учеными ведется направленный поиск новых дефолиантов. «Предложенный в результате этого поиска препарат Д-2 оказался высокоэффективным дефолиантом мягкого действия. Препарат испытан на хлопчатнике, саженцах плодово-ягодных культур и ряде других растений. При употреблении его в оптимальных дозах (1,8—3,6 кг/га) листья не получают ожогов и опадают зелеными, причем листопад обычно начинается на 5—6-й день и завершается на 8—10-й день после обработки.   На той же основе может быть налажен и направленный поиск новых соединений, противоположных по своему биологическому действию и эффективных в качестве средств задержки опадения цветков, плодов и листьев.

     За последние годы в нашей стране значительно расширились работы по синтезу новых регуляторов роста растений и гербицидов, однако общий объем этих работ пока еще не отвечает требованиям жизни. Разумеется, что для достижения больших успехов в этой области потребуется не только простое расширение работ, но и более глубокое понимание механизма физиологического действия химических соединений. Пока в этой области преобладают эмпирические решения, требующие очень больших затрат времени и труда, и не всегда дающие должные результаты».[6]

     По-нашему мнению, не приходится сомневаться, что в процессе совместной творческой работы химиков, физиологов растений и представителей других областей знания будут создаваться все более эффективные соединения различного действия, позволяющие успешно управлять обменом веществ, ростом и развитием растений.

2. Влияние    Циркона  на рост и развитие растений огурца

2.1. Роль и значение Циркона при выращивании огурцов сорта «Водолей»

     Во всем мире наблюдается тенденция к снижению, а то и полному отказу от применения химических средств защиты растений. Это объясняется тем, что мы с вами, простые обыватели, стремимся к потреблению чистых и вкусных продуктов, незагрязнённых остаточными количествами пестицидов, тяжёлых металлов, радионуклидов, нитратов и др. В сельском хозяйстве для увеличения урожаев сейчас используются препараты — аналоги растительного сырья, а удобрения — в виде соединений, максимально приближенных к природным. Пришло время нанотехнологий!

    Так для снижения негативного воздействия на тепличную культуру абиотических факторов  среды и увеличения болезнеустойчивости огурца  мы использовали регулятор роста и развития растений Циркон.

     Циркон - регулятор роста и развития растений, корнеобразователь, индуктор цветения. Он получен из растительного сырья. Повышает всхожесть и энергию прорастания семян. Ускоряет цветение, рост и развитие растений на 5-10 дней. Сроки созревания сокращаются на 1-2 недели. Урожайность возрастает на 35-60%. Применение циркона резко снижает степень поражения такими заболеваниями, как фитофтороз картофеля и томатов, пероноспороз огурцов, парша картофеля и яблони, бактериоз и фузариоз овощных и цветочных культур, серая гниль земляники, и особенно мучнистая роса черной смородины. Обладает высокой корнеобразующей активностью. Способствует укоренению рассады и черенков. Ускоряет их приживаемость при пересадках и снижает накопление тяжелых металлов. Действующее вещество: смесь гидроксикоричных кислот, в концентрации 0,1 мг/мл. Гидроксикоричные кислоты (ГКК), а именно, кофейные кислоты и ее производные: цикориевые и хлорогеновые кислоты, выделенные из эхинацеи пурпурной.

    Все данные характеристики Циркона мы проверили опытным путем. Для эксперимента из овощных культур  мы решили взять  огурец, так как на территории России огурцы занимают одно из ведущих мест. Огурец – одна из наиболее распространенных и наиболее любимых населением России овощных культур. Огурцы содержат витамины, органические кислоты и другие вещества, Ценятся огурцы в основном за их вкусовые качества. Вкус и запах свежих плодов огурца обусловлен наличием в них свободных органических кислот и эфирного масла, при потреблении которых повышается аппетит. Широкое распространение этой овощной культуры

объясняется, прежде всего, традиционными особенностями питания народа, высокими вкусовыми качествами плодов, идущих в пищу как в свежем, так и в переработанном виде. Пищевое значение огурца не в его питательности, а содержании ферментов и минеральных солей, необходимых для лучшего усвоения другой пищи. Свежие и переработанные огурцы рекомендуют при повешенной кислотности желудочного сока, а также при заболеваниях зоба, печени, почек. В тоже время огурцы ценны тем, что содержат в большом количестве минеральные соединения щелочного характера, которые нейтрализуют кислотные соединения, поступающие в организм человека с такими важнейшими продуктами питания, как мясо, жиры, яйца, мучные и крупяные изделия. Такая нейтрализация необходима для полного усвоения белков, поддержания щелочной реакции крови и нормального функционирования всего организма. Был использован сорт огурца «Водолей». Данный сорт раннеспелый, пчелоопыляемый, засолочный. В плодоношение вступает на 58-й день после появления всходов. Растение среднеплетистое, длина главной плети 65-100 см, плетей первого порядка 2-4. Лист зеленый, пятиугольный, среднерассеченный. Лопасти у основания листа недоходящие. Завязь овальной формы, с бугорчатой поверхностью, опушение густое, смешанное, белое и бурое. Зеленец удлиненно-овальный, длиной 12-14 см, диаметр 4,0 – 4,5 см, массой 108-121 г, с редкобугорчатой поверхностью и гладким, слегка вытянутым основанием, на поперечном разрезе – округло-трехгранный. Вкусовые качества отличные. Товарная урожайность 2,2 – 3,2 кг/м². Относительно устойчив к гнилям плодов, бурой и оливковой пятнистости плодов: средневосприимчив к пероноспорозу, бактериозу и антракнозу. Ценность сорта: ранее вступление в плодоношение, дружное формирования урожая. Допущен к использованию по Центральному, Волго-Вятскому, Северо-Кавказскому и Средневолжскому регионам.

2.2. Результаты исследований и их анализ

        Для исследований в схему опыта были включены 3 варианта с огурцами. Два огурца были контрольные (первый вариант), два огурца подвергались обработке Цирконом по предписанию на упаковке (второй вариант), ещё два огурца прошли обработку Цирконом, но дозу уменьшили в два раза (третий вариант). Третий вариант мы взяли по советам садоводов, которые убедили нас, что доза указанная на упаковке к применению высока, и не пожалели об этом.

     Перед посевом семена опытных огурцов (2 и 3 варианты) были обработаны раствором Циркона. Второй вариант: семена растений замачивали в растворе Циркона (1 капли Циркона на 100 мл воды) 8-16 часов при комнатной температуре, а третий вариант – 1 капля Циркона на 200 мл воды. Затем 25 мая все семена высадили в грунт теплицы. Первыми дали всходы опытные огурцы – 1 июня, затем контрольные – 5 июня. Замер площади листков и высоту растения провели 13 июня: площадь контрольных листьев в среднем составила 250мм, а экспериментальных - 400мм, это на 150мм  больше, чем площадь контрольных листьев, высота контрольных растений была 19мм, а опытных – 21мм.  

Варианты	Высота растения	Площадь листьев
Контроль	19	250
Эксперимент	21	400

     Вторую обработку экспериментальных огурцов провели, когда на растениях было по 3 листка. Опрыскивание проводили рабочим раствором утром в сухую безветренную погоду. Второй вариант – раствор готовили по указанию производителей 1мл Циркона на 1литр воды, а третий вариант - дозу уменьшили: 1 мл Циркона в 10 литрах воды, или 0,1 мл на  1литр воды.  Опрыскивание проводили равномерно, смачивая листья. Данная обработка проводилась с целью стимуляции роста растений и повышения устойчивости к грибным болезням.

    Через сутки экспериментальные огурцы второго варианта стали болеть, появилась на листьях желтизна, значит, правы были садоводы, что данная концентрация раствора высока.

     Экспериментальные огурцы третьего варианта зацвели раньше на 5 дней (25.06.), чем огурцы первого и второго вариантов. После цветения провели третью некорневую обработку Цирконом для предотвращения хлороза листьев. В контрольном варианте Циркон не применяли.

    Уход за растениями огурца после посадки сводился к поддержанию в теплице необходимого микроклимата, поливам, подкормкам, подвязке и формированию растений, борьбе с вредителями и болезнями, уничтожению сорняков, рыхлению почвы. Регулярно удаляли старые пожелтевшие листья, являвшиеся источником болезней, особенно при повышенной влажности воздуха. Их срезали острым ножом, не оставляя пеньков, в солнечную погоду в первой половине дня. Были и трудности в связи, с колебаниями температуры в течение дня, растения огурца в утренние часы испытывали недостаток тепла, а в дневные – перегрев. Это приводило к замедлению роста и развития растений, значительно сокращало количество мужских и женских цветков, снижало устойчивость растений к болезням, нарушало динамику формирования плодов.

    Но вот наступил долгожданный день  первого плода, конечно, его дали огурцы 3 варианта, а через неделю появился плод и у остальных огурцов. Когда плоды созрели, то мы сделали замер длины, диаметра и массы огурца. Получили следующие показатели: длина экспериментального огурца на 0,5см больше,  диаметр -  больше на 0,2см, вес – на 0,7г больше, чем у контрольного огурца.

      Чтобы плоды имели высокотоварный вид, были хрустящими, сочными, накануне уборки растения поливали. Полив в теплице проводился теплой водой из бака  лейкой 3 раза в неделю.

    До сентября месяца огурцы плодоносили. В период массового плодоношения самую высокую урожайность по сравнению с другими вариантами имел третий вариант. В итоге суммировали весь урожай и получили, что урожайность экспериментального огурца оказалась выше на  0,7кг.

   По полученным данным была построена   таблица  

Вариант опыта	Появл. всхода	S листа	Цве- тение	1-й плод	Длина плода	Диа- метр	Вес (г)	Уро жай (кг)
контроль	05.06.	250	01.07	23.07.	9,5 см	3,5 см	115	2,3
эксперим	01.06.	400	25.06.	16.07.	10 см	3,7 см	122	3

      Раствор Циркона оказал положительное влияние не только на биометрические показатели, на урожайность культуры огурца, но и на динамику формирования плодов (раннюю, массовую и общую) урожайность.

     На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что  большое значение в получении доброкачественной рассады, хорошему росту и развитию растений, обильному и яркому цветение способствует не только своевременный полив, внесение удобрений, а не малую и важную роль несет в себе правильное применение регуляторов роста.

Заключение

1. Под влиянием предпосевной правильной обработки семян регулятором роста растений Циркон наблюдаются увеличение высоты проростка на 2 мм   по сравнению с другими растениями.  

  Увеличилась энергия прорастания и всхожесть семян в третьем варианте с применением регулятора роста растений  Цирконом, где выполняется правило: лучше не додать, чем передать.

    Исследуя активность формирования листового аппарата, следует отметить, что наибольшее количество листьев наблюдалось в третьем варианте, где семена и рассада были правильно обработаны  Цирконом.

Аналогично этому наблюдалось и увеличение площади листовой поверхности. В сравнение с контролем эта величина на 150мм   превышала их площадь.

  2.  Наблюдалась  некоторая тенденция в снижение поражаемости пероноспорозом вариантов, где применяли  Циркон.

 3. Урожайность  огурцов третьего варианта  была выше  на 0,7кг и составила 3 кг.  Особо следует отметить, что наряду с увеличением  продуктивности увеличивается качество получаемой продукции:  плоды имели высокотоварный вид, были хрустящими, сочными.

 

    На основании проведенных исследований можно рекомендовать использование в практике выращивания огурцов  обработку  регулятором  роста растений  Цирконом, и сделать вывод, что работы по изучению влияния регуляторов роста растений перспективны и дают положительные результаты.

Список использованной литературы:

1. Вакуленко В.В., Шаповал О.А. Регуляторы роста // Агро XXI. - 1999. № З.

2.  Демолон А. Рост и развитие культурных растений. М.: Сельхоз-гиз, 1991.-400 с.

3. Мамонов А.Е. Сортовой каталог. Овощные культуры. – М.: Эксмо-пресс, Лик пресс, 2001. – 496 с.

4. Мизгунов Г.П. «Справочник по семеноводству овощных и бахчевых культур» М. Колос—1974

5. Овощеводство открытого грунта / В.А. Алексашин, Р.А Андреева, Ю.П. Антонов и др.; Под ред. В.Ф Белика – М.: Колос, 1984. – 336 с.

6. Прохоров И. А. Потапов С. П. «Практикум по селекции и семеноводству овощных и плодовых культур» М. Агропромиздат—1988.

7. Прохоров И. А, А. В. Крючков В. А. Комисаров «Селекция и семеноводство овощных культур» М.: Колос—1997.

8. Регуляторы роста растений /Под ред B.C. Шевелухи. - М.: Агропром- издат, 1990.-185 с.

9. Селекция и сортоведение плодовых и ягодных культур: Учебник/ Под ред. А.С. Татаринцева. – М.: Колос, 1981. – 367 с.

---

[1] Вакуленко В.В., Шаповал О.А. Регуляторы роста // Агро XXI. - 1999. № З.-С. 2-3.

[2] Регуляторы роста растений /Под ред B.C. Шевелухи. - М.: Агропром- издат, 1990.  С 85.

[3] Демолон А. Рост и развитие культурных растений. М.: Сельхоз-гиз, 1991. С 142.

[4] Прохоров И. А. Потапов С. П. «Практикум по селекции и семеноводству овощных и плодовых культур» М. Агропромиздат—1988. С.67.

[5] Селекция и сортоведение плодовых и ягодных культур: Учебник/ Под ред. А.С. Татаринцева. – М.: Колос, 1981.  с-264.

[6] Прохоров И. А. Потапов С. П. «Практикум по селекции и семеноводству овощных и плодовых культур» М. Агропромиздат—1988. С-46.