Проекты

Влияние ионов железа Fe3+ на рост и продуктивность томата

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Биотехнологии. Молекулярная биология. Генетика»

Направление работы: Биохимия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2097
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Загрязнение растений тяжёлыми металлами в крупных промышленных городах и их окрестностях стало одной из наиболее актуальных экологических проблем современности. В отличие от многих органических загрязняющих веществ тяжёлые металлы невозможно удалить из окружающей среды путём естественной химической или биологической трансформации, так как они не деградируют и устойчивы в среде. Опасность возрастания содержания тяжёлых металлов в почве и атмосфере связана также с их активным поглощением и накоплением в растениях, что не только негативно отражается на жизнедеятельности самих растений, но и представляет серьёзную угрозу здоровью человека и животных. В связи с этим в настоящее время проблеме устойчивости и адаптации растений к действию тяжёлых металлов уделяют большое внимание во всём мире. Предпринимаются серьёзные попытки создания устойчивых к избытку тяжёлых металлов растений с использованием биотехнологических подходов, включая генную инженерию. 

Цель

Выявить влияние концентрации ионов железа Fe3+ на рост и продуктивность томата.

Задачи

  1. Провести обзор литературы по вопросам биохимической характеристики томата и изучения механизмов действия ионов тяжёлых металлов на томат.
  1. Произвести выборку из пяти растений.
  2. Определить влияние ионов железа Fe3+ на рост и развитие томата.
  3. Качественно определить витамин С и ионы железа Fe2+ в листьях томата.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Центрифуга для микропробирок
  • Термостат
  • Встряхиватель для микропробирок
  • Камера для электрофореза
  • Источник напряжения
  • Микроволновка
  • Плашка для заливки геля
  • Гребёнка
  • Микропипетки переменного объёма на 1000, 200, 20 и 10 мкл и наконечники к ним
  • Штатив для пробирок 1,5–2,0 мл
  • Микропробирки объёмом 1,5 или 2,0 мл
  • Колба
  • Аналитические весы
  • Хлорид железа (III)
  • Раствор Люголя
  • Красная кровяная соль (гексацианоферрат железа(III))
  • Агароза (порошок)
  • ТАЕ электродный буфер
  • Бромистый этидий
  • Краситель бромфеноловый синий
  • Трансиллюминатор

Описание

В процессе выполнения настоящей работы автором было выбрано пять образцов томатов, проведено экспериментальное исследование проростков данных образцов на дистиллированной воде и растворах соли хлорида железа(III) (FeCl3), добавленных в питательную среду, проведено качественное определение витамина C и ионов Fe2+ в листьях томата растворами Люголя (раствор йода в йодиде калия) и красной кровяной соли (K3[Fe(CN)6]) соответственно, а также выделена ДНК у томата и проверена методом ПЦР для определения наличия гена устойчивости этих образцов к вирусу Y.

Результаты работы/выводы

1. Результаты исследования показали, что ионы железа Fe3+ пагубно влияют на рост и развитие томата, увеличение концентрации ионов железа Fe3+ способствовало усилению хлороза листьев томата, избыток ионов железа Fe3+ прекращает рост корневой системы и всего растения. Наличие избытка ионов Fe3+ доказывает более тёмный цвет листьев растения.

2. Определение наличия витамина С и ионов железа Fe2+ качественными реакциями, а также гена устойчивости к вирусу Y методом ПЦР в листьях проростков доказало стойкость данных сортов к основным биотическим и абиотическим стрессам у томатов.

Перспективы использования результатов работы

Результаты исследования внесут вклад в развитие представлений об эффективности воздействия ионов тяжёлых металлов (на примере ионов железа Fe3+) на рост и развитие томата и могут быть использованы для получения удовлетворительной урожайности и разработки химических средств защиты томатов к основным биотическим и абиотическим стрессам, что является особенно актуальным в связи с применением томатов в диетическом питании детей и взрослых.