Влияние ионов железа Fe3+ на рост и продуктивность томата

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.

2. Произвести выборку из пяти растений.
3. Определить влияние ионов железа Fe³⁺ на рост и развитие томата.
4. 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.