XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние биофлавоноидов в составе луковой шелухи на скорость суточного прироста рассады салата листового (Lactiuca sativa) Разноцветное кружево

• Авторы
• Руководители
• Наградные документы

1. Введение.

1. 1. Актуальность темы:

Предполагается, что использование регуляторов роста растений (РРР) позволит в первой четверти XXI столетия повысить урожайность основных сельскохозяйственных культур. В последние годы большое внимание уделяется разработке и применению РРР нового поколения, обладающих широким спектром физиологической активности, безопасных для человека и окружающей среды [2].Применение в овощеводстве, растениеводстве регуляторов роста строго регламентировано и определяется нормативами, приведенными в Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации.

Массовое применение химических стимуляторов связано с потенциальной опасностью для потребителей и внешней среды некоторых соединений, а также их метаболитов, накапливающихся в продукции и растительных остатках [2].Регуляторы роста растений отличает разнообразие химического строения и инициируемых эффектов, и особенно применение их в малых концентрациях. До настоящего времени в практической экологии применялись лишь химически синтезированные стимуляторы, отличающиеся большой токсичностью и канцерогенностью.

Поэтому одной из важных задач является применение эндогенных
растительных биостимуляторов, созданных только на растительной основе. В качестве «альтернативы» современным химически синтезированным регуляторам, биостимуляторы способствуют не только повышению стойкости растений к различным неблагоприятным факторам среды, но и служат, прежде всего для повышения качества растительной массы [2].

Экологической составляющей проекта является апробация воздействия растительного биофлавоноида кверцерина на рост и развитие растений с целью сокращения использования химических регуляторов роста и уменьшения их негативного воздействия на природу

В настоящее время биостимуляторы для выращивания овощных культур
используют нечасто. Поэтому, актуальным всегда остается вопрос экономичности и простоты использования биостимуляторов, обеспечивающих высокую скорость роста и увеличение массы растений.
Производство зеленных культур, в том числе салата листового, с
использованием биостимуляторов позволяет решить проблему обеспечения
человека ценными овощами, богатыми физиологически активными
веществами. Такой способ выращивания предположительно позволит
увеличить урожайность в несколько раз и получать продукцию высокого качества.

1.2.Цель и задачи.

Цель исследования:

Сравнить эффективность влияния биофлавоноидов в составе желтой и красной луковой шелухи на динамику суточного прироста рассады салата листового(Lactiuca sativa) Разноцветное кружево.

Задачи исследования:

1.Провести литературный обзор по теме исследования.

2. Изучить действие кверцетина, входящего в состав луковой шелухи на ускорение роста растений салата листового.

3.Провести опыт « Влияние биофлавоноидов в составе луковой шелухи на суточный прироста рассады салата листового (Lactiuca sativa) Разноцветное кружево.

4. Определить динамику прироста стебля.

5. Сделать выводы и дать рекомендации

1.3. исследования. исследования. Гипотеза.

Гипотеза исследования:

Возможно, биофлавоноиды в составе луковой шелухи ускоряют суточный прирост рассады салата листового (Lactiuca sativa) Разноцветное кружево.

Предмет исследования: шелуха красного и желтого лука.

Методы исследования: теоретические - изучение дополнительной литературы, эксперимент – постановка опыта, наблюдения – наблюдение за растениями салата, измерение, сравнение, фотографирование.

Место проведения: кабинет биологии.

Сроки проведения: январь 2025г. – февраль 2025г.

2.Краткий обзор литературы

2.1.Биофлавоноиды в растительных организмах

Биофлавоноиды — фенольные соединения растительного происхождения, которые содержат в структуре фрагмент дифенилпропана и являются вторичными продуктами метаболизма растений.  Биофлавоноиды играют важную роль в защите растений от неблагоприятных факторов окружающей среды: ультрафиолетового излучения, температурных стрессов, повышенных концентраций тяжелых металлов в почве, окислительного стресса, а также от паразитов, бактериальных, вирусных и грибковых инфекций.

Разнообразие флавоноидов огромно и составляет около восьми тысяч веществ, при этом известно, что до 20% фиксируемого при фотосинтезе углерода идет на производство полифенольных соединений, среди которых значительное место занимают флавоноиды. Содержание флавоноидов в растениях может существенно отличаться, но в среднем составляет 0,5–5%. В разных растениях содержатся различные композиции биофлавоноидов. Например, в составе черники много антоцианов, свёкла содержит флавоноиды — бетаин и бетанин, цитрусовые фрукты богаты флавонами и флавононами, в байховом и зелёном чаях много катехинов. 

По химической структуре флавоноиды подразделяются на несколько обширных групп, среди которых наиболее хорошо изучены флаваны(катехины, теафлавины, лейкоантоцианидины) флавоны (байкалеин, вогонин, лютеолин), флавонолы (кверцетин, рутин, мирицетин, морин, кемпферол, фисетин), флаваноны (гесперетин, геспередин, нарингенин), флаванонолы (дигидрокверцетин), изофлавоны, антоцианы и ряд других соединений[1].

 2.2. Кверцетин – один из главных биофлавоноидов.

Кверцетин — биологически активное соединение, которое относится к группе витамина Р[7] и является особым подклассом флавоноидов. Название произошло от латинского названия дуба (лат. Quércus).

 Кверцетин облегчает несколько физиологических процессов растений, таких как прорастание семян, рост пыльцы, антиоксидантный механизм и фотосинтез, а также стимулирует надлежащий рост и развитие растений. Кверцетин является мощным антиоксидантом, поэтому он эффективно обеспечивает устойчивость растений к ряду биотических и абиотических стрессов. В литературных источниках подчеркивается роль кверцетина в усилении ряда физиологических и биохимических процессов в условиях стресса и без стресса. Также обсуждается биосинтез флавоноидов, их сигнальные пути и роль кверцетина в передаче сигналов растениями [16].Кверцитин — входит в состав ряда биологически активных добавок (БАД) и препаратов, а также применяется в альтернативной (нетрадиционной) медицине.Исследования на животных показали, что антиоксидантные свойства кверцетина обеспечивают защиту мозга, сердца и других тканей от повреждения, вызванного ишемией и реперфузией, токсинов и других факторов, ведущих к оксидативному стрессу.Кверцетинпомогает снизить риск развития хронических заболеваний сосудов, нормализует их проницаемость. Содержится в растениях (преимущественно красного, багрового цвета): в любистоке, каперсах, гречневой крупе, луке (особенно красном; в большем количестве — во внешних оболочках), яблоках, перце, чесноке, золотом усе, красном винограде, чае, цитрусовых, тёмной вишне, бруснике, томатах, брокколи, малине, чернике, клюкве, аронии, рябине, облепихе, водянике, плодах опунции, некоторых сортах мёда (эвкалиптовом, чайного дерева), орехах, цветной и кочанной капустах, красном вине, оливковом масле, желудях — в виде водорастворимого рутина. Содержится также в листьях аспалатуса линейного, из которых в ЮАР приготовляют чайный напиток ройбос.[17]

2.3. Луковая шелуха: эффективное и натуральное удобрение

Всем известно, что луковую шелуху можно использовать в качестве красителя, например, для окраски пасхальных яиц. Но при литературном обзоре, было выяснено, что луковая шелуха является не только красителем, но и очень полезным для здоровья веществом. На её
основе изготавливают мази, отвары, настои.[6]

Какие же полезные вещества содержатся в луковой шелухе? В состав луковой шелухи входит огромное количество полезных веществ, среди них: витамины Е, С, группы В, РР, фитонциды, флавоноиды, каратиноиды. Кроме того, луковая шелуха содержит макро- и микроэлементы, такие как азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, медь и цинк. Эти элементы необходимы для нормального роста и развития растений, участвуют в обмене веществ и фотосинтезе. Однако особого внимания заслуживает биологически активное соединение, которое относится к группе витамина Р и также входит в состав луковой шелухи –кверцетин[8].

Как приготовить отвар луковой шелухи для рассады? Это очень просто. Необходимо два стакана луковой шелухи залить двумя литрами воды и довести до кипения и кипятить на слабом огне 15 минут. Затем настаивать под крышкой в течение 24 часов.  После этого отвар нужно процедить и разбавить водой в соотношении 1:10. Отвар можно хранить в холодильнике от двух недель до одного месяца. Его можно использовать как для полива, так и для опрыскивания растений. Отвар луковой шелухи улучшит питание растений, укрепит их корни и стимулирует рост, защитит растения от грибковых и бактериальных инфекций, а также от таких вредителей, как тля, клещи и мучнистые жуки. Отвар луковой шелухи - не только простой и эффективный способ подкормить и защитить рассаду, но при этом он является экологически безопасным и не загрязняет окружающую среду[8]

2.4.Есть ли в луковой шелухе кверцетин?

В луковой шелухе отмечается высокое содержание одного из природных флавоноидов, обладающих сильными противовоспалительными и антиокислительными свойствами – кверцетина. Особенно много его в чешуйках красного лука. Он полезен для здоровья молодых, еще слабых ростков рассады[18]. Луковая шелуха содержит в большом количестве кверцетин, который частично переходит в форму гликозида под названием рутин. Это вещество широко известно как витамин Р. В тканях растений они вместе оказывают синергетический эффект, который приводит к активации ауксинов. Эти вещества являются природными гормонами роста.

В благоприятных условиях они синтезируются самостоятельно. Но, если растению не хватает тепла, солнечного света, питания, то процесс выработки ауксинов затормаживается. ИУК-оксигеназа не активируется.

В процессе выращивания рассады на начальной стадии все эти процессы наблюдаются во всей красе. Сеянцы слабо развиваются, вытягиваются, имеют довольно бледную окраску и т.д.Чтобы запустить процесс выработки ауксинов и синтез ИУК-оксигеназы в сеянцах после всходов, используется отвар луковой шелухи. Но делать это можно только однократно. Потому что избыток кверцетина и рутина запускает процесс избыточного образования ауксинов. Это влечет за собой резкий рост надземной части, непропорциональный со скоростью развития корневой системы. Растение начинает с этим бороться и продуцировать вещества, тормозящие рост и развитие. Опытно установлено, что кверцетин содержится в шелухе желтого и красного лука, в белой шелухе его нет. Этот эффект можно использовать в том случае, если рассада начала слишком вытягиваться. В данном случае необходимо пролить растения 2-3 раза отваром луковой шелухи с интервалом в 2-3 дня. Так как уже идет процесс усиленного роста, то еще большее стимулирование оказывает обратный эффект. Происходит резкое торможение процесса вытягивания. Рассада начинает потихоньку “толстеть”.[12]

2.5.Биологические особенности салата листового(Lactiucasativa) Разноцветное кружево

Салат (по-научному Lactiuca sative) или латук, несмотря на свой «травный» вид, - это овощная культура. Салат - однолетнее растение  семейства астровые [14]. Выращивается листовой салат повсеместно, его можно встретить в различных климатических зонах. Характерная особенность листового салата - высокое содержание витаминов, минеральных солей и ферментов, улучшающих пищеварение. Салат невероятно полезен и некалориен, отличается приятным вкусом.

Срок созревания от раннего до среднего. Розетки листьев полупрямостоячие, высотой 20-24 см, диаметром 25-30 см. Листья среднего и крупного размера, сильноволнистые по краю, с хрустящей консистенцией. Окраска яркая, от зеленой до бордовой. Масса 150-325 г.

К преимуществам листового салата следует отнести, прежде всего, его неприхотливость, устойчивость к заморозкам и скороспелость. Корневая система салата устроена таким образом, что позволяет выращивать его даже на неплодородных почвах! Семена салата даже при невысокой температуре в +4-5°С прорастают достаточно быстро. Всходы легко переносят заморозки до - 5°С. К употреблению листовой салат готов уже через 1-1,5 месяца после появления всходов. Подкармливать укоренившуюся рассаду и появившиеся всходы нужно несколько раз. Идеальное удобрение для первой подкормки салата - аммиачная селитра, разведенная в воде. Вторая и последующие подкормки салата листового проводятся через каждые две недели, используются комплексные удобрения с микроэлементами.[9]

3.Практическая часть.

3.1.Методика проведения опыта.

В данном проекте я использовала методику кандидата биологических наук Жирновой Дины Федоровны/ Семена на рассаду я посадила в небольшие пластиковые контейнеры и накрыла прозрачным полиэтиленом для создания парникового эффекта. Для посева был использован универсальный питательный грунт "Почвогрунт" фирмы "Вырастайка".Для проведения работы были приготовлены отвары шелухи лука (приложение1). Два стакана шелухи желтого и красного лука (по отдельности) я залила 2 литрами воды, довела до кипения и кипятила 15 минут. Затем отвар настаивался в течение 24 часов. Отвар процедила и разлила в бутылки и поставила в холодильник (приложение 1).Через три дня появились всходы. Еще через три дня я приготовила 18 стаканчиков и распикировала всходы салата – по 6 стаканчиков каждого варианта. Растения были одного размера. 1 вариант – белые стаканчики, это контроль, земля в стаканчиках была полита чистой водой. 2 вариант – зеленые стаканчики, земля в них была полита раствором желтой шелухи лука, 3 вариант –фиолетовые стаканчики, земля, в которых пролита раствором красной шелухи листьев Для пикировки рассады 1 л отвара я развела 1,5 л чистой воды. Такой же концентрации раствор я использовала и для обычного полива. Через каждые пять дней проводила измерения высоты стебля растений салата (приложение 2) от основания до наивысшей точки при помощи линейки, таким образом, чтобы нулевая метка располагалась на уровне почвы[3]. Полученные данные оформляла в таблице №1 , наблюдая, таким образом, динамику роста растений.

Также я рассчитывала среднюю скорость прироста. Для

этого разность измерения высот роста я делила на количество дней, за которое оно произошло. Формула для расчёта:V= (S2 — S1) / T, где S1 — начальная высота, S2 — конечная высота, T — число дней между двумя измерениями [3]. Данные отмечала в таблице №2.

В результате у меня получилась усредненная величина. Скорость роста растений не является постоянной величиной, она довольно сильно меняется изо дня в день. На скорость роста растений могут оказать влияние температурные условия, состояние почвы, погрешности при поливе. Уровень почвы понижается при поливе, что сказывается на результатах измерения. Чтобы точно предсказать скорость роста растений даже на ближайшие дни, необходимо использовать сложное лабораторное оборудование.

4.Полученные результаты и выводы.

4.1.Результаты.
Методику выращивания салата листового(Lactiuca sativa) Разноцветное кружево с использованием биостимуляторов луковой шелухи можно считать достаточно наглядной.

Таблица №1

Измерение роста растений листового салата по вариантам опыта

Исходная величина стебля всех растений в день пикировки (7.01) была равна 1,2см.Для измерения я использовала линейку. Измерения проводились через каждые пять дней. В таблице даны средние показатели. По формулеV =(S2 — S1) / T, рассчитала суточную скорость прироста растений салата всех вариантов и оформила записи в таблице №2

Таблица №2

Динамика скорости прироста растений листового салата по вариантам опыта

В целом оба раствора оказали положительное влияние на динамику скорости прироста растений зеленого салата. Исследование динамики показало, что наиболее максимальная скорость прироста наблюдается в варианте с применением биостимулятора шелухи красного лука (приложение 3). При использовании шелухи красного лука замечено максимальное увеличение динамики роста в 1,9 раза относительно контроля, при использовании шелухи желтого лука – в 1,1 раза.

4.2.Выводы:

Применение биофлавоноида кверцетина в составе раствора луковой шелухи при выращивании рассады салата листового(Lactiuc asativa) Разноцветное кружево показало его эффективность.

1. Салат при использовании раствора красной луковой шелухи в качестве

биостимулятора отличается быстротой роста и более крупными

размерами[19].

2. Наиболее эффективнее оказался раствор, приготовленный из шелухи красного лука. Разница динамики прироста составила 0,8 раза.

Биостимулятор кверцетин в составе луковой шелухи не только ускоряет рост растений, но и является хорошей подкормкой для получения высоких урожаев питательно ценных овощей с меньшим воздействием на окружающую среду.

Рекомендации:

Исходя из результатов данной работы, я могу дать следующие рекомендации:

1. Использовать отвар луковой шелухи при выращивании рассады овощных и декоративных культур в качестве биологического стимулятора роста.

2. Для того чтобы рассада декоративных цветов, овощных культур была крепкой и коренастой необходимо соблюдать правила приготовления раствора нужной концентрации.

3. Необходимо помнить, что при использовании раствора повышенной концентрации действие будет направлено на укрепление растений, утолщение листьев и стеблей, развитие корневой части без набора высоты.

4.3 Перспективы работы

Результаты данной работы будут использованы весной (апрель-май) при выращивании рассады декоративных цветочных культур для школьного газона.

5. Источники

1.https://shop.evalar.ru/health/additionals/item/bioflavonoidy-chem-polezny-i-gde-soderzhatsya/?ysclid=m5joci902100038301

2. Д.Ф. Жирнова Применение биостимуляторов для повышения качества зеленой массы листового салата, журнал «Вестник КрасГАУ, №4, 2014г., стр.166.

3. https://ru.wikihow.com/измерить-скорость-роста-растений

4.Травкин М.П. "Занимательные опыты с растениями", М. Учпедгиз. 1960г. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/Н.Н.

5.Купаева Н. В.Использование шелухи лука в качестве
альтернативного источника растительных антиоксидантов для создания
функциональных продуктов питания.- Экспериментальная клиника-лаборатория биологически активных веществ животного происхождения, ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, г. Москва

6. Андронова А.А. Исследование луковой шелухи. Журнал «Международный школьный научный вестник», №4, 2017 г, стр.161

7.https://mettiss.livejournal.com/4654038.html

8.https://www.belnovosti.by/sad-i-ogorod/kak-udobrit-rassadu-lukovoy-sheluhoy-prostoy-i-effektivnyy-sposob

9.https://food.ru/products/12322-salat-lollo-rossa

10.https://domikru.net/lukovaya-sheluxa-ot-vsego-v-chem-na-samom-dele-polza-lukovoj-sheluxi-i-est-li-ona-voobshhe.html?ysclid=m4wmtr5mth897618120

11.https://www.ixbt.com/live/flora_and_fauna/kak-pravilno-dobavlyat-lukovuyu-sheluhu-v-lunki-pri-posadke-kartofelya-i-pomidor.html

12. https://dzen.ru/a/Y3tExO6-6Hnl01iG?ysclid=m4wltz7pit612594607

13. https://ya.ru/search?text

14.https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2012/02/03/vyrashchivanie-listovykh-salatov

15.https://stroy-podskazka.ru/udobreniya/sheluha-dlya-ogurcov/?ysclid=m4wmk2pcur881881012

16.https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.795455c4-676ab559-4807c3d3-74722d776562/https/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34087741/

17. https://ru.ruwiki.ru/wiki/Кверцетин

18.https://fermilon.ru/sad-i-ogorod/ovoshhi/podkormka-tomatov-lukovoj-sheluhoj.html

П риложение 1

Два стакана шелухи желтого и красного лука (по отдельности) я залила 2 литрами воды, довела до кипения и кипятила 15 минут.

Отвар процедила и разлила в две бутылки , на каждую бутылку прикрепила надпись.

Семена на рассаду я посадила в небольшие пластиковые контейнеры

Растения салата через шесть дней, приготовленные для пикировки

Всходы салата появились через три дня

Я приготовила 18 стаканчиков разного цвета и распикировала всходы салата в стаканчики – по 6 стаканчиков каждого варианта.

П

Через каждые пять дней проводила измерения высоты стебля растений салата от основания до наивысшей точки при помощи линейки.

Второе измерение прироста рассады через десять дней после пикировки

Первое измерение прироста рассады через пять дней после пикировки

риложение 2

Четвертое измерение прироста рассады через двадцать дней после пикировки

Третье измерение прироста рассады через пятнадцать дней после пикировки

Приложение 3

Пятое измерение прироста рассады через двадцать пять дней после пикировки

Исследование динамики показало, что наиболее максимальная скорость прироста наблюдается в варианте с применением биостимулятора шелухи красного лука.