حول تأثير البيتومين والفيتامينات على النشاط الحيوي للنباتات العليا

ستظل المهمة الرئيسية في مجال الزراعة هي زيادة غلة جميع المحاصيل الزراعية. أحد العوامل التي تساهم في حل هذه المشكلة هو الإرضاء الكامل لاحتياجات النباتات من العناصر الغذائية. عادة ، عندما يتحدثون عن تغذية النبات ، فإنهم يقصدون فقط العناصر الغذائية المعدنية. لكن هذا المفهوم ليس صحيحًا تمامًا.

لقد قام علماء الأحياء الدقيقة بالكثير في دراسة التكافل في حياة النباتات العليا وأثبتوا بقوة حقيقة التأثير المتبادل للنباتات الدقيقة في التربة على النشاط الحيوي للنباتات ، وعلى العكس من النباتات على النباتات الدقيقة. لا يزال السؤال حول كيفية تنفيذ هذا التأثير المتبادل مفتوحًا.

قادنا عملنا السابق مع هومات البوتاسيوم إلى اقتناع عميق بأن هذا المنتج الأكثر شيوعًا للنشاط الحيوي للنباتات الدقيقة في التربة يمكن أن تمتصه النباتات ويؤدي وظيفة فسيولوجية معينة فيها وبالتالي زيادة المحصول. ولكن إذا دخلت أي مادة إلى النبات وأدرجت في عملية التمثيل الغذائي وأدت بعض الوظائف الفسيولوجية ، مما أدى إلى زيادة تراكم المواد الجافة في النباتات ، فحينئذٍ يكون هناك سبب يدعو إلى القول بأنها (هذه المادة) تشارك في النبات. تَغذِيَة.

بالكاد يمكن للمرء أن يعتقد أن حمض الهيوميك هو استثناء في هذا الصدد. من المرجح أن تستخدم النباتات أيضًا منتجات النفايات العضوية الأخرى للنباتات الدقيقة في التربة.

وبالتالي ، من أجل تلبية احتياجات النبات بالكامل من العناصر الغذائية ، لا يكفي الحديث عن العناصر الغذائية المعدنية ؛ من الضروري محاولة العثور على الأقل على أهم دائرة من تلك المواد العضوية التي يستخدمها النبات في عملية التغذية ويمكن أن تشارك في زيادة غلة جميع المحاصيل الزراعية. هذا الاتصال القصير مكرس لهذه القضية.

يشمل تكوين الدبال في التربة ، بالإضافة إلى المواد الدبالية الفعلية ، القار أيضًا. يتم احتواء كتل ضخمة من القار في caustobioliths - السابروبيل ، والصخور الكربونية والقابلة للاشتعال وفي الصمبرين المستهلك. يمكن أن تصبح كل هذه الكاوستوبيوليث مصدرًا لا ينضب للأسمدة إذا كان من الممكن إثبات التأثير الإيجابي للقار على نمو النباتات الزراعية. لذلك تم إجراء العديد من التجارب لدراسة تأثير البيتومين على نمو المحاصيل.

في إعداد هذه التجارب ، انطلقنا من الاعتبارات التالية. في الأعمال السابقة ، وجدنا أن الوظيفة الفسيولوجية للهومات تنخفض بشكل أساسي إلى تحسين إمدادات الأكسجين للنباتات ، وفيما يتعلق بذلك ، إلى تنشيط التمثيل الغذائي. يتم تحقيق ذلك من خلال حقيقة أن حمض الدبالية وحمض الفولفيك ، بسبب تركيبته الكيميائية ، يؤدي وظيفة الأوكسجين ويعزز نظام الأكسدة الفينوليز. لكن الأيض التأكسدي في النباتات لا يتم فقط عن طريق نظام تأكسد الفينولاز. يعمل نظام السيتوكروم ونظام إنزيمات الفلافين وغيرها في النباتات ولها أهمية نسبية مختلفة في التوازن الكلي لعملية التمثيل الغذائي المؤكسد اعتمادًا على أنواع النباتات وفترة التطور.

في السابق ، وجد أن المحاصيل المختلفة تتفاعل بشكل مختلف مع الرطوبة. يمكن افتراض أنه في تلك النباتات التي لا تتفاعل مع الرطوبة ، يتم تنفيذ الجزء الرئيسي من تبادل الغازات التنفسية بمساعدة أنظمة مؤكسدة أخرى. يجب افتراض أنه يمكن تحقيق نفس التأثير الفسيولوجي في هذه الثقافات من خلال تقوية تلك الأنظمة المؤكسدة التي تؤدي إليها.

أظهر عملنا السابق أن البذور الزيتية تتفاعل بشكل سيئ مع الهزال. النوع الرئيسي من المواد الاحتياطية في هذه المحاصيل هو الدهون. نظرًا لأن الأنظمة الأنزيمية موجهة دائمًا نحو نوع التمثيل الغذائي الفريد لمجموعة معينة من النباتات ، يمكن افتراض أنه في هذه المجموعة من النباتات ، يتم توفير الأكسجين بمشاركة أكبر من ليبوكسيديز ، وبالتالي الوظيفة يجب أن يتم تنفيذ الأوكسجين بواسطة مركبات دهنية غير مشبعة. منطقيا ، يمكن افتراض أنه يمكن استخدام البيتومين لتعزيز هذا النظام الأنزيمي ، لأنه يحتوي على هذه المركبات.

لاختبار هذا الافتراض ، أجرينا تجارب لدراسة امتصاص الأكسجين بواسطة أنسجة الشتلات النباتية في وجود بيتومين الصمبرين.

تم تحضير البيتومين للتجربة على النحو التالي: تم استخلاص جزء وزن من الجمبرين بالكحول في جهاز ساكسليت. بعد ذلك ، تم خلط حجم صغير من المستخلص الكحولي الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة مع كمية كبيرة من الماء.

بعد ذلك ، تم تقطير الكحول وإحضار المستحلب الناتج إلى حجمه الأصلي. عن طريق التخفيفات اللاحقة ، تم الحصول على التركيز المطلوب من البيتومين (تم العثور على العيار الأولي من فقدان الوزن لعينة gumbrin بعد الاستخراج).

لم يتم إدخال الكحول في الماء المقطر للتحكم ، لأنه في التخفيفات التي استخدمناها ، حتى لو لم يتم تقطير الكحول ، فإن الكمية بالملليتر الواحد تقاس في حدود مائة ألف وأجزاء من المليون من الجرام.

تم تحديد امتصاص الأكسجين في عداد غاز واربورغ. أجريت التجارب باستخدام أنسجة مهروسة من شتلات الشعير والكتان. كان جزء من نسيج المقصف 0.5 جم ، وكانت كمية السائل المستخدمة لغسل النسيج المقصف 5 مل.

نتائج التجربة موضحة في الجدول 1.

الجدول 1

تمتص كمية O2 mm3 بواسطة جرام واحد من الأنسجة النباتية في 10 دقائق

بالنسب المئوية (٪)

يمكن أن نرى من الجدول أن وجود البيتومين gumbrin يعزز امتصاص الأكسجين بواسطة أنسجة النبات ، وأنسجة الجذر تحت تأثير البيتومين تمتص الأكسجين بشكل أكثر نشاطًا من الأنسجة.

ملزمة. تشير هذه الحقيقة إلى زيادة التمثيل الغذائي التأكسدي في أنسجة النبات تحت تأثير البيتومين ، ولكنها لا تسمح لنا بالقول بسبب تقوية النظام الأنزيمي الذي يحدث. هذا السؤال

يجب أن يكون موضوع مزيد من الدراسة.

لتوضيح التأثير الفسيولوجي لقار الجمبرين على النباتات ، أجريت تجربة على شتلات محاصيل مختلفة. في هذه التجربة ، تم إدخال مستحلب مائي من البيتومين في الماء المقطر ، ثم زُرعت عليه شتلات محاصيل زراعية مختلفة. تم أخذ نتائج التجربة في الاعتبار من خلال قياس نمو الجذور والأجزاء الهوائية للنباتات في اليوم الخامس عشر بعد زرعها.

مع انخفاض تركيز البيتومين ، تزداد كفاءته. يختلف التأثير الفسيولوجي الناتج عن البيتومين في النباتات المختلفة. في الشعير ، يعزز البيتومين gumbrin تطور الجذور الثانوية ، ويطيلها ، لكنه لا يؤدي إلى التفرع ، كما هو الحال مع استخدام الهيومات. في الكتان ، يعزز نمو الأجزاء الهوائية من النبات ، ويطيل ويطيل الجذور الأولية ذات الجذور من الدرجة الثانية.

من المهم للغاية ملاحظة أنه إذا تأكسد بيتومين الجمبرين ، فإن تأثيره الفسيولوجي يختفي. بالإضافة إلى الهيومات والبيتومين ، يحتوي دبال التربة أيضًا على مواد عضوية نشطة فسيولوجيًا أخرى ، من بينها الفيتامينات التي يجب أن توضع في المقام الأول. تتراكم في التربة أيضًا نتيجة للنشاط الحيوي للنباتات الدقيقة. يمكن توضيح العلاقة بين كمية الفيتامينات والسكان البكتيري في التربة من خلال البيانات الواردة في الجدول 3.

الجدول 3

كمية الفيتامينات (بالميكروجرام) لكل 100 جرام والبكتيريا لكل 1 جرام من التربة

تشير هذه البيانات إلى أنه في أنواع التربة المختلفة قد يكون هناك إمدادات مختلفة من الفيتامينات ، وبالتالي ، هناك سبب لافتراض أنه في التربة الفقيرة في النباتات الدقيقة ، يفتقر النبات إليها.

ضع في اعتبارك السؤال: كيف يتعامل النبات مع تخليق الفيتامينات؟ تتكيف النباتات المختلفة مع تركيب الفيتامينات بطرق مختلفة. تصنع أوراق النباتات الخضراء نفسها جزيئات الفيتامينات ، لكن الجذور ، كقاعدة عامة ، تحتاج إلى تدفقها من الخارج. يمكن لجذور بعض المحاصيل ، مثل البازلاء ، أن تصنع فيتامين ب 1 من مكونين ، بيريميدين وثيازول. تحتاج جذور الطماطم فقط إلى الثيازول لتركيب فيتامين ب 1.

في الوقت نفسه ، هناك كائنات نباتية لا تستطيع تصنيع هذا الفيتامين على الإطلاق وتحتاج إلى جزيء جاهز لنشاطها الحيوي. لا يمكن لجذور التبغ تصنيع فيتامين B2 - الريبوفلافين ، البرسيم ، الجزر ، الطماطم ، جذور عباد الشمس لا تصنع فيتامين B6 - البيريدوكسين - وتتطلب وجود الفيتامينات C و B1 لنموها الطبيعي. تحتاج جذور البازلاء والبرسيم والبرسيم وعباد الشمس والمحاصيل الأخرى إلى فيتامين P-P - النياسين. بالإضافة إلى ذلك ، في مراحل مختلفة من التطور ، لا تصنع النباتات الفيتامينات بشكل مكثف.

أظهر عملنا مع الهومات والبيتومين أن إحدى الطرق الواعدة للتأثير على التمثيل الغذائي في النبات والحصول على تأثير فسيولوجي معين هي طريقة تقوية نظام الحديد الأكسدة والاختزال. لذلك ، قمنا بإجراء تجارب على تلك الفيتامينات التي تستخدم لبناء هذه الأنظمة الأنزيمية ، وهي: مع فيتامينات B1 و B2 و C و PP و A و D.

قبل اختبار كيفية تأثير هذه الفيتامينات على نمو النبات ، تم إجراء تجربة في جهاز واربورغ لتحديد ما إذا كانت تؤثر على امتصاص الأكسجين.

أجريت التجربة على أنسجة مهروسة من شتلات شعير عمرها أسبوعين. الإجراء التجريبي هو نفسه كما في تجربة البيتومين (تركيز الفيتامينات 10 مجم لكل 100 مل من الماء).

تعزز الفيتامينات عملية التمثيل الغذائي التأكسدي في أنسجة النبات ، وتتفاعل الجذور بشكل أكثر نشاطًا مع إضافة الفيتامينات. هذا يؤكد فكرة أن الجذر ، كعضو غير متجانسة ، يحتاج إلى مزيد من الإمداد الخارجي للمواد الحيوية مثل الفيتامينات. لوحظ تعزيز تبادل الغازات في أوراق النبات تحت تأثير الفيتامينات من قبلنا في المستقبل.

لذلك ، في تجربة تسلل أوراق البطاطس السليمة مع محاليل الفيتامينات ، وجد أن امتصاص ثاني أكسيد الكربون بعد إبقاء هذه الأوراق في الظلام على مدار الساعة زاد على النحو التالي: مع تسلل فيتامين ب 1 - بنسبة 32٪ ، مع فيتامين P-P - بنسبة 5.5٪ ، لم يؤثر تسلل فيتامين B2 على امتصاص ثاني أكسيد الكربون.

أجريت تجارب تأثير الفيتامينات على نمو النبات مع شتلات نباتات مختلفة في ماء مقطر بدون إضافة معادن. تم أخذ القياسات في اليوم الخامس عشر من التجربة.

تم تحضير محاليل الفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون بنفس مبدأ البيتومين ، أي تذويب الفيتامينات التي تذوب في الدهون في الكحول ، ثم يخلط الكحول بالماء ، وبعد ذلك يتم تقطيره. تم إحضار المستحلبات المائية الناتجة من الفيتامينات إلى حجم معين مع الماء ، وأجريت التجارب معها.

من هذه البيانات يمكن ملاحظة أن زيادة جرعة الفيتامينات ، كقاعدة عامة ، تقلل من فعاليتها وأن جميع الفيتامينات بجرعات مثالية ساهمت في تطوير جذور ثانوية في الشعير. كان لجميع الفيتامينات المختبرة تأثير أضعف بكثير على نمو الأعضاء الموجودة فوق سطح الأرض. من أجل الكشف عن تأثير الفيتامينات المختلفة على تطور الأنواع الفردية وأنواع محاصيل الحبوب ، قمنا في شهر مايو بإجراء تجربة مع شتلات نباتات مختلفة. وتكررت نفس التجربة في يونيو حزيران. تم إدخال الفيتامينات بجرعات مثالية. قابل للذوبان في الماء - بمعدل 2 مجم لكل 1 لتر من الماء وقابل للذوبان في الدهون - جرعتان بشريتان لنفس الكمية من الماء.

الجدول 5

تأثير جرعات مختلفة من الفيتامينات التي تذوب في الدهون على نمو الشعير

ملحوظة. يظهر تركيز الفيتامينات التي تذوب في الدهون بجرعات بشرية لأنها تنتجها مصانع بهذه الجرعة المحددة.

أظهرت نتائج هذه التجارب أن أنواع وأصناف القمح المختلفة تتفاعل بشكل مختلف مع الفيتامينات وأن العامل الأكثر أهمية في تحديد استجابة النباتات للفيتامينات هو درجة الحرارة المحيطة.

بدأت التجربة الموضوعة في مايو عند متوسط ​​درجة حرارة هواء 16.6 درجة (وصلت درجة الحرارة القصوى إلى 29 درجة ، والحد الأدنى 5 درجات) ، وأجريت التجربة الموضوعة في يونيو بمتوسط ​​درجة حرارة هواء 26.1 درجة (أقصى درجة حرارة) وصلت إلى 38 درجة ، والحد الأدنى 16 درجة). اتضح أن القمح الربيعي عند درجة حرارة منخفضة كان يتفاعل بشكل أكثر فاعلية مع الفيتامينات ، والقمح الشتوي على العكس من ذلك.

من الواضح أن درجة حرارة البيئة الخارجية هي عامل مهم للغاية في تحديد قدرة النباتات على إنتاج مثل هذه المركبات العضوية المعقدة مثل الفيتامينات ، والاستجابة لتلقيها من الخارج.

تستخدم الخلايا الفيتامينات ليس فقط لتعزيز أنظمة إنزيم الأكسدة والاختزال. هناك مجموعة من الفيتامينات التي تشارك في بناء إنزيمات مهمة أخرى.

هذه الفيتامينات هي حمض الفوليك ، وحمض بارا-أمينوبنزويك ، إلخ. أردنا التحقق مما إذا كان من الممكن تحقيق تأثير على نمو النبات عن طريق إضافة فيتامينات من هذا النوع.

الفيتامين الأكثر ملاءمة لهذا الغرض هو حمض شبه أمينوبنزويك. كمصدر لحمض بارامينوبنزويك ، أخذنا ثنائي إيثيل باراامين بنزالديهايد.

باراديثيلامينوبنزلدهيد.

حمض بارامينوبنزويك.

توقعنا أنه تحت تأثير العمليات الأنزيمية في النبات ، من ناحية ، سيحدث انقسام مجموعة ثنائي إيثيل ، ومن ناحية أخرى ، ستنتقل مجموعة الألدهيد إلى مجموعة الكربوكسيل وفيتامين بارا-أمينوبنزويك سوف يتشكل الحمض. أجريت التجربة في فبراير - مارس مع أصناف الشعير.

أظهرت نتائج هذه التجربة أن طول جذر الدرجة الأولى في الماء المقطر كان 43 ± 0.9 مم ، وفي ثنائي إيثيل بارامينوبنزالديهايد بتركيز 0.0002٪ = 200 ± 1.8 مم. الشعير الذي ينمو على الماء المقطر لم يكن له جذور من الدرجة الثانية على الإطلاق ، الشعير الذي ينمو على مستحضر ثنائي إيثيل بارامينوبنزالديهيد يحتوي على 54. حمض ، أو بسبب وجود ألدهيد البنزويك ، الذي يمكن أن يعطي بيروكسيدات.

لاختبار هذا السؤال ، قمنا في أبريل ومايو بإعداد تجربة أخرى مع شتلات الشعير ، والتي كانت تستند إلى المنطق التالي.

يتم تثبيط حمض بارا أمينوبنزويك بواسطة أدوية السلفا. إذا كان يجب أن يُعزى التأثير الفسيولوجي الذي لوحظ في التجربة الأولى إلى تكوين حمض بارا أمينوبنزويك ، فإن التطبيق المتزامن للسلفازول تحت النبات يجب أن يزيل هذا التأثير (تم استخدام نور سلفازول في التجربة). نتائج هذه التجربة موضحة في الجدول 6.

الجدول 6

تأثير ثنائي إيثيل ألدهيد بارامينوبنزويك على نمو الشعير

تظهر هذه البيانات أن السلفازول لم يزيل تأثير ثنائي إيثيل بارامينوبنزالديهايد فحسب ، بل على العكس من ذلك ، زاد من تأثيره. بالإضافة إلى ذلك ، في هذه التجربة ، لم يكن لثنائي إيثيل بارامينوبنزلدهيد وحده أي تأثير على نمو الجذور على الإطلاق (في ظل ظروف التجربتين الأولى والثانية ، اختلفت درجة الحرارة المحيطة والصنف النباتي).

كانت هذه النتائج غير متوقعة لدرجة أن التجربة أعيدت مرة أخرى ، وكانت النتائج هي نفسها. يمكن العثور على دليل هذه الظاهرة من خلال تحليل صيغة norsulfazole (انظر الصيغ). اتضح أن مجموعة الثيازول من السلفازول تتوافق تقريبًا تمامًا مع بنية جزء الثيازول من فيتامين ب 1. بالنظر إلى أن بعض النباتات يمكنها بناء جزيء فيتامين ب 1 من الأجزاء المكونة له ، يمكن افتراض أنه في الخلايا الجذرية ، وتحت تأثير إنزيم الثياميناز ، تم فصل مجموعة الثيازول عن نورسلفازول وتم تصنيع الثيامين.

فيتامين ب 1.

نورسلفازول.

إذا كان الأمر كذلك ، فيجب أن يُعزى التأثير على نمو الجذور في هذا البديل من التجربة إلى فيتامين ب 1 الذي تم تكوينه حديثًا في النبات. في حالة صحة هذا الافتراض ، فإن إدخال مزيج من ثنائي إيثيل بارامينوبنزلدهيد وسلفازول على خلفية الثيامين لا ينبغي أن يعطي أي تأثير فسيولوجي.

لتوضيح هذا الافتراض ، أجريت تجربة على شتلات الشعير (ترد نتائجها في الجدول 7).

الجدول 7

تأثير ثنائي إيثيل بارامينوبنزوي ألدهيد ، سلفازول وفيتامين ب 1 على نمو الشعير

تدعم نتائج هذه التجربة إلى حد كبير فكرة أن النباتات يمكنها تصنيع فيتامين ب 1 إذا كانت تحت تصرفها مركبات عضوية ذات بنية جزيئية مماثلة.

لذلك ، لمزيد من العمل ، يمكننا أن نقبل ، كفرضية عمل ، الفكرة القائلة بأن تغذية النباتات بالفيتامينات ليس من الضروري إدخالها في شكلها النقي ، ولكن من الممكن اختيار مواد أبسط بكثير يقوم النبات بتجميع الفيتامينات منها. يحتاج في هذه المرحلة من التطور.

الاستنتاجات

1. القار الصمبرين ينشط عملية التمثيل الغذائي للأكسجين في أنسجة النباتات العليا. زيادة امتصاص الأكسجين تحت تأثير البيتومين ملحوظ بشكل خاص على جذور الكتان.

2. قار الصمبرين ، عند إضافته إلى الماء المقطر تحت شتلات نباتات مختلفة ، يعزز بشكل ملحوظ نمو نظام الجذر ، وفي بعض النباتات (عباد الشمس) ، وكذلك الأجزاء الموجودة فوق سطح الأرض. عندما يتأكسد البيتومين ببيروكسيد الهيدروجين ، يختفي تأثيره الفسيولوجي.

3. يمكن تحقيق تعزيز التمثيل الغذائي التأكسدي في أنسجة النباتات العليا عن طريق استخدام الفيتامينات A ، D ، B1 ، B2 ، C و PP . يكون تأثير هذه الفيتامينات على امتصاص الأكسجين أكثر وضوحًا على الجذور منه على الأوراق.

4. إدخال الفيتامينات تحت شتلة محاصيل الحبوب في الماء المقطر في غياب المعادن يعزز نمو نظام الجذر. يعتمد هذا التأثير الفسيولوجي على نوع النباتات وتنوعها ، ومرحلة التطور ، ودرجة الحرارة المحيطة وجرعات الفيتامينات.

5. إن مسألة تأثير البيتومين والفيتامينات على النشاط الحيوي للنباتات العليا تستحق المزيد من الدراسة.