تجزئة المواد الدبالية في ليونارديت

المواد الدبالية ليست مركبات كيميائية فردية، بل تمثل خليطاً من مواد ذات أصول مختلفة، تختلف في الوزن الجزيئي والتركيب الكيميائي، وفي نفس الوقت تكون متقاربة إلى حد ما في خصائصها. لذلك، وباستخدام طرق متنوعة، يمكن تقسيمها إلى عدد من الكسور (الأجزاء) التي تختلف في الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.

يتم إجراء تجزئة المواد الدبالية: باستخدام مذيبات مختلفة، عن طريق الترسيب المجزأ من المحاليل بواسطة الكاتيونات متعددة التكافؤ عند قيم pH مختلفة، وعن طريق استخلاصها من المواد الخام بمحاليل قلوية متزايدة التركيز، وباستخدام الرحلان الكهربائي والكروماتوغرافيا، والفصل على "السيفاديكس"، وما إلى ذلك. يقوم معظم الباحثين بفصل المواد الدبالية بهدف دراسة بنيتها وأصلها وخصائصها الفيزيائية والكيميائية. وتتمثل مهمتنا في دراسة النشاط الفسيولوجي.

بما أن المرحلة الأولى لفصل المواد الدبالية في معظم الحالات هي استخلاصها من المواد الخام (الخث، الفحم، الليونارديت، إلخ) باستخدام مذيب ما، فقد قررنا أولاً دراسة النشاط الفسيولوجي لكسور الليونارديت من رواسب "زامغلاي" في منطقة تشيرنيهيف، والتي تم الحصول عليها باستخدام مذيبات مختلفة.

لقد حصلنا على كسور بنزين، وكحول، وماء، وكسور قلوية. تم تقسيم الكسر الأخير إلى أحماض الفولفيك، وأحماض الهيماتوميلانك، وأحماض الهيوميك. خصائصها موضحة في الجدول 1.

تم التحقق من النشاط الفسيولوجي للكسور بتركيز 0.005% من خلال ثلاثة اختبارات: تمت دراسة تأثيرها على نمو بادرات الشعير، وعلى زيادة نمو الشعير، وتكاثر خلايا الخميرة. نتائج التجارب موضحة في الجداول 2 و 3 و 4.

عند تحليل نتائج التجارب، يمكن ملاحظة ما يلي:

• كان لجميع كسور المادة العضوية في الليونارديت تأثير ملحوظ على نمو جذور الشعير. وكان التأثير أقوى قليلاً لدى كسر أحماض الهيوميك وأضعف لدى أحماض الهيماتوميلانك.
• كان مظهر التأثير المحفز للكسور على نمو الكتلة الهوائية (فوق الأرض) متساوياً تقريباً وأضعف، وهو ما يمكن تفسيره بقصر مدة التجارب التي استمرت 10-12 يوماً، بدءاً من لحظة زرع البذور المنبتة في المحاليل.
• نشاط الأوكسين للكسور، مقارنة بالهيتيرواكسين، صغير نسبياً: فهو أعلى قليلاً لدى أحماض الهيماتوميلانك وأقل لدى كسور البنزين والكحول.
• أظهرت جميع الكسور تأثيراً كبيراً نسبياً على تكاثر خلايا الخميرة، ولكنه كان كبيراً بشكل خاص لدى كسر الماء وأحماض الفولفيك.

الكسر الأكبر، من حيث المحتوى في الليونارديت والكمية عند الاستخراج، هو كسر أحماض الهيوميك والفولفيك. وبما أنها، وفقاً للبيانات الأولية، تمارس أقوى تأثير تنظيمي على نمو وتطور النباتات العليا، فقد تقرر البدء بدراسة أكثر شمولاً للمواد الدبالية في الليونارديت من هذا الكسر بالتحديد.

لتجزئة أحماض الهيوميك، استخدمنا طريقتين. وفقاً للطريقة الأولى، تم غمر عينة من الليونارديت بخمسة أضعاف حجمها من محلول 0.1 N KOH وتم نقعها لمدة يوم مع التحريك المستمر. بعد الاستقرار، تم سكب المحلول في زجاجة، وتم غمر الراسب مرة أخرى بنفس المحلول القلوي وتكررت عملية الاستخراج. بعد الاستخراج 4-5 مرات، تم دمج المحلول بالكامل وبمساعدة تغيير قيمة pH والطرد المركزي، تم فصله إلى ثمانية كسور أضيق. شروط عزلها وخصائصها موضحة في الجدول 5. وتجدر الإشارة إلى أنه عند إذابة الكسرين الأولين، يصبح المحلول عكراً قليلاً.

تم تحديد النشاط الفسيولوجي لمحاليل الكسور بتركيز 0.005%، تماماً كما في الحالات السابقة، من خلال ثلاثة اختبارات (الجداول 6، 7 و 8).

بمقارنة التأثير الفسيولوجي لكسور أحماض الهيوميك (الجدول 6) مع تأثير كسور المادة العضوية في الليونارديت، الوارد في الجدول 2، على نمو بادرات الشعير، يمكن ملاحظة أن جميع الكسور تؤثر على نمو الكتلة الهوائية بشكل متساوٍ تقريباً. أما بالنسبة لنظام الجذر، فإن كسرين من أحماض الهيوميك (3 و 4)، في تجربتين من أصل ثلاث، كان لهما تأثير أقوى على نموه مقارنة بجميع الكسور الأخرى، التي كان تأثيرها متساوياً تقريباً، ولكنه أقل بقليل من تأثير هيومات البوتاسيوم غير المجزأة (المعيار). نشاط الأوكسين لكسور أحماض الهيوميك، مقارنة بالهيتيرواكسين، ضئيل ويساوي الكسور التي تمت مناقشتها أعلاه.

أدت إضافة محاليل كسور أحماض الهيوميك إلى وسط "ريدر" إلى زيادة تكاثر الخميرة بشكل حاد. وهذا ملحوظ بشكل خاص في الكسر رقم 8، الذي يقترب بخصائصه من أحماض الفولفيك. ومع ذلك، أظهرت هيومات البوتاسيوم غير المجزأة (المعيار) أعلى نشاط. من الواضح أن هذا يرجع إلى حقيقة أن تركيبته تشتمل على مواد قابلة للذوبان في الماء وأحماض الفولفيك، والتي أظهرت أفضل النتائج في التجربة السابقة (الجدول 4).

ومع ذلك، فإنه من غير الممكن تحديد اعتماد حجم النشاط الفسيولوجي للكسور على محتوى أو كمية مجموعات وظيفية معينة. وهذا الأمر لا يتعقد فقط بسبب حقيقة أن نشاط الكسور يتغير بالنسبة للاختبارات المختلفة، ولكن أيضاً بسبب حقيقة أنه لا يظل مستقراً عند تكرار التجارب بنفس الاختبارات: في بعض التجارب قد يكون نشاط كسر ما أعلى من نشاط الكسور الأخرى، بينما في تجارب أخرى قد يكون أقل قليلاً. على الأرجح، يعتمد النشاط الفسيولوجي لكسور المادة العضوية في الليونارديت ليس فقط على وجود وكمية المجموعات الوظيفية، ولكن أيضاً على التركيب الجزيئي للمركبات الكيميائية التي تدخل في تكوينها.

كطريقة ثانية لعزل أحماض الهيوميك، استخدمنا طريقة الاستخلاص المتسلسل لها من الليونارديت بمحلول 0.02 N KOH. تم غمر الليونارديت بخمسة أضعاف حجمه من المحلول القلوي ونقعه لمدة يوم مع التحريك المستمر. بعد الاستقرار، تم طرد المحلول مركزياً لمدة نصف ساعة عند 3000 دورة في الدقيقة وسكبه في زجاجة، حيث تم ترسيب الكسر المستخرج من أحماض الهيوميك بحمض الهيدروكلوريك. تم فصل الراسب الناتج عن طريق الطرد المركزي وغسله بالماء المقطر حتى التفاعل المحايد لمياه الغسيل، ثم تجفيفه عند درجة حرارة 40 درجة مئوية.

تم غمر الليونارديت المتبقي مرة أخرى بخمسة أضعاف حجمه من المحلول القلوي بالتركيز المشار إليه أعلاه، وتكررت عملية الاستخراج بأكملها. وهكذا، قمنا بعزل 31 كسراً من أحماض الهيوميك. خصائصها موضحة في الجدول 9.

يوضح الجدول أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكسور ليست متطابقة. تحتوي الكسور الأولى على مجموعات حمضية نشطة أكثر بكثير وكثافة ضوئية أعلى قليلاً من الكسور الأخيرة.

تم التحقق من النشاط الفسيولوجي للكسور في تجربة مع القمح الشتوي. تم إنبات بذور القمح لمدة يوم، ثم نقلها إلى ماء مقطر (مراقبة) ومحاليل كسور أحماض الهيوميك بتركيز 0.003%. للحصول على محاليل كسور أحماض الهيوميك بتركيز 0.003%، تم طحن عينة من المادة الجافة للكسر بمقدار 30 مجم (محسوبة على أساس مادة جافة تماماً وخالية من الرماد) في هاون مع مليلترين من 0.1 N KOH، ثم تخفيفها بالماء المقطر حتى لتر واحد.

تمت زراعة بادرات القمح في المحاليل لمدة 10 أيام. ثم توقفت التجربة وتم تحديد طول جذور وأوراق النباتات، وكذلك وزنها الرطب والجاف.

بناءً على نتائج التجربة (الجدول 10)، يمكن ملاحظة أنه تحت تأثير محاليل كسور أحماض الهيوميك، زاد طول الجذور والأوراق مقارنة بالمراقبة، وكذلك الوزن الرطب والجاف لبادرات القمح. وهذا يشهد ليس فقط على تعزيز انقسام ونمو الخلايا النباتية، ولكن أيضاً عمليات التخليق فيها. إن تأثير كسور أحماض الهيوميك الفردية على نمو الجذور والأوراق وتراكم المادة الجافة بواسطة بادرات القمح ليس متطابقاً. تتراوح الزيادة في طول الجذر من 20 إلى 70%، والأوراق - من 16 إلى 32%، وتراكم المادة الجافة - من 7 إلى 32%. لكن الاختلافات في قوة التأثير بين الكسور، على عكس الكسور المعزولة عن طريق تغيير قيمة pH والطرد المركزي (الجدول 6)، صغيرة وعند تكرار التجارب، تماماً كما في الحالات الموصوفة أعلاه، لا تظل مستقرة سواء في القيمة المطلقة أو بالنسبة لبعضها البعض، على الرغم من أن الخاصية التحفيزية للكسور محفوظة في جميع الحالات.

من المعروف أن المحاليل الضعيفة لأحماض الهيوميك تحت أي ظرف من الظروف تؤثر على مسار العمليات البيوكيميائية في النباتات وهي منظمات غريبة لنموها وتطورها. يظهر هذا بشكل حاد في وجود العناصر الغذائية، ولكن في ظروف غير مواتية لاستيعابها.

ومن الأمثلة على ذلك التجربة التي أجريناها مع الطماطم من صنف "كييفسكي". كان العامل غير المواتي في هذه التجربة هو الماء المقطر مع درجة pH تساوي 5.8. تم تحضير خليط "كوسوفيتش" المغذي على نفس هذا الماء وكان له نفس قيمة pH. تم إنبات بذور الطماطم على الماء. بعد أربعة أيام، تم زرع البذور المنبتة على الماء المقطر، وخليط "كوسوفيتش"، ومحاليل كسور أحماض الهيوميك، وبعد 10 أيام أخرى تم إجراء قياسات لطول الجذور والسيقان وتحديد الوزن الرطب والجاف للبادرات. نتائج التجارب معروضة في الجدول 11.

عند زراعة بادرات الطماطم على الماء المقطر مع pH 5.8، كان نظام الجذر والجزء الهوائي (فوق الأرض) مكبوتة بشدة. أدت إضافة كسور مختلفة من أحماض الهيوميك إلى زيادة طفيفة في نمو الجذور والسيقان، لكن الوزن الجاف للبادرات تغير قليلاً جداً بسبب غياب العناصر الغذائية اللازمة في المحاليل لتخليق المواد البروتينية للخلايا.

نرى صورة مختلفة تماماً عند زراعة بادرات الطماطم على خليط "كوسوفيتش" المغذي مع إضافة محاليل كسور أحماض الهيوميك إليه، على الرغم من حقيقة أن قيمة pH في المحاليل لم تتغير وظلت مساوية لدرجة pH الماء المقطر. إذا زاد نمو الجذور والسيقان والمادة الجافة في خليط "كوسوفيتش" بشكل طفيف مقارنة بالماء المقطر، فعند إضافة أحماض الهيوميك إلى الخليط، لم يزد نمو الجذور والسيقان بشكل حاد فحسب، بل زاد تراكم المادة الجافة بواسطة البادرات بشكل كبير أيضاً.

وبالتالي، يمكن استنتاج أن كسور المادة العضوية في الليونارديت تمتلك خصائص تحفيزية. تعتمد طبيعة وقوة تأثير الكسور على كل من التركيب الجزيئي للمواد التي تدخل في تكوينها، وخصائص الكائن الحي الذي تؤثر عليه، وكذلك على الظروف البيئية الخارجية. تزداد قوة تأثيرها في الظروف غير المواتية وتنخفض في الظروف المواتية. عند تطبيق طرق الفصل المناسبة، يبدو من الممكن الحصول على كسور أضيق أو حتى مركبات فردية تمتلك نشاطاً فسيولوجياً محدداً.