التحولات في العمليات الكيميائية الحيوية في النباتات تحت تأثير الهيومات

وقد أظهرت الدراسات التي ناقشناها أعلاه أن النشاط الفسيولوجي للمواد الدبالية يتجلى أيضًا إذا تلقى النبات جزءًا من جزيء حمض الهيوميك الذي يشكل جزءًا من نواته. في الوقت نفسه، فإن البيان البسيط لهذه الحقيقة في حد ذاته لا يقول شيئًا عن التغييرات في العمليات الأيضية للنبات والتي تؤدي إلى تأثير زراعي إيجابي، وفي الأساس، لا يفسر طبيعة العمل الفسيولوجي للأحماض الهيوميكية.

من أجل تحديد الاتجاه الذي يظهر فيه التأثير الفسيولوجي للأحماض الدبالية، وضعنا هدفًا لتتبع التحولات في عملية التمثيل الغذائي للنبات تحت تأثير هذه المركبات. من المناسب بشكل خاص ملاحظة ذلك أثناء نمو الشتلات، حيث تستجيب النباتات في المراحل الأولية من نموها بشكل أكثر نشاطًا للعمل الفسيولوجي للأحماض الدبالية.

المنهجية التجريبية

أول شيء بدا من المهم معرفته هو ما إذا كانت النباتات النابتة تستخدم المواد الدبالية من البيئة لأداء وظائفها الحيوية وما هي طبيعة تأثيرها على الجسم. كان من الأكثر ملاءمة دراسة هذه المشكلة باستخدام البطاطس، حيث تتغذى براعم هذا المحصول على المواد العضوية الجاهزة من الدرنة لفترة طويلة، ويبدو أن الحاجة إلى تدفقها من الخارج إلى عين الإنبات مستبعدة.

ولتحقيق هذه الغاية، أجريت تجربة معملية في مزرعة مائية للبطاطس. لتجنب عمليات التخليق الثانوي أثناء امتصاص المواد المعدنية بواسطة الجذور، أجريت التجربة باستخدام الماء المقطر. وبالتالي، فإن أي انحرافات في التطوير عن النباتات الضابطة لا بد من أن تعزى فقط إلى تلك المواد العضوية التي تم إدخالها إلى البيئة المائية.

في هذه التجربة تم اختبار هومات البوتاسيوم التي تم الحصول عليها من الخث باستخدام طريقة مقبولة بشكل عام. تم إنبات الدرنات في الضوء من 29 أبريل إلى 3 يونيو. بحلول هذا الوقت، تطورت براعم متكونة بشكل جيد بطول 2-2.5 سم من العيون القمية. تم إجراء المزيد من الإنبات في أوعية على الماء وعلى محلول 0.001٪ من هومات البوتاسيوم. وللقيام بذلك، تم وضع بعض الدرنات على لوحة قرص العسل التي كانت على اتصال بسطح الماء في الوعاء. من قاعدة العيون، تم إنزال فتائل ورق الترشيح عبر الخلايا، والتي من خلالها يتدفق الماء إلى درنات الجذر البدائية. وبمجرد وصول الجذور إلى الماء، تتم إزالة الفتائل. تم عمل نفس الشيء مع باقي أجزاء الدرنات، ولكن بدلاً من الماء تم استخدام محلول هومات البوتاسيوم للإنبات. وفي كلا المتغيرين، تعرضت الدرنات للهواء طوال الوقت.

نتائج التجربة

الشكل 2 يوضح النباتات التجريبية في اليوم الخامس عشر من الإنبات. ومن الجدير بالذكر النمو الأقوى للبراعم وخاصة الجذور في النوع الذي يحتوي على هومات البوتاسيوم. بلغ متوسط ​​وزن العين والجذور لكل درنة هنا 6.66 و 1.52 جرام، بينما في المجموعة الضابطة كان 4.88 و 0.86 جرام على التوالي.

ومن المثير للاهتمام بشكل خاص ملاحظة الفرق في عمر النباتات التجريبية. وهكذا، في النسخة الضابطة، توقف نمو الجذور والبراعم مبكرًا، وفي 18 يونيو، أي بعد 15 يومًا من الإعداد للإنبات، كان لا بد من إنهاء التجربة بسبب الحالة الميتة الواضحة للنباتات. وفي النسخة التي تحتوي على هومات البوتاسيوم، ظهرت هذه العلامات فقط في 28 يونيو/حزيران، أي بعد تسعة أيام.

التغيرات الكيميائية الحيوية

وأظهرت الدراسات الكيميائية الحيوية أنه بالمقارنة مع البيانات الأولية (الجدول 4)، فإن العمليات التحللية تسود في درنات كلا النوعين أثناء فترة الإنبات. وهي مصحوبة بنقل العناصر الغذائية إلى الأعضاء النامية.

وبالتالي، مع نهاية التجربة، انخفضت كمية الرماد والمادة الجافة في الدرنات بمعدل 20%. لقد ارتفع محتوى المواد النشطة بصريًا - منتجات تحلل الكربوهيدرات - بشكل حاد (بنسبة 23٪). في الأعضاء النامية، يزداد نشاط البيروكسيديز بسرعة كبيرة. وعلى وجه الخصوص، في عين الدرنة الأصلية، كان نشاط البيروكسيديز 39 ملغ من الكوبلت لكل 1 غرام من المادة؛ وبعد أسبوع من الإنبات، كان بالفعل يساوي 86.6 ملغ Co، وبعد أسبوع آخر وصل إلى 106 ملغ Co. وفي الوقت نفسه، ظل نشاط الإنزيم في الدرنة دون تغيير تقريبًا وبلغ 2.1 ملغ Co فقط.

توزيع النيتروجين والفوسفور

تمت دراسة موضوع تعبئة النيتروجين والفوسفور في الدرنات تحت تأثير هومات البوتاسيوم بمزيد من التفصيل (الجداول 5، 6، 7، 8). وتظهر بيانات التحليل توزيع العناصر في أعضاء النبات كما تطورت بنهاية التجربة (15 يومًا بعد الإنبات). ومن هذه البيانات يتبين أن نظام جذر البطاطس خلال فترة الإنبات يصبح غنياً بشكل كبير بالفوسفور وخاصة المواد النيتروجينية بسبب تدفق المواد البلاستيكية من الدرنة الأم.

تأثير الهيومات على توزيع العناصر

يظهر تأثير هومات البوتاسيوم على توزيع الأشكال الشائعة من النيتروجين والفوسفور بوضوح على البراعم فقط. وفي الوقت نفسه، يزداد تدفق المواد التي تحتوي على النيتروجين من الدرنة إلى البرعم تحت تأثيرها، في حين ينخفض ​​الفوسفور إلى حد ما. ومع ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن انخفاض محتوى الفوسفور في البراعم من حيث هومات البوتاسيوم يتم الحصول عليه بسبب الشكل المرتبط بالبروتين. لا ينخفض ​​محتوى الأشكال النشطة فسيولوجيًا من الفوسفور، بل إنه في الجذور يزيد بشكل حاد. ويظهر ذلك جلياً إذا حسبنا نسبة الشكل القابل للذوبان في حمض ثلاثي كلورو الأسيتيك إلى الفوسفور البروتيني (الجدول 9).

نشاط البيروكسيديز

من الواضح أن القدرة العالية على حركة حمض الفوسفوريك في الجذور ترتبط بالأهمية البيولوجية لهذا العضو بالنسبة للكائن الحي بأكمله وتشير إلى شدة عمليات الأكسدة والاختزال التي تحدث هناك. وفي الواقع، في دراسة خاصة (الجدول 10) تم ملاحظة وجود ارتباط مباشر بين نشاط البيروكسيديز ومحتوى الفوسفور المتحرك في أعضاء النبات.

الاستنتاجات

وهكذا، فإن المادة التي تم الحصول عليها تعطي سبباً للاعتقاد بأن المواد الدبالية الموجودة في الخث يتم امتصاصها بواسطة البطاطس في الفترة المبكرة. ونظراً للتشابه الوثيق بين المواد الدبالية من الناحية الكيميائية والوراثية والمادة العضوية في التربة، فيمكن اعتبار أن استهلاك المواد الدبالية هو نفس الضرورة الطبيعية التي طورها النبات في عملية التطور، كما هو الحال مع إدراك الأملاح المعدنية.