Sobre la influencia de los betunes y vitaminas en la actividad vital de las plantas superiores

La tarea principal en el campo de la agricultura seguirá siendo aumentar el rendimiento de todos los cultivos agrícolas. Uno de los factores que contribuyen a la solución de este problema es la completa satisfacción de las necesidades de nutrientes de las plantas. Por lo general, cuando hablan de nutrición vegetal, se refieren solo a nutrientes minerales. Pero este concepto no es del todo correcto.

Los microbiólogos han hecho mucho en el estudio del simbiotrofismo en la vida de las plantas superiores y han establecido firmemente el hecho de la influencia mutua de la microflora del suelo sobre la actividad vital de las plantas y, a la inversa, de las plantas sobre la microflora. La cuestión de cómo se lleva a cabo esta influencia mutua sigue abierta.

Nuestro trabajo anterior con humato de potasio nos llevó a una profunda convicción de que este producto más común de la actividad vital de la microflora del suelo puede ser absorbido por las plantas y realizar una determinada función fisiológica en ellas y, por lo tanto, aumentar el rendimiento. Pero si alguna sustancia ingresa a la planta, se incluye en el metabolismo y realiza alguna función fisiológica, como resultado de lo cual aumenta la acumulación de sustancias secas en las plantas, entonces hay muchas razones para decir que (esta sustancia) participa en la planta nutrición.

Difícilmente se puede pensar que el ácido húmico es una excepción a este respecto. Es más probable que las plantas también utilicen otros productos de desecho orgánicos de la microflora del suelo.

En consecuencia, para satisfacer plenamente las necesidades de una planta en nutrientes, no basta con hablar de nutrientes minerales, es necesario tratar de encontrar al menos el círculo más importante de aquellas sustancias orgánicas que son utilizadas por la planta en el proceso de nutrición y puede participar en el aumento del rendimiento de todos los cultivos agrícolas. Esta breve comunicación está dedicada a este tema.

La composición del humus del suelo, además de las sustancias húmicas reales, también incluye betún. Enormes masas de betún están contenidas en caustobiolitos - sapropel, lutitas carbonáceas y combustibles y en gumbrine gastado. Todos estos caustobiolitos podrían convertirse en una fuente inagotable de fertilizantes si se pudiera comprobar el efecto positivo del betún sobre el crecimiento de las plantas agrícolas. Por ello, se llevaron a cabo varios experimentos para estudiar el efecto del betún en el crecimiento de los cultivos.

Al establecer estos experimentos, partimos de las siguientes consideraciones. En trabajos previos encontramos que la función fisiológica del humato se reduce principalmente a mejorar el suministro de oxígeno de las plantas y, en relación con esto, a la activación del metabolismo. Esto se logra gracias a que los ácidos húmico y fúlvico, por su estructura química, realizan la función de oxigenasa y potencian el sistema oxidativo de la fenolasa. Pero el metabolismo oxidativo en las plantas no solo lo lleva a cabo el sistema oxidativo de la fenolasa. El sistema del citocromo, el sistema de las enzimas flavinas y otros funcionan en las plantas y tienen una importancia relativa diferente en el equilibrio general del metabolismo oxidativo según la especie de planta y el período de desarrollo.

Previamente, se encontró que diferentes cultivos reaccionan de manera diferente al humate. Se puede suponer que en aquellas plantas que no reaccionan al humato, la mayor parte del intercambio de gases respiratorios se lleva a cabo con la ayuda de otros sistemas oxidativos. Debe suponerse que el mismo efecto fisiológico puede lograrse en estos cultivos fortaleciendo aquellos sistemas oxidativos que están liderando para ellos.

Nuestro trabajo anterior ha demostrado que las semillas oleaginosas reaccionan mal al humato. En estos cultivos, el principal tipo de sustancias de reserva son las grasas. Dado que los sistemas enzimáticos siempre están orientados hacia el tipo de metabolismo propio de un determinado grupo de plantas, se puede suponer que en este grupo de plantas el aporte de oxígeno se realiza con una mayor participación de la lipoxidasa, y por tanto la función de oxigenasas debe ser realizada por compuestos grasos insaturados. Lógicamente, se puede suponer que el betún se puede utilizar para potenciar este sistema enzimático, ya que contiene estos compuestos.

Para probar esta suposición, llevamos a cabo experimentos para estudiar la absorción de oxígeno por los tejidos vegetales de las plántulas en presencia de betún de goma.

El betún para el experimento se preparó como sigue: una porción pesada de gumbrin se extrajo con alcohol en un aparato Saxlet. Luego, un pequeño volumen del extracto alcohólico así obtenido se mezcló con un gran volumen de agua.

Después de eso, el alcohol se eliminó por destilación y la emulsión resultante se llevó a su volumen original. Mediante diluciones posteriores, se obtuvo la concentración deseada de betún (el título inicial se obtuvo a partir de la pérdida de peso de la muestra de gumbrina después de la extracción).

No se introdujo alcohol en el agua destilada de control, ya que a las diluciones que utilizamos, aunque no se destilara el alcohol, su cantidad en un mililitro se mediría en el orden de las cienmilésimas y millonésimas de gramo.

El consumo de oxígeno se determinó en un medidor de gas Warburg. Los experimentos se llevaron a cabo con tejidos triturados de plántulas de cebada y lino. Una porción del tejido machacado fue de 0,5 G. La cantidad de líquido utilizada para lavar el tejido machacado fue de 5 ml.

Los resultados del experimento se muestran en la tabla 1.

tabla 1

La cantidad de O2 mm3 absorbida por un gramo de tejido vegetal en 10 minutos

En porcentajes (%)

En la tabla se puede ver que la presencia de betún de gumbrin mejora la absorción de oxígeno por parte de los tejidos vegetales, y los tejidos de las raíces bajo la influencia del betún absorben oxígeno mucho más activamente que los tejidos.

hoja. Este hecho indica un aumento en el metabolismo oxidativo en los tejidos vegetales bajo la influencia del betún, pero no nos permite decir debido al fortalecimiento de qué sistema enzimático ocurre. Esta pregunta

debe ser objeto de más estudio.

Para dilucidar el efecto fisiológico del betún de gumbrin en las plantas, se llevó a cabo un experimento con plántulas de varios cultivos. En este experimento, se introdujo una emulsión acuosa de betún en agua destilada, sobre la cual luego se plantaron plántulas de varios cultivos agrícolas. Los resultados del experimento se tuvieron en cuenta midiendo el crecimiento de raíces y partes aéreas de las plantas a los 15 días después de la puesta.

Con una disminución en la concentración de betún, aumenta su eficiencia. El efecto fisiológico causado por el betún en diferentes plantas es diferente. En la cebada, el betún de gumbrin favorece el desarrollo de raíces secundarias, las alarga, pero no las ramifica, como ocurre con el uso de humatos. En lino, favorece el crecimiento de las partes aéreas de la planta, alarga y pubescente raíces primarias con raíces de segundo orden.

Es extremadamente importante tener en cuenta que si el betún de gumbrin se oxida, su efecto fisiológico desaparece. Además de humatos y betunes, el humus del suelo también contiene otras sustancias orgánicas fisiológicamente activas, entre las que se deben poner en primer lugar las vitaminas. Se acumulan en el suelo también como resultado de la actividad vital de la microflora. La relación entre la cantidad de vitaminas y la población bacteriana del suelo se puede ilustrar con los datos que se dan en la Tabla 3.

Tabla 3

La cantidad de vitaminas (en microgramos) por 100 g y bacterias por 1 g de suelo

Estos datos indican que en diferentes suelos puede haber un suministro diferente de vitaminas, por lo tanto, hay razón para suponer que en suelos pobres en microflora, la planta carece de ellas.

Considere la pregunta: ¿cómo hace frente la planta a la síntesis de vitaminas? Diferentes plantas hacen frente a la síntesis de vitaminas de diferentes maneras. Las hojas de las plantas verdes sintetizan moléculas de vitaminas, pero las raíces, por regla general, necesitan su afluencia desde el exterior. Las raíces de algunos cultivos, como los guisantes, pueden sintetizar vitamina B1 a partir de sus dos constituyentes, pirimidina y tiazol. Las raíces de tomate solo necesitan tiazol para la síntesis de vitamina B1.

Al mismo tiempo, hay organismos vegetales que no pueden sintetizar esta vitamina en absoluto y necesitan su molécula preparada para su actividad vital. Las raíces del tabaco no pueden sintetizar la vitamina B2 -riboflavina, trébol, zanahoria, tomate, girasol- las raíces no sintetizan la vitamina B6 -piridoxina- y requieren la presencia de las vitaminas C y B1 para su normal crecimiento. Las raíces de guisantes, alfalfa, trébol, girasol y otros cultivos necesitan vitamina P-P - niacina. Además, en diferentes etapas de desarrollo, las plantas no sintetizan vitaminas con la misma intensidad.

Nuestro trabajo con humatos y betún mostró que una de las formas más prometedoras de influir en el metabolismo de una planta y obtener un cierto efecto fisiológico es la forma de fortalecer el sistema de ferritas redox. Por lo tanto, montamos experimentos con aquellas vitaminas que se utilizan para construir estos sistemas enzimáticos, a saber: con las vitaminas B1, B2, C, PP, A y D.

Antes de probar cómo estas vitaminas afectan el crecimiento de las plantas, se realizó un experimento en el aparato de Warburg para determinar si afectan la absorción de oxígeno.

El experimento se llevó a cabo con tejido triturado de plántulas de cebada de 2 semanas de edad. El procedimiento experimental es el mismo que en el experimento con betún (la concentración de vitaminas es de 10 mg por 100 ml de agua).

Las vitaminas mejoran el metabolismo oxidativo en los tejidos de las plantas y las raíces reaccionan mucho más activamente a la adición de vitaminas. Esto confirma la idea de que la raíz, como órgano heterótrofo, necesita mucho más suministro externo de sustancias vitales como las vitaminas. En el futuro observábamos el reforzamiento del intercambio de gases en las hojas de las plantas bajo la influencia de las vitaminas.

Entonces, en un experimento con infiltración de hojas de papa intactas con soluciones de vitaminas, se encontró que la absorción de dióxido de carbono después de mantener estas hojas en la oscuridad durante todo el día aumentó de la siguiente manera: con infiltración con vitamina B1 - en un 32%, con vitamina P-P: en un 5,5%, la infiltración de vitamina B2 no afectó la absorción de dióxido de carbono.

Los experimentos sobre el efecto de las vitaminas en el crecimiento de las plantas se llevaron a cabo con plántulas de varias plantas en agua destilada sin la adición de minerales. Las medidas se tomaron el día 15 del experimento.

Las soluciones de vitaminas liposolubles se prepararon de acuerdo con el mismo principio que el betún, es decir, las vitaminas liposolubles se disolvieron en alcohol, luego el alcohol se mezcló con agua y luego se destiló. Las emulsiones acuosas de vitaminas resultantes se llevaron a un cierto volumen con agua y se llevaron a cabo experimentos con ellas.

A partir de estos datos se puede ver que el aumento de la dosis de vitaminas, por regla general, reduce su eficacia y que todas las vitaminas en dosis óptimas contribuyeron al desarrollo de raíces secundarias en la cebada. Todas las vitaminas probadas tuvieron un efecto mucho más débil sobre el desarrollo de los órganos superficiales. Para revelar la influencia de varias vitaminas en el desarrollo de especies individuales y variedades de cultivos de cereales, en el mes de mayo organizamos un experimento con plántulas de varias plantas. La misma experiencia se repitió en junio. Las vitaminas se introdujeron en dosis óptimas. Soluble en agua - a razón de 2 mg por 1 litro de agua, y soluble en grasa - 2 dosis humanas por la misma cantidad de agua.

Tabla 5

Efectos de diferentes dosis de vitaminas liposolubles en el crecimiento de la cebada

Nota. La concentración de vitaminas liposolubles se muestra en dosis humanas porque son producidas por fábricas con tal dosis indicada.

Los resultados de estos experimentos mostraron que diferentes tipos y variedades de trigo reaccionan de manera diferente a las vitaminas y que el factor más importante que determina la respuesta de las plantas a las vitaminas es la temperatura ambiente.

El experimento establecido en mayo se llevó a cabo a una temperatura media del aire de 16,6° (la temperatura máxima alcanzó los 29°, la mínima a 5°), y el experimento establecido en junio tuvo lugar a una temperatura media del aire de 26,1° (la temperatura máxima alcanzó alcanzado 38°, mínimo 16°). Resulta que el trigo de primavera a una temperatura más baja reaccionó más activamente a las vitaminas y el trigo de invierno, por el contrario.

Obviamente, la temperatura del ambiente externo es un factor muy importante que determina la capacidad de las plantas para producir compuestos orgánicos tan complejos como las vitaminas, y la respuesta al recibirlas del exterior.

Las células utilizan las vitaminas no solo para mejorar los sistemas enzimáticos redox. Hay un grupo de vitaminas que participa en la construcción de otras enzimas importantes.

Dichas vitaminas son el ácido fólico, el ácido para-aminobenzoico, etc. Queríamos comprobar si es posible lograr un efecto sobre el crecimiento de las plantas mediante la introducción adicional de vitaminas de este tipo.

La vitamina más conveniente para este propósito es el ácido para-aminobenzoico. Como fuente de ácido paraaminobenzoico, tomamos dietilparaaminobenzaldehído.

paradietilaminobenzaldehído.

ácido paraaminobenzoico.

Esperábamos que bajo la influencia de procesos enzimáticos en la planta, por un lado, se produciría la separación del grupo dietilo y, por otro lado, el grupo aldehído pasaría al grupo carboxilo y la vitamina para-aminobenzoica. se formaría ácido. El experimento se realizó en febrero - marzo con variedades de cebada.

Los resultados de este experimento mostraron que la longitud de la raíz de primer orden en agua destilada fue de 43 ± 0,9 mm, y en dietil paraaminobenzaldehído a una concentración de 0,0002% = 200 ± 1,8 mm; la cebada que crece en agua destilada no tiene raíces de segundo orden, la cebada que crece en la preparación dietilparaminobenzaldehído tiene 54. ácido, o se debe a la presencia de aldehído benzoico, que puede producir peróxidos.

Para probar esta pregunta, en abril-mayo organizamos otro experimento con plántulas de cebada, que se basó en el siguiente razonamiento.

El ácido para-aminobenzoico es inhibido por las sulfonamidas. Si el efecto fisiológico observado en el primer experimento debe atribuirse a la formación de ácido para-aminobenzoico, entonces la aplicación simultánea de sulfazol debajo de la planta debería eliminar este efecto (se usó norsulfazol en el experimento). Los resultados de este experimento se muestran en la tabla 6.

Tabla 6

Efecto del aldehído paraaminobenzoico dietílico en el crecimiento de la cebada

Estos datos muestran que el sulfazol no solo no eliminó el efecto del dietil paraaminobenzaldehído, sino que, por el contrario, lo aumentó. Además, en este experimento, el dietilparaaminobenzaldehído solo no tuvo ningún efecto sobre el crecimiento de las raíces (bajo las condiciones del primer y segundo experimentos, la temperatura ambiente y la variedad de la planta diferían).

Estos resultados fueron tan inesperados que el experimento se repitió nuevamente y los resultados fueron los mismos. La clave de este fenómeno se puede encontrar analizando la fórmula del norsulfazol (ver fórmulas). Resulta que el grupo tiazol de sulfazol corresponde casi por completo a la estructura de la parte tiazol de la vitamina B1. Teniendo en cuenta que algunas plantas pueden construir una molécula de vitamina B1 a partir de sus partes constituyentes, se puede suponer que en las células de la raíz, bajo la influencia de la enzima tiaminasa, su grupo tiazol se separó del norsulfazol y se sintetizó tiamina.

vitamina B1.

norsulfazol.

Si es así, entonces el efecto sobre el crecimiento de las raíces en esta variante del experimento debe atribuirse a la vitamina B1 recién formada en la planta. En el caso de que esta suposición sea correcta, la introducción de una combinación de dietilparaaminobenzaldehído y sulfazol en el contexto de la tiamina no debería producir ningún efecto fisiológico.

Para dilucidar esta suposición, se llevó a cabo un experimento con plántulas de cebada (sus resultados se dan en la Tabla 7).

Tabla 7

Efecto del aldehído paraaminobenzoico dietílico, sulfazol y vitamina B1 en el crecimiento de la cebada

Los resultados de este experimento apoyan en gran medida la idea de que las plantas pueden sintetizar vitamina B1 si tienen a su disposición compuestos orgánicos de estructura molecular similar.

Por tanto, para trabajos posteriores, podemos aceptar como hipótesis de trabajo la idea de que para alimentar a las plantas con vitaminas no es necesario introducirlas en su forma pura, sino que es posible seleccionar sustancias mucho más sencillas a partir de las cuales la planta sintetizará las vitaminas. necesita en esta etapa de desarrollo.

CONCLUSIONES

1. El betún de Gumbrina activa el metabolismo del oxígeno en los tejidos de las plantas superiores. El aumento de la absorción de oxígeno bajo la influencia del betún es especialmente notable en las raíces de lino.

2. El betún de gumbrina, cuando se agrega al agua destilada debajo de las plántulas de varias plantas, mejora notablemente el crecimiento del sistema de raíces y, en algunas plantas (girasol), también sus partes aéreas. Cuando el betún se oxida con peróxido de hidrógeno, desaparece su efecto fisiológico.

3. La mejora del metabolismo oxidativo en los tejidos de las plantas superiores se puede lograr mediante el uso de vitaminas A, D, B1, B2, C y PP . El efecto de estas vitaminas sobre la absorción de oxígeno es más pronunciado en las raíces que en las hojas.

4. La introducción de vitaminas debajo de las plántulas de cultivos de cereales en agua destilada en ausencia de minerales mejora el crecimiento del sistema radicular. Este efecto fisiológico depende del tipo y variedad de plantas, etapa de desarrollo, temperatura ambiente y dosis de vitaminas.

5. La cuestión de la influencia de los betunes y las vitaminas sobre la actividad vital de las plantas superiores merece un estudio más detenido.