De l'influence des bitumes et des vitamines sur l'activité vitale des plantes supérieures

La tâche principale dans le domaine de l'agriculture continuera d'être d'augmenter le rendement de toutes les cultures agricoles. L'un des facteurs contribuant à la solution de ce problème est la satisfaction complète des besoins des plantes en nutriments. Habituellement, lorsqu'ils parlent de nutrition des plantes, ils ne parlent que de nutriments minéraux. Mais ce concept n'est pas tout à fait correct.

Les microbiologistes ont beaucoup fait dans l'étude du symbiotrophisme dans la vie des plantes supérieures et ont fermement établi le fait de l'influence mutuelle de la microflore du sol sur l'activité vitale des plantes et, inversement, des plantes sur la microflore. La question de savoir comment s'exerce cette influence mutuelle reste ouverte.

Nos travaux antérieurs avec l'humate de potassium nous ont conduits à une profonde conviction que ce produit le plus courant de l'activité vitale de la microflore du sol peut être absorbé par les plantes et remplir une certaine fonction physiologique en elles et ainsi augmenter le rendement. Mais si une substance pénètre dans la plante, est incluse dans le métabolisme et remplit une fonction physiologique, à la suite de quoi l'accumulation de substances sèches dans les plantes augmente, alors il y a tout lieu de dire qu'elle (cette substance) participe à la plante. nutrition.

On peut difficilement penser que l'acide humique soit une exception à cet égard. Il est plus probable que d'autres déchets organiques de la microflore du sol soient également utilisés par les plantes.

Par conséquent, pour satisfaire pleinement les besoins d'une plante en nutriments, il ne suffit pas de parler de nutriments minéraux ; il faut essayer de trouver au moins le cercle le plus important de ces substances organiques qui sont utilisées par la plante dans le processus de nutrition et peut être impliqué dans l'augmentation du rendement de toutes les cultures agricoles. Cette courte communication est consacrée à cette question.

La composition de l'humus du sol, en plus des substances humiques proprement dites, comprend également du bitume. D'énormes masses de bitume sont contenues dans les caustobiolithes - sapropel, schistes carbonés et combustibles et dans la gomme usée. Tous ces caustobiolithes pourraient devenir une source inépuisable d'engrais s'il était possible de prouver l'effet positif du bitume sur la croissance des plantes agricoles. Par conséquent, plusieurs expériences ont été menées pour étudier l'effet du bitume sur la croissance des cultures.

Dans la mise en place de ces expériences, nous sommes partis des considérations suivantes. Dans des travaux antérieurs, nous avons constaté que la fonction physiologique de l'humate se réduisait principalement à l'amélioration de l'apport en oxygène des plantes et, en lien avec celle-ci, à l'activation du métabolisme. Ceci est réalisé par le fait que l'acide humique et fulvique, en raison de sa structure chimique, remplit la fonction d'oxygénase et améliore le système oxydatif de la phénolase. Mais le métabolisme oxydatif chez les plantes n'est pas seulement assuré par le système oxydatif de la phénolase. Le système cytochrome, le système des enzymes flavines et d'autres fonctionnent dans les plantes et ont une importance relative différente dans l'équilibre global du métabolisme oxydatif en fonction de l'espèce végétale et de la période de développement.

Auparavant, il a été constaté que différentes cultures réagissent différemment à l'humate. On peut supposer que dans les plantes qui ne réagissent pas à l'humate, la majeure partie des échanges de gaz respiratoires s'effectue à l'aide d'autres systèmes oxydatifs. Il faut supposer que le même effet physiologique peut être obtenu dans ces cultures en renforçant les systèmes oxydatifs qui les dirigent.

Nos travaux antérieurs ont montré que les graines oléagineuses réagissent mal à l'humate. Dans ces cultures, le principal type de substances de réserve sont les graisses. Les systèmes enzymatiques étant toujours orientés vers le type de métabolisme propre à un groupe de plantes donné, on peut supposer que dans ce groupe de plantes, l'apport d'oxygène s'effectue avec une plus grande participation de la lipoxydase, et donc la fonction des oxygénases doivent être réalisées par des composés gras insaturés. Logiquement, on peut supposer que le bitume peut être utilisé pour renforcer ce système enzymatique, puisqu'il contient ces composés.

Pour tester cette hypothèse, nous avons mené des expériences pour étudier l'absorption d'oxygène par les tissus végétaux des semis en présence de bitume de gomme.

Le bitume pour l'expérience a été préparé comme suit : une portion pesée de gomme est extraite avec de l'alcool dans un appareil Saxlet. Ensuite, un petit volume de l'extrait alcoolique ainsi obtenu a été mélangé à un grand volume d'eau.

Après cela, l'alcool a été distillé et l'émulsion résultante a été ramenée à son volume d'origine. Par des dilutions ultérieures, la concentration souhaitée de bitume a été obtenue (le titre initial a été trouvé à partir de la perte de poids de l'échantillon de gomme après extraction).

L'alcool n'a pas été introduit dans l'eau distillée témoin, car aux dilutions que nous avons utilisées, même si l'alcool n'était pas distillé, sa quantité dans un millilitre serait mesurée de l'ordre des cent millièmes et des millionièmes de gramme.

La consommation d'oxygène a été déterminée dans un compteur à gaz Warburg. Des expériences ont été menées avec des tissus écrasés de semis d'orge et de lin. Une partie du tissu pilé était de 0,5 g La quantité de liquide utilisée pour laver le tissu pilé était de 5 ml.

Les résultats de l'expérience sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1

La quantité d'O2 mm3 absorbée par un gramme de tissu végétal en 10 minutes

En pourcentage (%)

On peut voir dans le tableau que la présence de bitume à base de gomme améliore l'absorption d'oxygène par les tissus végétaux et que les tissus racinaires sous l'influence du bitume absorbent l'oxygène beaucoup plus activement que les tissus.

feuille. Ce fait indique une augmentation du métabolisme oxydatif dans les tissus végétaux sous l'influence du bitume, mais ne nous permet pas de dire en raison du renforcement de quel système enzymatique cela se produit. Cette question

devrait faire l'objet d'une étude plus approfondie.

Pour élucider l'effet physiologique du bitume de gomme sur les plantes, une expérience a été réalisée avec des semis de diverses cultures. Dans cette expérience, une émulsion aqueuse de bitume a été introduite dans de l'eau distillée, sur laquelle des semis de diverses cultures agricoles ont ensuite été plantés. Les résultats de l'expérience ont été pris en compte en mesurant la croissance des racines et des parties aériennes des plantes au 15ème jour après la ponte.

Avec une diminution de la concentration de bitume, son efficacité augmente. L'effet physiologique causé par le bitume dans différentes usines est différent. Chez l'orge, le bitume de gomme favorise le développement des racines secondaires, les allonge, mais ne conduit pas à la ramification, comme c'est le cas avec l'utilisation des humates. Chez le lin, il favorise la croissance des parties aériennes de la plante, allonge et pubère les racines primaires avec des racines de second ordre.

Il est extrêmement important de noter que si le bitume de gomme est oxydé, son effet physiologique disparaît. En plus des humates et des bitumes, l'humus du sol contient également d'autres substances organiques physiologiquement actives, parmi lesquelles les vitamines doivent être placées en premier lieu. Ils s'accumulent dans le sol également en raison de l'activité vitale de la microflore. La relation entre la quantité de vitamines et la population bactérienne du sol peut être illustrée par les données présentées dans le tableau 3.

Tableau 3

La quantité de vitamines (en microgrammes) pour 100 g et de bactéries pour 1 g de sol

Ces données indiquent que dans différents sols, il peut y avoir un apport différent en vitamines, par conséquent, il y a lieu de supposer que sur des sols pauvres en microflore, la plante en manque.

Considérez la question: comment la plante fait-elle face à la synthèse des vitamines? Différentes plantes font face à la synthèse des vitamines de différentes manières. Les feuilles des plantes vertes synthétisent elles-mêmes des molécules de vitamines, mais les racines ont généralement besoin de leur apport extérieur. Les racines de certaines cultures, comme le pois, peuvent synthétiser la vitamine B1 à partir de ses deux constituants, la pyrimidine et le thiazole. Les racines de tomates n'ont besoin que de thiazole pour la synthèse de la vitamine B1.

En même temps, il existe des organismes végétaux qui ne peuvent pas du tout synthétiser cette vitamine et ont besoin de sa molécule toute faite pour leur activité vitale. Les racines de tabac ne peuvent pas synthétiser la vitamine B2 - la riboflavine, le trèfle, la carotte, la tomate, les racines de tournesol ne synthétisent pas la vitamine B6 - la pyridoxine - et nécessitent la présence des vitamines C et B1 pour leur croissance normale. Les racines des pois, de la luzerne, du trèfle, du tournesol et d'autres cultures ont besoin de vitamine P-P - niacine. De plus, à différents stades de développement, les plantes ne synthétisent pas les vitamines de manière aussi intensive.

Nos travaux sur les humates et le bitume ont montré que l'une des voies les plus prometteuses pour influencer le métabolisme d'une plante et obtenir un certain effet physiologique est la voie de renforcement du système des ferrites redox. Par conséquent, nous avons mis en place des expériences avec les vitamines qui sont utilisées pour construire ces systèmes enzymatiques, à savoir : avec les vitamines B1, B2, C, PP, A et D.

Avant de tester comment ces vitamines affectent la croissance des plantes, une expérience a été mise en place dans l'appareil de Warburg pour déterminer si elles affectent la consommation d'oxygène.

L'expérience a été réalisée avec du tissu écrasé de semis d'orge âgés de 2 semaines. La procédure expérimentale est la même que dans l'expérience avec du bitume (la concentration en vitamines est de 10 mg pour 100 ml d'eau).

Les vitamines améliorent le métabolisme oxydatif dans les tissus végétaux et les racines réagissent beaucoup plus activement à l'ajout de vitamines. Cela confirme l'idée que la racine, en tant qu'organe hétérotrophe, a besoin d'un apport externe beaucoup plus important en substances vitales telles que les vitamines. Le renforcement des échanges gazeux dans les feuilles des plantes sous l'influence des vitamines a été observé par nous à l'avenir.

Ainsi, dans une expérience d'infiltration de feuilles de pomme de terre intactes avec des solutions de vitamines, il a été constaté que l'absorption de dioxyde de carbone après avoir gardé ces feuilles dans l'obscurité 24 heures sur 24 augmentait comme suit: avec infiltration de vitamine B1 - de 32%, avec vitamine P-P - de 5,5%, l'infiltration de la vitamine B2 n'a pas affecté l'absorption du dioxyde de carbone.

Des expériences sur l'effet des vitamines sur la croissance des plantes ont été réalisées avec des semis de diverses plantes dans de l'eau distillée sans ajout de minéraux. Les mesures ont été prises le 15ème jour de l'expérience.

Des solutions de vitamines liposolubles ont été préparées selon le même principe que le bitume, c'est-à-dire que les vitamines liposolubles ont été dissoutes dans de l'alcool, puis l'alcool a été mélangé avec de l'eau, après quoi il a été distillé. Les émulsions aqueuses de vitamines résultantes ont été portées à un certain volume avec de l'eau et des expériences ont été réalisées avec elles.

D'après ces données, on peut voir que l'augmentation de la dose de vitamines, en règle générale, réduit leur efficacité et que toutes les vitamines à des doses optimales ont contribué au développement des racines secondaires de l'orge. Toutes les vitamines testées ont eu un effet beaucoup plus faible sur le développement des organes aériens. Afin de révéler l'influence de diverses vitamines sur le développement d'espèces individuelles et de variétés de céréales, nous avons mis en place au mois de mai une expérience avec des semis de diverses plantes. La même expérience s'est répétée en juin. Les vitamines ont été introduites à des doses optimales. Hydrosoluble - à raison de 2 mg pour 1 litre d'eau, et liposoluble - 2 doses humaines pour la même quantité d'eau.

Tableau 5

Effets de différents dosages de vitamines liposolubles sur la croissance de l'orge

Note. La concentration des vitamines liposolubles est indiquée en doses humaines car elles sont produites par des usines avec un tel dosage indiqué.

Les résultats de ces expériences ont montré que différents types et variétés de blé réagissent différemment aux vitamines et que le facteur le plus important déterminant la réponse des plantes aux vitamines est la température ambiante.

L'expérience prévue en mai s'est déroulée à une température moyenne de l'air de 16,6° (la température maximale a atteint 29°, la minimale 5°), et l'expérience prévue en juin s'est déroulée à une température moyenne de l'air de 26,1° (la température maximale atteint 38°, minimum 16°). Il s'avère que le blé de printemps à une température plus basse a réagi plus activement aux vitamines, et le blé d'hiver, au contraire.

De toute évidence, la température de l'environnement extérieur est un facteur très important qui détermine la capacité des plantes à produire des composés organiques complexes tels que les vitamines et la réponse à leur réception de l'extérieur.

Les vitamines sont utilisées par les cellules non seulement pour améliorer les systèmes enzymatiques redox. Il existe un groupe de vitamines qui est impliqué dans la construction d'autres enzymes importantes.

Ces vitamines sont l'acide folique, l'acide para-aminobenzoïque, etc. Nous avons voulu vérifier s'il était possible d'obtenir un effet sur la croissance des plantes en introduisant en plus des vitamines de ce type.

La vitamine la plus appropriée à cet effet est l'acide para-aminobenzoïque. Comme source d'acide paraaminobenzoïque, nous avons pris du diéthylparaaminebenzaldéhyde.

paradiéthylaminobenzaldéhyde.

l'acide paraaminobenzoïque.

Nous nous attendions à ce que sous l'influence des processus enzymatiques dans la plante, d'une part, la séparation du groupe diéthyle se produise et, d'autre part, le groupe aldéhyde passe dans le groupe carboxyle et la vitamine para-aminobenzoïque. de l'acide se formerait. L'expérience a été réalisée en février - mars avec des variétés d'orge.

Les résultats de cette expérience ont montré que la longueur de la racine du premier ordre dans l'eau distillée était de 43 ± 0,9 mm, et dans le diéthyl paraaminobenzaldéhyde à une concentration de 0,0002 % = 200 ± 1,8 mm ; l'orge poussant sur de l'eau distillée n'avait pas du tout de racines de second ordre, l'orge poussant sur la préparation de diéthylparaminobenzaldéhyde en avait 54. acide, ou cela est dû à la présence d'aldéhyde benzoïque, qui peut donner des peroxydes.

Pour tester cette question, en avril-mai, nous avons mis en place une autre expérience avec des plants d'orge, basée sur le raisonnement suivant.

L'acide para-aminobenzoïque est inhibé par les sulfamides. Si l'effet physiologique observé dans la première expérience doit être attribué à la formation d'acide para-aminobenzoïque, alors l'application simultanée de sulfazole sous la plante devrait supprimer cet effet (le norsulfazole a été utilisé dans l'expérience). Les résultats de cette expérience sont présentés dans le tableau 6.

Tableau 6

Effet de l'aldéhyde diéthyl paraaminobenzoïque sur la croissance de l'orge

Ces données montrent que le sulfazol non seulement n'a pas supprimé l'effet du diéthylparaaminobenzaldéhyde, mais, au contraire, l'a augmenté. De plus, dans cette expérience, le diéthylparaaminobenzaldéhyde seul n'a eu aucun effet sur la croissance des racines (dans les conditions des première et deuxième expériences, la température ambiante et la variété de plante différaient).

Ces résultats étaient si inattendus que l'expérience a été répétée à nouveau, et les résultats étaient les mêmes. L'indice de ce phénomène peut être trouvé en analysant la formule du norsulfazole (voir formules). Il s'avère que le groupe thiazole du sulfazole correspond presque complètement à la structure de la partie thiazole de la vitamine B1. Considérant que certaines plantes peuvent construire une molécule de vitamine B1 à partir de ses éléments constitutifs, on peut supposer que dans les cellules racinaires, sous l'influence de l'enzyme thiaminase, son groupe thiazole a été séparé du norsulfazole et la thiamine a été synthétisée.

Vitamine B1.

Norsulfazol.

Si tel est le cas, l'effet sur la croissance des racines dans cette variante de l'expérience doit être attribué à la vitamine B1 nouvellement formée dans la plante. Dans le cas où cette hypothèse est correcte, l'introduction d'une combinaison de diéthylparaaminobenzaldéhyde et de sulfazole dans le contexte de la thiamine ne devrait donner aucun effet physiologique.

Pour élucider cette hypothèse, une expérience a été réalisée avec des plants d'orge (ses résultats sont donnés dans le tableau 7).

Tableau 7

Effet de l'aldéhyde diéthyl paraaminobenzoïque, du sulfazole et de la vitamine B1 sur la croissance de l'orge

Les résultats de cette expérience appuient largement l'idée que les plantes peuvent synthétiser la vitamine B1 si elles disposent de composés organiques de structure moléculaire similaire.

Par conséquent, pour des travaux ultérieurs, nous pouvons accepter comme hypothèse de travail l'idée que pour nourrir les plantes en vitamines, il n'est pas nécessaire de les introduire sous leur forme pure, mais il est possible de sélectionner des substances beaucoup plus simples à partir desquelles la plante va synthétiser les vitamines. dont il a besoin à ce stade de développement.

CONCLUSION

1. Le bitume gumbrine active le métabolisme de l'oxygène dans les tissus des plantes supérieures. L'augmentation de l'absorption d'oxygène sous l'influence du bitume est particulièrement visible sur les racines de lin.

2. Le bitume de gomme, lorsqu'il est ajouté à de l'eau distillée sous les semis de diverses plantes, améliore sensiblement la croissance du système racinaire et, chez certaines plantes (tournesol), également leurs parties aériennes. Lorsque le bitume est oxydé avec du peroxyde d'hydrogène, son effet physiologique disparaît.

3. L'amélioration du métabolisme oxydatif dans les tissus des plantes supérieures peut être obtenue par l'utilisation de vitamines A, D, B1, B2, C et PP . L'effet de ces vitamines sur l'absorption d'oxygène est plus prononcé sur les racines que sur les feuilles.

4. L'introduction de vitamines sous les semis de céréales dans de l'eau distillée en l'absence de minéraux améliore la croissance du système racinaire. Cet effet physiologique dépend du type et de la variété des plantes, du stade de développement, de la température ambiante et des dosages de vitamines.

5. La question de l'influence des bitumes et des vitamines sur l'activité vitale des plantes supérieures mérite d'être approfondie.