Influence des acides humiques et fulviques et du pH sur la structure anatomique de la radicule embryonnaire du pommier lors de la stratification
Pendant la stratification des graines, des transformations biochimiques, physiologiques, structurales et autres complexes se produisent dans l'embryon, ce qui affecte la germination, la croissance ultérieure et le développement de la plante.
Les substances physiologiquement actives influencent l'ensemble des processus se déroulant dans les graines. Comme l'ont montré de nombreuses études, les acides humiques et fulviques font partie de ces substances. Les substances humiques solubles dans l'eau, dans des conditions anaérobies, favorisent la germination des graines. Même les vieilles graines, qui ne germaient pas dans des conditions normales, acquéraient une capacité germinative sous l'influence des substances humiques. Cela nous a incités à étudier l'influence de l'acide humique sur la structure anatomique de l'embryon des graines de pommier à différentes réactions du milieu lors de la stratification.
Cette question n'a pas été suffisamment étudiée jusqu'à présent.
Méthodologie de recherche
Dans l'expérience, nous avons utilisé des graines de pommier sauvage (Malus silvestris), obtenues auprès de la forêt de Novomoskovsk dans la région de Dnipropetrovsk et récoltées sur des arbres mères au début de la quatrième période d'âge. Les fruits ont été sélectionnés sur les côtés ouest et sud-ouest des parties supérieures de la couronne, à un stade proche de la maturité biologique complète, de taille uniforme avec un poids moyen de 43–46 g.
Après extraction des fruits, les graines ont été divisées en trois fractions. Pour la stratification et les recherches ultérieures, seules les graines soigneusement sélectionnées de la grande fraction ont été utilisées, se distinguant par une grande uniformité de forme et de couleur. Les graines étaient caractérisées par les indicateurs moyens suivants : poids de 1000 graines — 34,66 g ; longueur — 8,6 mm ; largeur — 4,9 mm ; épaisseur — 2,3 mm.
Les graines ont été stratifiées dans du sable lavé et calciné, dans des sachets en polyéthylène. Au moment de la mise en stratification, une solution de humate de potassium Agro.Bio avec un pH et une concentration déterminés a été ajoutée aux sachets. Le humate a été introduit sous forme de humate de potassium dialysé à des concentrations de 0,001 %, 0,01 %, 0,1 % et 0,5 % avec un pH du milieu de 4,94 ; 5,91 ; 6,98 et 8,04 sur le mélange tampon de Sörensen III. Le témoin — toutes les valeurs de pH du milieu sans acide humique.
Dans l'installation frigorifique, une température de +5°C a été maintenue pendant 70 jours de stratification, puis elle a été abaissée à +1°C et ce régime a été conservé jusqu'à la fin de la stratification. Au 122e jour de stratification, pour déterminer l'énergie germinative, les graines ont été semées sur du papier filtre dans des boîtes de Petri, et pour étudier l'intensité de croissance — dans des vases de végétation en culture de sol.
Pour l'étude anatomique, au 70e et 90e jour de stratification, des graines de pommier ont été prélevées (10 par variante), nettoyées des enveloppes jusqu'aux cotylédons et fixées dans le mélange de Navashin. La fixation du matériel, le lavage, son passage à travers une série d'alcools et un liquide intermédiaire, l'inclusion dans la paraffine, la coupe au microtome et le collage des coupes sur des lames ont été réalisés selon la méthodologie standard. L'épaisseur moyenne des coupes obtenues était de 5–7 µm. Les préparations ont été colorées à l'hématoxyline et à une solution aqueuse d'éosine selon la méthode de Ganzin, puis montées dans du polystyrène.
Dans les séries de coupes transversales réalisées au 70e et 90e jour de stratification des graines, les tissus de la radicule embryonnaire et les cellules ont été mesurés en longueur et en largeur à la base de la radicule avec un grossissement de 300 fois selon la méthodologie de Yurtsev. Les valeurs numériques des changements anatomiques sont une moyenne de 50 mesures.
Résultats des recherches
Lors de l'étude de l'influence des acides humiques et fulviques sur la structure anatomique de la radicule embryonnaire du pommier, il était particulièrement intéressant de déterminer le degré de différenciation des tissus, notamment du phloème primaire et du xylème, qui assurent le transport des substances organiques synthétisées et des composés minéraux. De plus, il était important d'étudier l'influence du humate de potassium Agro.Bio sur la taille des cellules.
Dans la littérature, il n'existe que quelques mentions sur le degré de différenciation des tissus sous l'influence des acides humiques et fulviques. L'influence des acides humiques et fulviques sur la taille des cellules a été démontrée dans les recherches de plusieurs auteurs. La structure anatomique des racines, tiges et feuilles de tomates, betteraves sucrières et blé de printemps montre que les acides humiques et fulviques ont le plus grand impact sur le système racinaire, puis sur les feuilles et enfin sur les tiges. Dans ces expériences, les acides humiques et fulviques ont augmenté la longueur des cellules du cortex racinaire de 78 à 180 %.
Les substances humiques solubles dans l'eau, en contact direct avec les tissus des racines de Sinapis alba, provoquent une division cellulaire intense et influencent également leur élongation.
Nos recherches sur l'influence des acides humiques et fulviques à différentes valeurs de pH du milieu sur la taille des cellules parenchymateuses et la différenciation du cylindre central de la radicule embryonnaire des graines de pommier ont révélé une tendance générale à l'augmentation de la taille des cellules sous leur influence (tableau 1). L'élongation des cellules se produit dans l'épiderme, l'exoderme, le parenchyme du cortex primaire, l'endoderme, le péricycle et le cylindre central de la radicule embryonnaire. Les tailles les plus importantes des cellules parenchymateuses du cortex primaire et du cylindre central ont été observées avec des concentrations d'acide humique de 0,1 % et 0,01 % et un pH du milieu de 6,98. Les acides humiques et fulviques ont également eu une grande influence sur la différenciation des cellules du cylindre central.
| Concentration des acides humiques et fulviques, % | Cellules parenchymateuses du cortex primaire, µm | Cellules parenchymateuses du cylindre central, µm | Différenciation dans le cylindre central | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 70e jour Longueur | 90e jour Largeur | 70e jour Longueur | 90e jour Largeur | 70e jour | 90e jour | ||
| pH 4,94 | |||||||
| Témoin (sans acide humique) | 20 | 20 | 23 | 23 | Non | Non | |
| 0,001 | 23 | 23 | 27 | 24 | Non | Non | |
| 0,01 | 30 | 27 | 33 | 20 | Non | Non | |
| 0,1 | 35 | 26 | 37 | 25 | Non | Ébauche | |
| 0,5 | 36 | 30 | 27 | 27 | Déformation des cellules | Déformation des cellules | |
| pH 5,91 | |||||||
| Témoin (sans acide humique) | 20 | 19 | 23 | 23 | Non | Non | |
| 0,001 | 23 | 23 | 27 | 24 | Non | Non | |
| 0,01 | 30 | 27 | 33 | 20 | Non | Non | |
| 0,1 | 35 | 26 | 37 | 25 | Non | Ébauche | |
| 0,5 | 36 | 30 | 27 | 27 | Déformation des cellules | Déformation des cellules | |
| pH 6,98 | |||||||
| Témoin (sans acide humique) | 20 | 19 | 26 | 25 | Non | Non | |
| 0,001 | 26 | 25 | 33 | 30 | Non | Ébauche | |
| 0,01 | 30 | 27 | 36 | 30 | Non | Oui | |
| 0,1 | 39 | 30 | 40 | 32 | Ébauche | Oui | |
| 0,5 | 40 | 24 | 30 | 27 | Déformation des cellules | Déformation des cellules | |
| pH 8,04 | |||||||
| Témoin (sans acide humique) | 19 | 19 | 25 | 24 | Non | Non | |
| 0,001 | 25 | 24 | 30 | 29 | Non | Ébauche | |
| 0,01 | 27 | 24 | 33 | 24 | Non | Ébauche | |
| 0,1 | 33 | 27 | 35 | 29 | Ébauche | Oui | |
| 0,5 | 36 | 24 | 27 | 24 | Déformation des cellules | Déformation des cellules | |
L'acidification et l'alcalinisation du milieu, ainsi que la réduction de la concentration des acides humiques et fulviques, influencent moins favorablement le développement des cellules. Une concentration d'acide humique de 0,5 % est clairement trop élevée et entraîne des changements pathologiques dans les cellules : dans de nombreux cas, on observe leur déformation, un changement de structure ou un étirement excessif.
Le degré de différenciation et le développement du xylème et du phloème primaires ont une importance non négligeable pour augmenter l'énergie germinative des graines ainsi que la croissance des plantules. Les données expérimentales témoignent d'une augmentation assez significative des surfaces des tissus conducteurs de la radicule embryonnaire du pommier et de leur différenciation sous l'influence des acides humiques et fulviques (tableau 2). L'énergie de formation du phloème et du xylème primaires varie selon les conditions de stratification. Ainsi, au 70e jour, la surface du phloème et du xylème primaires par rapport à la surface totale de la coupe est : sans acide humique — 3,7–6,3 % (pour différentes valeurs de pH du milieu), et avec acide humique — 5,4–13,6 % ; au 90e jour — respectivement 8,4–14 % et 12–23,8 %.
Le degré de différenciation le plus élevé du phloème et du xylème primaires a été observé avec des concentrations d'acide humique de 0,1–0,01 % et un pH du milieu de 6,98.
La comparaison des données anatomiques, de l'énergie germinative et, comme l'ont montré des recherches ultérieures, de la vitesse de croissance ultérieure des plantules nous a convaincus que le degré de différenciation des tissus conducteurs est, tout comme les changements biochimiques, un indicateur important de la préparation de la graine à la germination.
| Concentration d'acide humique, % | Surface des tissus, milliers de µm² | Pourcentage de la surface totale de la coupe, % | ||
|---|---|---|---|---|
| Cortex primaire | Phloème et xylème | 70e jour | 90e jour | |
| pH 4,94 | ||||
| Témoin (sans acide humique) | 560,3 | 522,5 | 3,8 | 9,4 |
| 0,001 | 578,6 | 497,4 | 5,0 | 12,8 |
| 0,01 | 560,4 | 565,6 | 6,4 | 12,0 |
| 0,1 | 569,7 | 462,4 | 7,5 | 18,9 |
| 0,5 | 593,5 | 536,3 | 7,5 | 6,4 |
| pH 5,91 | ||||
| Témoin (sans acide humique) | 530,4 | 469,4 | 6,3 | 14,0 |
| 0,001 | 584,0 | 504,9 | 7,4 | 14,3 |
| 0,01 | 514,3 | 462,4 | 10,6 | 18,9 |
| 0,1 | 568,3 | 425,5 | 9,3 | 22,4 |
| 0,5 | --- | --- | Déformation des cellules | --- |
| pH 6,98 | ||||
| Témoin (sans acide humique) | 578,9 | 496,2 | 6,1 | 12,3 |
| 0,001 | 568,3 | 512,4 | 7,7 | 14,9 |
| 0,01 | 588,2 | 431,7 | 7,8 | 23,1 |
| 0,1 | 532,4 | 431,7 | 13,6 | 23,8 |
| 0,5 | 534,1 | 526,9 | --- | --- |
| Note. Pour toutes les valeurs de pH, le rayon de la coupe était de 450±5,3 µm, la surface totale — 635,8±15 milliers de µm², la précision de l'expérience — 0,47. | ||||
Conclusions
- Les acides humiques et fulviques influencent considérablement la structure anatomique de la radicule embryonnaire des graines de pommier sauvage lors de la stratification. Ils accélèrent le degré de différenciation des tissus conducteurs et augmentent la taille des cellules. Les solutions de humate de potassium Agro.Bio à 0,1 % et 0,01 % avec un pH du milieu de 6,98 ont l'effet optimal.
- Un indicateur important de la préparation de la graine à la germination est le degré de différenciation des tissus conducteurs, qui détermine l'énergie germinative et la croissance ultérieure des plantules.