Influence des formes physiologiquement actives des acides humiques et fulviques sur l'activité spécifique des cellules méristématiques et la croissance du maïs
Introduction
Pour comprendre la nature de l'action stimulante des acides humiques et fulviques, il est important d'étudier leur influence sur les différentes phases de la croissance des plantes. Comme le processus clé de croissance est la mitose, liée à la réplication de l'ADN, cette recherche vise à identifier la corrélation entre l'effet de l'humate sur la croissance des plantes et son impact sur la division cellulaire, l'état fonctionnel des noyaux et la quantité d'ADN qu'ils contiennent.
La base de ce travail repose sur l'hypothèse de L.A. Khristeva, selon laquelle les acides humiques et fulviques à l'état ionodispersé renforcent les processus d'oxydoréduction, augmentent le potentiel énergétique de la plante et accélèrent la synthèse d'ATP. Cela active à son tour la formation de formes labiles d'acides nucléiques, ce qui influence la synthèse des protéines et la vitesse des processus de croissance.
Méthodologie de recherche
Les expériences ont été menées sur des plantules de maïs avec trois répétitions. Les graines ont été germées dans des boîtes de Petri à une température de 23–30°C. Après germination, elles ont été transplantées sur des solutions des substances étudiées et des inhibiteurs :
- Stimulateurs : humate de potassium (3,1·10⁻⁵ M), ATP (1,4·10⁻⁵ M).
- Inhibiteurs :
- Synthèse d'ARN : 8-azaguanine (10⁻³ M), ARNase (1 mg/ml).
- Synthèse d'ADN : ADNase (1 mg/ml).
- Synthèse des protéines : chloramphénicol (0,0025%).
- Synthèse d'ATP : 2,4-dinitrophénol (10⁻³ M).
Après 36 heures, la longueur des racines a été mesurée et des études cytologiques ont été réalisées :
- Détermination de l'indice mitotique (nombre de phases de mitose pour 1000 cellules).
- Mesure des volumes des noyaux des cellules méristématiques.
- La quantité d'ADN dans les noyaux a été déterminée par méthode photométrique.
Résultats des recherches
| Variante | Longueur des racines (cm) | Indice mitotique (‰) | Volume des noyaux (unités cond.) | ADN par noyau (unités cond.) |
|---|---|---|---|---|
| Eau (témoin) | 5.0 | 45.4 ± 4.9 | 2.88 | 0.310 |
| Humate de potassium | 7.8 | 66.6 ± 4.6 | 4.49 | 0.324 |
| ATP | 7.5 | 76.6 ± 6.2 | 5.47 | 0.327 |
| 8-azaguanine | 2.7 | 18.1 ± 0.7 | 1.62 | 0.260 |
| ARNase | 2.4 | 9.7 ± 2.9 | 1.88 | 0.300 |
| ADNase | 3.7 | 9.0 ± 2.7 | 1.69 | 0.275 |
| Chloramphénicol | 2.6 | 12.5 ± 2.5 | 1.99 | 0.310 |
| 2,4-dinitrophénol | 2.1 | 2.1 ± 0.6 | 0.93 | 0.282 |
Observations clés :
- Stimulateurs (humate de potassium, ATP) :
- Augmentent la longueur des racines, l'activité mitotique et le volume des noyaux.
- Augmentent la teneur en ADN dans les noyaux, ce qui confirme leur rôle dans l'activation de la synthèse des acides nucléiques.
- Inhibiteurs :
- 8-azaguanine et ARNase suppriment la croissance, réduisent l'activité mitotique et diminuent le volume des noyaux.
- ADNase inhibe la synthèse d'ADN, ce qui se reflète sur tous les indicateurs étudiés.
- Chloramphénicol bloque la synthèse des protéines mais n'affecte pas la teneur en ADN.
- 2,4-dinitrophénol arrête presque complètement la mitose et réduit fortement le niveau d'ADN.
- Levée de l'action inhibitrice :
- Le transfert des plantules sur des solutions d'humate de potassium ou d'ATP rétablit partiellement la croissance et l'activité mitotique.
- L'effet le plus important a été observé pour les inhibiteurs de la synthèse d'ARN et d'ADN, et plus faible pour le 2,4-dinitrophénol.
Conclusions
- Les acides humiques et l'ATP stimulent l'activité mitotique des cellules méristématiques, augmentent le volume des noyaux et la teneur en ADN.
- Les inhibiteurs de la synthèse d'ARN, d'ADN et des protéines suppriment la croissance et la division cellulaire. Leur action est partiellement compensée par des substances physiologiquement actives.
- Le 2,4-dinitrophénol, qui perturbe la synthèse d'ATP, a l'effet inhibiteur le plus fort, qui est faiblement atténué par les acides humiques.
Conclusion
Les résultats confirment l'hypothèse du rôle clé des acides humiques et de l'ATP dans l'apport énergétique aux cellules et l'activation de la synthèse des acides nucléiques, ce qui détermine leur influence stimulante sur la croissance des plantes.