Вплив гумінової та фульвової кислоти та pH на анатомічну будову зародкового корінця яблуні під час стратифікації
У період стратифікації насіння у зародку відбуваються найскладніші біохімічні, фізіологічні, структурні та інші перетворення, які впливають на проростання, подальше зростання та розвиток рослини.
На комплекс процесів, що відбуваються в насінні, впливають фізіологічно активні речовини. Одними з таких речовин, як показали багато досліджень, є гумінова та фульвова кислоти. Розчинні у воді гумінові речовини в анаеробних умовах сприяють проростанню насіння. Навіть старі насінини, які в звичайних умовах не проростали, під впливом гумінових речовин набували схожості. Це спонукало нас провести вивчення впливу гумінової кислоти на анатомічну будову зародка насіння яблуні за різної реакції середовища в процесі стратифікації.
Це питання до теперішнього часу вивчене недостатньо.
Методика дослідження
У досліді використовували насіння дикої яблуні (Malus silvestris), отримане з Новомосковського лісгоспу Дніпропетровської області та зібране з материнських дерев початку четвертого вікового періоду. Плоди відбирали з західної та південно-західної сторони верхніх частин крони у стадії, близькій до повної біологічної стиглості, однієї величини з середньою вагою 43–46 г.
Після вилучення з плодів насіння розділяли на три фракції. Для стратифікації та подальших досліджень були використані ретельно відібрані насінини тільки великої фракції, які відрізнялися великою однорідністю за формою та забарвленням. Насіння характеризувалося такими середніми показниками: вага 1000 шт. — 34,66 г; довжина — 8,6 мм; ширина — 4,9 мм; товщина — 2,3 мм.
Стратифікували насіння у промитому та прокаленому піску у поліетиленових мішечках. У момент закладання насіння на стратифікацію у мішечки був внесений розчин гумату калію Agro.Bio певного pH та концентрації. Гумат вносили у вигляді віддіалізованого гумату калію у концентраціях 0,001%, 0,01%, 0,1% та 0,5% при pH середовища 4,94; 5,91; 6,98 та 8,04 на буферній суміші Серенсена III. Контроль — усі значення pH середовища без гумінової кислоти.
У холодильній установці протягом 70 днів стратифікації підтримували температуру +5°C, потім її знизили до +1°C, і такий режим зберігали до кінця стратифікації. На 122-й день стратифікації для визначення енергії проростання насіння були висіяні на фільтрувальному папері у чашках Петрі, а для вивчення інтенсивності росту — у вегетаційні судини ґрунтової культури.
Для анатомічного дослідження на 70-й та 90-й день стратифікації відбирали насіння яблуні по 10 шт. з кожного варіанту, очищали від покривів до сімядолей та фіксували у суміші Навашина. Фіксація матеріалу, промивання, проведення його через серію спиртів та проміжну рідину, залиття у парафін, різання на мікротомі та наклеювання зрізів на скло здійснювалися за загальноприйнятою методикою. Середня товщина отриманих зрізів — 5–7 мкм. Забарвлення препаратів проводили гематоксиліном та водним розчином еозину за методом Ганзіна з подальшим залиттям у полістирол.
У серіях поперечних зрізів, зроблених на 70-й та 90-й день стратифікації насіння, проводили виміри тканин зародкового корінця та клітин за довжиною та шириною біля основи корінця при збільшенні в 300 разів за методикою Юрцева. Числові значення анатомічних змін є середньою величиною з 50 вимірів.
Результати досліджень
При вивченні впливу гумінової та фульвової кислоти на анатомічну будову зародкового корінця яблуні значний інтерес становить виявлення ступеня диференціації тканин і, перш за все, первинної флоеми та ксилеми, які забезпечують транспорт синтезованих органічних речовин та мінеральних сполук. Крім того, важливо було дослідити вплив гумату калію Agro.Bio на розміри клітин.
Про ступінь диференціації тканин під впливом гумінових та фульвових кислот у літературі є лише окремі повідомлення. Вплив же гумінових та фульвових кислот на розміри клітин показано у дослідженнях низки авторів. Анатомічна будова коренів, стебел та листків томатів, цукрового буряка та ярої пшениці показує, що гумінові та фульвові кислоти найбільше впливають на кореневу систему, потім на листок і, нарешті, на стебло. У цих дослідах гумінові та фульвові кислоти збільшували довжину клітин кори кореня на 78–180%.
Розчинні у воді гумінові речовини при безпосередньому контакті з тканиною коренів Sinapis alba викликають бурхливий поділ клітин, а також впливають на їх подовження.
Наші дослідження впливу гумінової та фульвової кислоти за різних значень pH середовища на розміри паренхімних клітин та диференціацію центрального циліндра зародкового корінця насіння яблуні виявили загальну закономірність збільшення розмірів клітин під їх впливом (таблиця 1). Подовження клітин має місце в епіблемі, екзодермі, паренхімі первинної кори, ендодермі, перициклі та в центральному циліндрі зародкового корінця. Найбільші розміри паренхімних клітин первинної кори та центрального циліндра встановлені при концентрації гумінової кислоти 0,1% та 0,01% та pH середовища 6,98. Великий вплив гумінова та фульвова кислота справила також на диференціацію клітин центрального циліндра.
| Концентрація гумінової та фульвової кислоти, % | Клітини паренхіми первинної кори, мкм | Клітини паренхіми центрального циліндра, мкм | Диференціація в центральному циліндрі | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 70-й день Довжина | 90-й день Ширина | 70-й день Довжина | 90-й день Ширина | 70-й день | 90-й день | ||
| pH 4,94 | |||||||
| Контроль (без гумінової кислоти) | 20 | 20 | 23 | 23 | Немає | Немає | |
| 0,001 | 23 | 23 | 27 | 24 | Немає | Немає | |
| 0,01 | 30 | 27 | 33 | 20 | Немає | Немає | |
| 0,1 | 35 | 26 | 37 | 25 | Немає | Намічається | |
| 0,5 | 36 | 30 | 27 | 27 | Деформація клітин | Деформація клітин | |
| pH 5,91 | |||||||
| Контроль (без гумінової кислоти) | 20 | 19 | 23 | 23 | Немає | Немає | |
| 0,001 | 23 | 23 | 27 | 24 | Немає | Немає | |
| 0,01 | 30 | 27 | 33 | 20 | Немає | Намічається | |
| 0,1 | 35 | 26 | 37 | 25 | Немає | Намічається | |
| 0,5 | 36 | 30 | 27 | 27 | Деформація клітин | Деформація клітин | |
| pH 6,98 | |||||||
| Контроль (без гумінової кислоти) | 20 | 19 | 26 | 25 | Немає | Немає | |
| 0,001 | 26 | 25 | 33 | 30 | Немає | Намічається | |
| 0,01 | 30 | 27 | 36 | 30 | Немає | Є | |
| 0,1 | 39 | 30 | 40 | 32 | Намічається | Є | |
| 0,5 | 40 | 24 | 30 | 27 | Деформація клітин | Деформація клітин | |
| pH 8,04 | |||||||
| Контроль (без гумінової кислоти) | 19 | 19 | 25 | 24 | Немає | Немає | |
| 0,001 | 25 | 24 | 30 | 29 | Немає | Намічається | |
| 0,01 | 27 | 24 | 33 | 24 | Немає | Намічається | |
| 0,1 | 33 | 27 | 35 | 29 | Намічається | Є | |
| 0,5 | 36 | 24 | 27 | 24 | Деформація клітин | Деформація клітин | |
Підкислення та підлужнення середовища, а також зниження концентрації гумінової та фульвової кислоти впливають на розвиток клітин менш сприятливо. Концентрація гумінової кислоти 0,5% є явно високою та призводить до патологічних змін клітин: у багатьох випадках спостерігаються їх деформація, зміна структури або надмірне витягування.
Немалу вагу для підвищення енергії проростання насіння, а також росту саджанців мають ступінь диференціації та розвиток первинної ксилеми та флоеми. Експериментальні дані свідчать про досить значне збільшення площ провідних тканин зародкового корінця яблуні та їх диференціації під впливом гумінової та фульвової кислоти (таблиця 2). Енергія формування первинної флоеми та ксилеми різна залежно від умов стратифікації. Так, на 70-й день площа первинної флоеми та ксилеми від загальної площі зрізу становить: без гумінової кислоти — 3,7–6,3% (за різних показників pH середовища), а з гуміновою кислотою — 5,4–13,6%; на 90-й день — відповідно 8,4–14% та 12–23,8%.
Найвищий ступінь диференціації первинної флоеми та ксилеми спостерігався при концентрації гумінової кислоти 0,1–0,01% та pH середовища 6,98.
Співставлення анатомічних даних, енергії проростання та, як показали подальші дослідження, подальшої швидкості росту саджанців привело нас до переконання, що ступінь диференціації провідних тканин є, як і біохімічні зміни, важливим показником підготовленості насіння до проростання.
| Концентрація гумінової кислоти, % | Площа тканин, тис. мкм² | Від загальної площі зрізу, % | ||
|---|---|---|---|---|
| Первинної кори | Флоеми та ксилеми | 70-й день | 90-й день | |
| pH 4,94 | ||||
| Контроль (без гумінової кислоти) | 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 | ||||
| Контроль (без гумінової кислоти) | 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 | --- | --- | Деформація клітин | --- |
| pH 6,98 | ||||
| Контроль (без гумінової кислоти) | 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 | --- | --- |
| Примітка. За всіх значень pH радіус зрізу дорівнював 450±5,3 мкм, загальна площа — 635,8±15 тис. мкм², точність досліду — 0,47. | ||||
Висновки
- Гумінові та фульвові кислоти суттєво впливають на анатомічну будову зародкового корінця насіння лісової яблуні в процесі стратифікації. Вони прискорюють ступінь диференціації провідних тканин та збільшують розміри клітин. Оптимальну дію мають 0,1%- та 0,01%-ні розчини гумату калію Agro.Bio при pH середовища 6,98.
- Важливим показником підготовленості насіння до проростання є ступінь диференціації провідних тканин, що обумовлює енергію проростання та подальший ріст саджанців.