Вплив фізіологічно активних форм гумінових і фульвових кислот на специфічну діяльність меристематичних клітин і ріст кукурузи
Вступ
Для розуміння природи стимулюючої дії гумінових і фульвових кислот важливо вивчити їхній вплив на різні фази росту рослин. Оскільки ключовим ростовим процесом є мітоз, пов’язаний із редуплікацією ДНК, це дослідження спрямоване на виявлення кореляції між впливом гумату на ріст рослин і його дією на поділ клітин, функціональний стан ядер та кількість ДНК у них.
Основою роботи стала гіпотеза Л.А. Христєвої, згідно з якою гумінові та фульвові кислоти в іонодисперсному стані посилюють окисно-відновні процеси, підвищують енергетичний потенціал рослини та прискорюють синтез АТФ. Це, у свою чергу, активізує утворення лабільних форм нуклеїнових кислот, що впливає на синтез білків і швидкість ростових процесів.
Методика досліджень
Досліди проводилися на паростках кукурузи у трикратній повторності. Насіння пророщували у чашках Петрі за температури 23–30°C. Після прокльовування їх пересаджували на розчини досліджуваних речовин та інгібіторів:
- Стимулятори: гумат калію (3,1·10⁻⁵ М), АТФ (1,4·10⁻⁵ М).
- Інгібітори:
- Синтезу РНК: 8-азогуанін (10⁻³ М), РНК-аза (1 мг/мл).
- Синтезу ДНК: ДНК-аза (1 мг/мл).
- Синтезу білка: хлорамфенікол (0,0025%).
- Синтезу АТФ: 2,4-динітрофенол (10⁻³ М).
Через 36 годин вимірювали довжину корінців і проводили цитологічні дослідження:
- Визначали мітотичний індекс (число фаз мітозу на 1000 клітин).
- Вимірювали об’єми ядер меристематичних клітин.
- Кількість ДНК у ядрах визначали фотометричним методом.
Результати досліджень
| Варіант | Довжина корінців (см) | Мітотичний індекс (‰) | Об’єм ядер (ум. од.) | ДНК на ядро (ум. од.) |
|---|---|---|---|---|
| Вода (контроль) | 5.0 | 45.4 ± 4.9 | 2.88 | 0.310 |
| Гумат калію | 7.8 | 66.6 ± 4.6 | 4.49 | 0.324 |
| АТФ | 7.5 | 76.6 ± 6.2 | 5.47 | 0.327 |
| 8-азогуанін | 2.7 | 18.1 ± 0.7 | 1.62 | 0.260 |
| РНК-аза | 2.4 | 9.7 ± 2.9 | 1.88 | 0.300 |
| ДНК-аза | 3.7 | 9.0 ± 2.7 | 1.69 | 0.275 |
| Хлорамфенікол | 2.6 | 12.5 ± 2.5 | 1.99 | 0.310 |
| 2,4-динітрофенол | 2.1 | 2.1 ± 0.6 | 0.93 | 0.282 |
Ключові спостереження:
- Стимулятори (гумат калію, АТФ):
- Збільшують довжину корінців, мітотичну активність та об’єм ядер.
- Підвищують вміст ДНК у ядрах, що підтверджує їхню роль у активізації синтезу нуклеїнових кислот.
- Інгібітори:
- 8-азогуанін і РНК-аза пригнічують ріст, знижують мітотичну активність і зменшують об’єм ядер.
- ДНК-аза пригнічує синтез ДНК, що відображається на всіх досліджуваних показниках.
- Хлорамфенікол блокує синтез білка, але не впливає на вміст ДНК.
- 2,4-динітрофенол майже повністю зупиняє мітоз і різко знижує рівень ДНК.
- Зняття інгібуючої дії:
- Пересадка паростків на розчини гумату калію або АТФ частково відновлює ріст і мітотичну активність.
- Найбільший ефект відзначений для інгібіторів синтезу РНК і ДНК, слабкіше — для 2,4-динітрофенолу.
Висновки
- Гумінові кислоти та АТФ стимулюють мітотичну активність меристематичних клітин, збільшують об’єм ядер і вміст ДНК.
- Інгібітори синтезу РНК, ДНК і білка пригнічують ріст і поділ клітин. Їхня дія частково компенсується фізіологічно активними речовинами.
- 2,4-динітрофенол, який порушує синтез АТФ, має найсильнішу інгібуючу дію, яка слабо знімається гуміновими кислотами.
Заключення
Результати підтверджують гіпотезу про ключову роль гумінових кислот і АТФ у енергетичному забезпеченні клітин і активізації синтезу нуклеїнових кислот, що визначає їхній стимулюючий вплив на ріст рослин.