Wpływ fizjologicznie aktywnych form kwasów humusowych i fulwowych na specyficzną aktywność komórek merystematycznych i wzrost kukurydzy
Wprowadzenie
Aby zrozumieć naturę stymulującego działania kwasów humusowych i fulwowych, ważne jest zbadanie ich wpływu na różne fazy wzrostu roślin. Ponieważ kluczowym procesem wzrostu jest mitoza, związana z replikacją DNA, to badanie ma na celu wykazanie korelacji między wpływem humatu na wzrost roślin a jego oddziaływaniem na podział komórek, funkcjonalny stan jąder oraz ilość DNA w nich.
Podstawą pracy była hipoteza L.A. Christiejewej, zgodnie z którą kwasy humusowe i fulwowe w stanie jonodypersyjnym wzmacniają procesy oksydacyjno-redukcyjne, zwiększają potencjał energetyczny rośliny i przyspieszają syntezę ATP. To z kolei aktywuje tworzenie labilnych form kwasów nukleinowych, co wpływa na syntezę białek i tempo procesów wzrostowych.
Metodyka badań
Doświadczenia przeprowadzono na siewkach kukurydzy w trzykrotnych powtórzeniach. Nasiona kiełkowano w szalkach Petriego w temperaturze 23–30°C. Po skiełkowaniu przesadzano je na roztwory badanych substancji i inhibitorów:
- Stymulatory: humian potasu (3,1·10⁻⁵ M), ATP (1,4·10⁻⁵ M).
- Inhibitory:
- Syntezy RNA: 8-azaguanina (10⁻³ M), RNA-aza (1 mg/ml).
- Syntezy DNA: DNA-aza (1 mg/ml).
- Syntezy białka: chloramfenikol (0,0025%).
- Syntezy ATP: 2,4-dinitrofenol (10⁻³ M).
Po 36 godzinach mierzono długość korzeni i przeprowadzano badania cytologiczne:
- Określano indeks mitotyczny (liczba faz mitozy na 1000 komórek).
- Mierzono objętość jąder komórek merystematycznych.
- Ilość DNA w jądrach określano metodą fotometryczną.
Wyniki badań
| Wariant | Długość korzeni (cm) | Indeks mitotyczny (‰) | Objętość jąder (j.m.) | DNA na jądro (j.m.) |
|---|---|---|---|---|
| Woda (kontrola) | 5.0 | 45.4 ± 4.9 | 2.88 | 0.310 |
| Humian potasu | 7.8 | 66.6 ± 4.6 | 4.49 | 0.324 |
| ATP | 7.5 | 76.6 ± 6.2 | 5.47 | 0.327 |
| 8-azaguanina | 2.7 | 18.1 ± 0.7 | 1.62 | 0.260 |
| RNA-aza | 2.4 | 9.7 ± 2.9 | 1.88 | 0.300 |
| DNA-aza | 3.7 | 9.0 ± 2.7 | 1.69 | 0.275 |
| Chloramfenikol | 2.6 | 12.5 ± 2.5 | 1.99 | 0.310 |
| 2,4-dinitrofenol | 2.1 | 2.1 ± 0.6 | 0.93 | 0.282 |
Kluczowe obserwacje:
- Stymulatory (humian potasu, ATP):
- Zwiększają długość korzeni, aktywność mitotyczną i objętość jąder.
- Zwiększają zawartość DNA w jądrach, co potwierdza ich rolę w aktywacji syntezy kwasów nukleinowych.
- Inhibitory:
- 8-azaguanina i RNA-aza hamują wzrost, zmniejszają aktywność mitotyczną i redukują objętość jąder.
- DNA-aza hamuje syntezę DNA, co wpływa na wszystkie badane wskaźniki.
- Chloramfenikol blokuje syntezę białka, ale nie wpływa na zawartość DNA.
- 2,4-dinitrofenol niemal całkowicie zatrzymuje mitozę i gwałtownie obniża poziom DNA.
- Zniesienie działania hamującego:
- Przesadzenie siewek na roztwory humianu potasu lub ATP częściowo przywraca wzrost i aktywność mitotyczną.
- Największy efekt odnotowano dla inhibitorów syntezy RNA i DNA, słabszy — dla 2,4-dinitrofenolu.
Wnioski
- Kwasy humusowe i ATP stymulują aktywność mitotyczną komórek merystematycznych, zwiększają objętość jąder i zawartość DNA.
- Inhibitory syntezy RNA, DNA i białka hamują wzrost i podział komórek. Ich działanie jest częściowo kompensowane przez fizjologicznie aktywne substancje.
- 2,4-dinitrofenol, zaburzający syntezę ATP, wykazuje najsilniejsze działanie hamujące, które słabo jest znoszone przez kwasy humusowe.
Podsumowanie
Wyniki potwierdzają hipotezę o kluczowej roli kwasów humusowych i ATP w zapewnieniu energii komórkom i aktywacji syntezy kwasów nukleinowych, co determinuje ich stymulujący wpływ na wzrost roślin.