Wpływ fizjologicznie aktywnych substancji na budowę anatomiczną kiełków fasoli mung przy użyciu humianu potasu Agro.Bio

W ostatnich latach w literaturze szeroko odnotowuje się skuteczne działanie fizjologicznie aktywnych substancji na budowę anatomiczną roślin. Pozytywny efekt substancji przyspieszających wzrost polega na tym, że uczestniczą one w regulacji syntezy białek, wpływając na labilne formy kwasów nukleinowych, a przede wszystkim na mRNA.

Procesy wzrostu i morfogenezy są ściśle powiązane ze zmianami zawartości kwasów nukleinowych, ich lokalizacją w komórce oraz stanem w cytoplazmie i jądrze. Powstawaniu struktur komórkowych poprzedza gromadzenie się w tych miejscach kwasów nukleinowych. Ponieważ fizjologicznie aktywne substancje wzmacniają metabolizm kwasów nukleinowych, powinny przyspieszać procesy rozwojowe całego organizmu rośliny.

Istnieją również dane dotyczące wpływu zróżnicowanych inhibitorów na wzrost i rozwój roślin. Działanie 8-azaguaniny — analogu guaniny — przejawia się tym, że wchodzi ona w skład labilnych form RNA, zniekształca matrycę, w wyniku czego produkowane jest białko o zmienionej strukturze. Ponieważ procesy rozwojowe w komórce są ściśle związane z metabolizmem białek, można przypuszczać, że działanie azaguaniny musi koniecznie wpłynąć na budowę anatomiczną roślin.

Inny inhibitor — 2,4-dinitrofenol, znacznie aktywując oddychanie, zaburza fosforylację oksydacyjno-redukcyjną, co wpływa na funkcjonalną aktywność całego organizmu i nie może nie oddziaływać na jego budowę anatomiczną.

Fizjologicznie aktywne substancje zwiększają potencjał energetyczny rośliny, tworzą adenozynotrifosforan (ATP) i dzięki temu sprzyjają regeneracji nukleozydodifosforanów do nukleozydotrifosforanów, co prowadzi do aktywacji syntezy kwasów nukleinowych. W związku z tym do schematu doświadczenia wprowadzono 8-azaguaninę, 2,4-dinitrofenol, ATP i humian potasu.

Cel pracy:

badanie wpływu tych substancji na budowę anatomiczną kiełków fasoli mung oraz zniesienie działania inhibitorów przez substancje stymulujące wzrost.

Metodyka badań

Nasiona moczone były w wodzie, ATP (1,4·10⁻⁵ M), humianie potasu (3,1·10⁻⁵ M), 8-azaguaninie (10⁻⁴ M) i 2,4-dinitrofenolu (10⁻³ M). Po 24 godzinach kiełki z inhibitorów przesadzano na wodę, ATP i humian potasu, co pozwoliło obserwować wpływ wszystkich wymienionych substancji na wzrost i rozwój kiełków, a także efekt zniesienia działania inhibicyjnego.

Badania anatomiczne przeprowadzono na ośmiodniowych kiełkach fasoli mung. Badano liść, łodygę i korzeń. W celu określenia liczby aparatów szparkowych i wielkości komórek zamykających przygotowywano tymczasowe preparaty liści.

Główna część badań została wykonana na stałych preparatach utrwalonych metodą Carnoya i Nawaszyna. Technika prac (od pobrania próbek do otrzymania preparatów) odpowiadała ogólnie przyjętym metodom.

Sekcje materiału parafinowego przygotowywano na mikrotonie sanowym. Grubość sekcji wahała się od 8 do 20 µm w zależności od wielkości komórek.

Ilościowo-anatomiczne badania łodygi i korzenia obejmowały:

• Określenie średnicy całkowitej przekroju i jego powierzchni.
• Stosunek tkanek na przekrojach poprzecznych.

Średnie wartości obliczono na podstawie 10 pomiarów i przeglądu 10 sekcji każdego wariantu (łącznie 100 pomiarów). Sekcje korzenia wykonano u jego podstawy, łodygi — w dolnej części hipokotyla.

Barwienie sekcji przeprowadzono barwnikami:

• Hematoksyliną z eozyną według Heidenhaina.
• Zieleniem metylowym z pironiną według Unny i Bracheta.

Wyniki badań

Różnice w budowie anatomicznej kiełków fasoli mung, hodowanych na różnych podłożach, dotyczą ilościowych proporcji, charakteru rozwoju i stopnia zróżnicowania tkanek łodygi, korzenia i liścia.

Działanie inhibicyjne:

• 8-azaguanina i 2,4-dinitrofenol powodują zaburzenia metabolizmu wewnątrzkomórkowego, obumieranie tkanek okrywających, deformację komórek, zahamowanie kiełkowania nasion i wzrostu kiełków.

Działanie stymulujące:

• ATP i humian potasu zwiększają ogólną grubość i powierzchnię tkanek łodygi i korzenia.
• Przy przesadzaniu kiełków z inhibitorów na ATP lub humian potasu obserwuje się przywrócenie wzrostu i formowanie się tkanek.

Tabela 1. Wpływ substancji na stosunek tkanek łodygi kiełków fasoli mung

Środowisko moczenia nasion	Środowisko przesadzania	Wskaźniki
		Średnica przekroju, µm	Powierzchnia przekroju, mm²	Grubość tkanek wzdłuż promienia, µm	Powierzchnia tkanek, mm²	Całkowita powierzchnia przekroju, % w stosunku do kontroli	Strefa wiązek i parenchymy, % w stosunku do kontroli
Woda	Woda (kontrola)	127.4	0.012	25.8 / 37.9	0.008 / 0.001	100	100
ATP, 1,4·10⁻⁵	ATP, 1,4·10⁻⁵	187.2	0.026	60.1 / 33.5	0.023 / 0.003	216	287
Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	168.8	0.022	52.4 / 32.4	0.020 / 0.002	183	250
8-azaguanina, 10⁻⁴	8-azaguanina, 10⁻⁴	72.0	0.004	16.5 / 24.5	0.0036 / 0.0004	33	45
8-azaguanina, 10⁻⁴	Woda	99.2	0.006	23.8 / 25.7	0.004 / 0.002	50	50
8-azaguanina, 10⁻⁴	ATP, 1,4·10⁻⁵	175.0	0.024	16.1 / 41.4	0.014 / 0.010	200	175
8-azaguanina, 10⁻⁴	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	140.4	0.015	43.2 / 27.0	0.010 / 0.005	125	125
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	2,4-dinitrofenol, 10⁻³	100.9	0.007	20.2 / 30.2	0.006 / 0.001	58	75
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	Woda	109.4	0.009	27.7 / 27.0	0.007 / 0.002	75	87
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	ATP, 1,4·10⁻⁵	172.8	0.022	51.8 / 34.5	0.018 / 0.004	183	225
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	159.8	0.019	48.2 / 31.6	0.016 / 0.003	158	200

Tabela 2. Wpływ substancji na stosunek tkanek korzenia kiełków fasoli mung

Środowisko moczenia nasion	Środowisko przesadzania	Wskaźniki
		Średnica przekroju, µm	Powierzchnia przekroju, mm²	Grubość tkanek wzdłuż promienia, µm	Powierzchnia tkanek, mm²	Całkowita powierzchnia przekroju, % w stosunku do kontroli	Strefa floemowo-ksylematyczna, % w stosunku do kontroli
Woda	Woda (kontrola)	282.5	0.25	46.7 / 94.5	0.17 / 0.08	100	100
ATP, 1,4·10⁻⁵	ATP, 1,4·10⁻⁵	581.4	0.76	179.6 / 111.1	0.65 / 0.11	304	382
Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	439.6	0.61	52.0 / 90.0	0.28 / 0.13	244	282
8-azaguanina, 10⁻⁴	8-azaguanina, 10⁻⁴	201.7	0.13	Brak różnicowania	---	52	---
8-azaguanina, 10⁻⁴	Woda	280.6	0.25	21.5 / 18.8	0.10 / 0.15	100	60
8-azaguanina, 10⁻⁴	ATP, 1,4·10⁻⁵	380.6	0.45	100.0 / 90.0	0.30 / 0.15	180	177
8-azaguanina, 10⁻⁴	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	360.3	0.41	90.0 / 90.1	0.28 / 0.13	164	164
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	2,4-dinitrofenol, 10⁻³	267.3	0.22	39.3 / 94.3	0.10 / 0.12	88	59
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	Woda	280.3	0.24	42.0 / 98.1	0.18 / 0.06	96	105
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	ATP, 1,4·10⁻⁵	390.5	0.48	105.0 / 90.2	0.24 / 0.24	192	141
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	389.3	0.47	104.3 / 90.3	0.22 / 0.25	188	129

Tabela 3. Wpływ substancji na liczbę aparatów szparkowych i wielkość komórek zamykających

Środowisko moczenia nasion	Środowisko przesadzania	Liczba aparatów szparkowych (szt.)	Wielkość komórek zamykających (µm)
Woda	Woda (kontrola)	93.2	25.8
ATP, 1,4·10⁻⁵	ATP, 1,4·10⁻⁵	164.4	60.1
Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	127.0	52.4
8-azaguanina, 10⁻⁴	8-azaguanina, 10⁻⁴	77.6	16.5
8-azaguanina, 10⁻⁴	Woda	87.6	23.8
8-azaguanina, 10⁻⁴	ATP, 1,4·10⁻⁵	140.8	51.8
8-azaguanina, 10⁻⁴	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	120.0	48.2
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	2,4-dinitrofenol, 10⁻³	71.2	20.2
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	Woda	81.2	27.7
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	ATP, 1,4·10⁻⁵	105.2	51.8
2,4-dinitrofenol, 10⁻³	Humian potasu, 3,1·10⁻⁵	102.8	48.2

Wnioski

1. Adenozynotrifosforan i humian potasu Agro.Bio stymulują wzrost i różnicowanie komórek, co znajduje odzwierciedlenie w budowie anatomicznej korzenia, łodygi i liścia kiełków fasoli mung.
2. 8-azaguanina hamuje metabolizm białek, zniekształcając strukturę RNA, co negatywnie wpływa na wzrost i rozmnażanie komórek.
3. 2,4-dinitrofenol hamuje procesy życiowe komórki, zaburzając oddychanie i fosforylację.
4. ATP i humian potasu częściowo znoszą działanie inhibicyjne 8-azaguaniny i 2,4-dinitrofenolu, przywracając potencjał energetyczny i normalizując wzrost komórek.