Влияние физиологически активных форм гуминовых и фульвовых кислот на специфическую деятельность меристематических клеток и рост кукурузы
Введение
Для понимания природы стимулирующего действия гуминовых и фульвовых кислот важно изучить их влияние на различные фазы роста растений. Поскольку ключевым ростовым процессом является митоз, связанный с редупликацией ДНК, данное исследование направлено на выявление корреляции между влиянием гумата на рост растений и его воздействием на деление клеток, функциональное состояние ядер и количество ДНК в них.
Основой работы стала гипотеза Л.А. Христевой, согласно которой гуминовые и фульвовые кислоты в ионодисперсном состоянии усиливают окислительно-восстановительные процессы, повышают энергетический потенциал растения и ускоряют синтез АТФ. Это, в свою очередь, активирует образование лабильных форм нуклеиновых кислот, что влияет на синтез белков и скорость ростовых процессов.
Методика исследований
Опыты проводились на проростках кукурузы в трехкратной повторности. Семена проращивали в чашках Петри при температуре 23–30°C. После наклевывания их пересаживали на растворы изучаемых веществ и ингибиторов:
- Стимуляторы: гумат калия (3,1·10⁻⁵ М), АТФ (1,4·10⁻⁵ М).
- Ингибиторы:
- Синтеза РНК: 8-азогуанин (10⁻³ М), РНК-аза (1 мг/мл).
- Синтеза ДНК: ДНК-аза (1 мг/мл).
- Синтеза белка: хлорамфеникол (0,0025%).
- Синтеза АТФ: 2,4-динитрофенол (10⁻³ М).
Через 36 часов измеряли длину корешков и проводили цитологические исследования:
- Определяли митотический индекс (число фаз митоза на 1000 клеток).
- Измеряли объемы ядер меристематических клеток.
- Количество ДНК в ядрах определяли фотометрическим методом.
Результаты исследований
| Вариант | Длина корешков (см) | Митотический индекс (‰) | Объем ядер (усл. ед.) | ДНК на ядро (усл. ед.) |
|---|---|---|---|---|
| Вода (контроль) | 5.0 | 45.4 ± 4.9 | 2.88 | 0.310 |
| Гумат калия | 7.8 | 66.6 ± 4.6 | 4.49 | 0.324 |
| АТФ | 7.5 | 76.6 ± 6.2 | 5.47 | 0.327 |
| 8-азогуанин | 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 |
| Хлорамфеникол | 2.6 | 12.5 ± 2.5 | 1.99 | 0.310 |
| 2,4-динитрофенол | 2.1 | 2.1 ± 0.6 | 0.93 | 0.282 |
Ключевые наблюдения:
- Стимуляторы (гумат калия, АТФ):
- Увеличивают длину корешков, митотическую активность и объем ядер.
- Повышают содержание ДНК в ядрах, что подтверждает их роль в активации синтеза нуклеиновых кислот.
- Ингибиторы:
- 8-азогуанин и РНК-аза подавляют рост, снижают митотическую активность и уменьшают объем ядер.
- ДНК-аза угнетает синтез ДНК, что отражается на всех изучаемых показателях.
- Хлорамфеникол блокирует синтез белка, но не влияет на содержание ДНК.
- 2,4-динитрофенол почти полностью останавливает митоз и резко снижает уровень ДНК.
- Снятие ингибирующего действия:
- Пересадка проростков на растворы гумата калия или АТФ частично восстанавливает рост и митотическую активность.
- Наибольший эффект отмечен для ингибиторов синтеза РНК и ДНК, слабее — для 2,4-динитрофенола.
Выводы
- Гуминовые кислоты и АТФ стимулируют митотическую активность меристематических клеток, увеличивают объем ядер и содержание ДНК.
- Ингибиторы синтеза РНК, ДНК и белка подавляют рост и деление клеток. Их действие частично компенсируется физиологически активными веществами.
- 2,4-динитрофенол, нарушающий синтез АТФ, оказывает наиболее сильное ингибирующее действие, которое слабо снимается гуминовыми кислотами.
Заключение
Результаты подтверждают гипотезу о ключевой роли гуминовых кислот и АТФ в энергетическом обеспечении клеток и активации синтеза нуклеиновых кислот, что определяет их стимулирующее влияние на рост растений.