Анализ влияния постоянного магнитного поля на развитие и солеустойчивость проростков овса (Avena sativa L.)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно - исследовательский радиофизический институт (ФГНУ НИРФИ), г. Нижний Новгород

Анализ влияния постоянного магнитного поля на развитие и солеустойчивость проростков овса (Avena sativa L.)

Савельев В.Ю

Сухов В.С

Каменский Г.Г

Шемагин В.А.

В работе исследовано влияние обработки постоянным магнитным полем (0.1 Тл, 1 и 24 ч) на вероятность прорастания корней и стеблей у семян овса (Avena sativa L.), а также исследована скорость роста и солеустойчивость развившихся из облученных семян проростков. Показано, что магнитное поле увеличивало вероятность прорастания корней и стеблей у сухих семян и снижало его у семян смоченных водой. Скорость роста и солеустойчивость проростков возрастали во всех вариантах эксперимента.

В настоящее время можно считать доказанным тот факт, что постоянные и переменные магнитные поля (МП) могут влиять на состояние живых объектов и, в частности, растений [1]. Так в ряде работ показано, что действие МП способно изменять всхожесть семян [2, 3], модулировать скорость роста побегов и корней [2 - 5], влиять на генную экспрессию [6], оказывать влияние на процессы фотосинтеза и содержание ряда пигментов [7], усиливать процессы перекисного окисления липидов и менять активность ферментов антиоксидантной системы [8], ускорять регенеративные процессы [9], увеличивать поглощение воды семенами [10] и т.д.

В то же время, обширный фактический материал, имеющийся в литературе, является достаточно противоречивым. Так данные разных работ различаются не только в отношении величины, но и направления ответов [4, 11], вследствие чего вопрос о характере влиянии МП на растительные организмы остается по-прежнему актуальным. В частности, остается неясным, насколько тесно индуцированный МП ответ связан с состоянием семян при обработке; слабо исследованным (имеются лишь отдельные работы, например [12]) является также вопрос о влиянии МП на устойчивость растений к действию стресс-факторов.

На основании изложенного, целью настоящей работы является изучение влияния обработки семян (в сухом и увлажненном состоянии) постоянным МП на вероятность прорастания, скорость роста и устойчивость развивающихся из них растений к действию стресс-факторов (на примере солеустойчивости).

магнитный поле овес проросток

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования служили семена овса (Avena sativa L.), которые проращивали в чашках Петри (по 50 семян) на фильтровальной бумаге и дистиллированной воде при температуре 23 - 260С.

Обработка МП осуществлялась с использованием двух постоянных магнитов, укрепленных разноименными полюсами друг к другу. Величина индукции магнитного поля в межполюсном зазоре составляла 0.1 Т.

Было выполнено 2 серии экспериментов. В 1-й серии в постоянное МП помещали чашки Петри с сухими семенами овса. После действия МП (экспозиция 1 и 24 ч), обработанные семена заливали дистиллированной водой. Во 2-й серии в постоянное МП (экспозиция 1 и 24 ч) помещали семена, непосредственно перед экспериментом залитые водой (влажные семена). Контролем во всех опытах служили семена овса не обработанные МП.

У прорастающих семян определяли итоговую долю семян (Pmax), с проросшими корнями (PmaxR) и стеблями (PmaxS). Кроме того, у появившихся проростков каждые сутки оценивали длину стеблей (L). Общее длительность эксперимента составляла 9 суток.

Для оценки солеустойчивости 9-суточные проростки помещали в насыщенные раствор NaCl (система, состоящая из соли и дистиллированной воды), после чего каждые 10 мин оценивали количество проростков, потерявших тургор. Последние выводили из эксперимента и помещали в дистиллированную воду. Максимальная длительность экспозиции в солевом растворе составляла 2 ч, после чего все оставшиеся растения погружали в дистиллированную воду. Для оценки солеустойчивости использовали такие показатели, как время экспозиции в солевом растворе, за которое 50% проростков теряют тургор (LD50), доля проростков, сохранивших тургор (R) после 2-часовой экспозиции в растворе NaCl (R2) и через сутки после эксперимента (R24).

В ходе исследования влияния постоянного МП на прорастание семян использовали по 100 - 150 семян овса. При изучении динамики роста и оценке солеустойчивости использовали по 10 - 15 проростков. Результаты обрабатывали с использованием t-критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В контрольной серии экспериментов было показано, что при отсутствии действия МП доля семян с проросшими корнями (PmaxR) и стеблями (PmaxS) составляла 62 ± 3 и 44 ± 3 %, соответственно.

МП на процесс прорастания корней у семян овса показало, что в условия действия на сухие семена (Рис. 1а) МП вызывает достоверное возрастание PmaxR у обработанных семян при часовой экспозиции и недостоверную тенденцию к возрастанию при экспозиции 24 ч. При обработке МП влажных семян наблюдался противоположенный эффект (Рис. 1а). Так часовое облучение МП приводило к достоверному уменьшению PmaxR, причем эта тенденция к снижению сохранялась (в менее выраженной форме) и при 24-часовом действии поля. Близкие зависимости наблюдались у сухих и влажных семян и при изучении действия постоянного МП на прорастание стеблей (Рис. 1б).

Исследование влияния обработки семян постоянным МП на длину стеблей проростков показало (Рис.2), что во всех вариантах эксперимента (сухие и влажные семена, 1- и 24-часовая экспозиция) наблюдалось повышение L по отношению к контролю.

При исследовании влияния обработки семян овса постоянным МП на солеустойчивость проростков было показано, что достоверное изменение (повышение) LD50 развивалось только в случае действия МП на влажные семена и часовой экспозиции (Рис. 3а). В остальных вариантах эксперимента достоверных изменений этого показателя не наблюдалось. Иная картина наблюдалась при исследовании R2 и R24, когда повышение обоих показателей по отношению к контролю происходило во всех исследованных группах (Рис. 3б), причем в случае R24 оно имело достоверный характер.

Полученные результаты показывают, что направление и величина одной группы ответов семян на обработку постоянным МП (долю семян с проросшими корнями и побегами, LD50) зависели от состояния семян (сухие или влажные) и длительности экспозиции в МП (1 час или 24 часа). В то же время, для ответов другой группы (длина побега, R2 и R24) такая зависимость не была обнаружена. Таким образом, изменяющиеся под действием МП показатели роста, развития и устойчивости растений могут быть разделены на однозначно изменяющиеся («устойчивые» ответы) и неоднозначно изменяющиеся («неустойчивые» ответы). Возможно, последние ответственны за большую вариабельность ответов, вызванных МП [1], что необходимо учитывать при планировании и постановке экспериментов.

ВЫВОДЫ

1. Доля семян с проросшими корнями и побегами и их устойчивость к действию насыщенного раствора соли зависит как от состояния семян (влажные или сухие), так и от времени экспозиции в МП.

2. Длина побега и число растений, сохранивших тургор после обработки насыщенным раствором соли, не зависит ни от начального состояния семян (влажные или сухие), ни от времени экспозиции в МП.

3. Исследованные показатели могут быть разделены на однозначно и неоднозначно изменяющиеся под действием МП.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бинги В.Н., Савин А.В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // Успехи физических наук. 2003. Т. 173, № 3. С. 265 - 300.

2. Aksenov SI, Grunina TIu, Goriachev SN. Characteristics of low frequency magnetic field effect on swelling of wheat seeds at various stages // Biofizika. 2001 V. 46. P.1127-32.

3. Aladjadjiyan A. Study of the influence of magnetic field on some biological characteristics of Zea mais // J. of Central European Agriculture. 2002. V. 3. P. 89 94.

4. Racuciu M., Calugaru G.H., Creanga D..E. Static magnetic field influence on some plant growth // Rom. Journ. Phys. 2006. V. 51. P. 245-251.

5. Fischer G., Tausz M., Kock M., Grill D. Effects of weak 16 3/2 Hz magnetic fields on growth parameters of young sunflower and wheat seedlings // Bioelectromagnetics. 2004. V. 25. P. 638-641.

6. Paul A.-L., Ferl R.J., Meisel M.V. High magnetic field induced changes of gene expression in Arabidopsis // BioMagn. Res. Technol. 2006. V. 4 (7)

7. Yano A., Ohashi Y., Hirasaki T., Fujiwara K. Effects of a 60 Hz magnetic field on photosynthetic CO2 uptake and early growth of radish seedlings // Bioelectromagnetics. 2004. V. 25. P. 572-581.

8. Sahebjamei H., Abdolmaleki P., Ghanati F. Effects of magnetic field on the antioxidant enzyme activities of suspension-cultured tobacco cells // Bioelectromagnetics. 2006. V. 28. P. 42 - 47.

9. Atak C., Emirolu O., Alikamanolu S., Rzakoulieva A. Stimulation of regeneration by magnetic field in soybean ( Glycine max L. Merrill) tissue cultures J. Cell Mol. Biol. 2003. V. 2. P. 113-119.

10. Reina F.G., Pascual L.A., Fundora I.A. Influence of a stationary magnetic field on water relations in lettuce seeds. Part II: experimental results // Bioelectromagnetics. 2001. V. 22. P. 596 - 602.

11. Belova N.A., Lednev V.V. Activation and inhibition of the gravitropic response in the flax stem segments exposed to the permanent magnetic field with magnetic density ranging from 0 to 350 microT // Biofizika. 2001. V. 46. P. 118-121.

12. Xia L., Guo J. Effect of magnetic field on peroxidase activation and isozyme in Leymus chinensis // Ying Yong Sheng Tai Xue Bao. 2000. V. 11. P. 699-702.

Размещено на Allbest.ur