Способ определения функциональной деятельности корневой системы растений
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсиик
Социалистических республик
<,698580 (6)) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120778 (21) 2645215/30-15 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет (51)М. Кл.
А 01 С 7/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 581.111. 2 (088. 8) Опубликовано 25,1179. Бюллетень Н9 4 3
Дата опубликования описания 28,1179 (72) Авторы изобретения
М.Г. Абуталыбов, A. А. Марданов, В.М, Али-заде, П.В.Мельников, Т.С.Ахундова и $.Ø.Àëèåâ
Институт ботаники им.В.Л.Комарова
AH Азербайджанской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ
РАСТЕНИЙ
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к физиологии минерального питания, и может быть использовано для анализа водноионных потоков в модельных системах.
Известны способы оценки поглотительной деятельности корня по убыли раствора иэ среды корнеобитания с помощью потометра. или путем периодического взвешивания (1) и измерения концентрации ионов в среде корнеобитания с помощью ионочувствительных стеклянных электродов (2), или аналитическими методами (3), Известны также способы измерения количества раствора, выделяемого с пасокой, путем автоматической регистрации скорости выделения пасоки (4) и концентрации в ней ионов у декапитированного растения аналитическими методами (5), Недостатками подобных способов исследования количества и концентрации подаваемых в надземные органы ионов минеральных солей является неполная оценка транспортной деятельности корня. Это,обусловлено тем, что функционирование декапитированной корневой системы связано с исчерпанием фондов корня, которое приводит к изменению процесса выделения пасоки во времени после удаления побега.
Известен способ определения поглотительной деятельности корня интактного .растен9я по убыли раствора из среды корнеобитания во времени путем
его периодического взвешивания и по определению концентрации ионов калия и нитрата. в нем с помощью ионочувствительных электродов. Транспорт указанных ионов в ксилемные сосуды корня определяется путеМ анализа насоки декапитированных корней через значительные интервалы времени (1ч) (6).
Недостатком данного способа является то, что отсутствуют одновременные измерения количества раствора и концентрации ионов в пасоке и в среде декапитированного растения, что необходимо для разделения общего поглощения на накопление в корне и подачу в прбег; Измерение общего поглощения до декапитации не характеризует этот процесс после декапитации не производится измерение количества раствора, выделяемого с пасокой, во времени после срезания побега, что не позволяет пблучить полной количественной характеристики водно-ионб 98580 ного транспорта, обусловленного корневым давлением.
При таком способе измерения как количества раствора, так и концентрации в нем ионов производятся через значительные интервалы времени, что делает невозможным получение детальных кинетических характеристик поглотительной и транспортной деятель,ности корня, подробно описывающих процессы.
Цель изобретения — получение более . полной характеристики функциональной деятельности корневой системы и сокращение длительности способа.
Это достигается тем, что у дека.— питированного растения дополнительно измеряют количество раствора и концентрацию ионов в среде .корнеобитания, а об общей деятельности корневой системы суцят по экстраполяции кинетической кривой выделения пасоки в течение б-7 ч после декапитации,,описываемой формулой:
-d. < 2
=А e°, БЬНА+А е +А Е 2 3 суммарный (общий) поток, мкл,мин-4 ., f,%, ь — соответственно первая, 30 вторая и третья составляющие общего потока
I мкл мин
А, А, А — коэффициенты, имеющие размерность потока;
6 — основание натуральных логарифмов;
А,d.,d. †. константы скорости изменения потока соответственно для каждой ,из составляющих; время;
И) — угловая скорость сину- 45 саиды.
Отличием предлагаемого способа является также то, что-измерения количества раствора, подаваемого с пасокой, концентрации .ионов в среде и в пасоке производятся непрерывно.
Ва фиг.1 представлена кривая зависимости потока воды и ионов калия от времени до и после декапитации побега; на фиг.2 показано разложение кинетических кривых выделения воды и калия с пасокой на составляющие.
Способ осуществляют следующим образом. 6О
Растение помещают на электрические весы ВЛК в сосуде, содержащем опытный раствор, для периодического измерения поглощения раствора корневой системой. Измерения производят с частотой до одного отсчета н 510 мин. Регистрация концентрации ионов калия в среде корнеобитания осуществляется на самопищущем потенциометре КСП-4, включенном через милливольтметр рН-121, путем измерения электродвижущей силы электродной системы-стандартный электрод сравнения и стеклянный К вЂ” чувствительный электрод. Точность измерения
ЭДС вЂ” 1 мВ, что составляет в данном диапазоне концентрации калия 0,05 мМ (3-4% от средней концентрации растнора). Процолжая эти измерения, через 3 ч после начала эксперимента растение декапитируют. На пенек надевают тонкую резиновую втулку с
П-образно изогнутым стеклянным капилляром так,что основание капилляра плотно прилегает к поверхности среза.
Измерения количества раствора, выделяемого с пасокой, проводят подсчетом капель во времени, импульсы тока, возникающие в цепи при замыкании электродов падающей каплей, регистрируются через усилитель И-37 на ленте самописца Н-37. Объем капли пасоки составляет 0,09 мл, частота замыкания электродов — порядка 1 капля за 5 мин. Регистрацию концентрации ионов калия в пасоке осуществляют на самопищущем потенциометре
КОП-4, включенном через милливольтметр рН-121, путем измерения ЭДС электродной системы — стандартный электрод сравнения и К вЂ” чувстви+ тельный точечный электрод (микро) осадочного типа (7).Точность измерения ЭДС 1 мВ, что составляет в даНном диапазоне концентрации К + в пасоке 2 мИ (5% от средней концентрации в пасок е), Данный способ измерения проверен в экспериментах с 4-недельными растениями подсолнечника, выращенными на 1/4 питательного раствора Хогланда-Арнова в факторостатных условиях, В процессе эксперимента устанавливают объем поглощенной растением воды и динамику концентрации ионов калия в среде корнеобитания до и после срезания побега, а также определяют количество выделившейся пасоки и концентрацию в ней ионов калия, На фиг.1 представлена зависимость скорости поглощения и выделения с пасокой воды и ионов калия от времени до и после декапитации соответственно. Кривая 1 выражает зависимость скорости поглощения от времени до декапитации побега, кривая 2 — то же после декапитации побега, кривая 3 зависимость скорости выделения их с пасокой от времени после декапитации побега.
Кинетический анализ процесса выделения пасоки показывает, что скорость выделения воды и калия с пасокой в
698580 течение первых F -7 ч после декапитации побега — K сла "ается как сумма трех потоков (f<, Гг, f >) и описывается следующим выражейием:
-А,, -d. 4 -d
=Аде, з1 ь д, . Ае 5
Ь ь где — c уммар ный (общий ) поток воды с пасокой, мкл мин 1; )0 — соответственно первая, з вторая и третья составля:ощие общего потока, -1. . мкл. мин
Д Д А — коэффициенты, имеющие
1> 2 3 размерность потока;
Формула изобретения — время;
UU — угловая скорость синусоиды, Минус в показателе степени указывает на нисходящий характер кривой.
Метод определения начального потока пасоки по экстраполяции кинетической кривой позволяет рассчитать скорость стационарного процесса выделения воды и калия в ко .лемные сосуды интактного растении.
На фиг.2 показана последовательная З5 операция разложения кинетической кривой общего .потока воды с пасокой на составляющие, Кружки — экспериментальные данные, сплощные линии — теоретические кривые общего потока f =, 40
= f g + f > (А), его составляющих f > (Б) и f 2 (В) (A — прямые, Б и В— полулогарифмические координаты) . .Сравнение кинетических кривых потоков до и после декапитадии побе- 45
ra позволяет количественно оценить вклад корневого давления в радиальный транспорт воды и ионов калия в корне интактного растения (по разнице между общим поглощением и величиной, определяемой по экстраполяции кинетической кривой. выделения пасоки) и таким образом, разделить обдее поглощение растением на накопление в корне и подачу в побег.
Исполь зов ание предложенного способа оценки поглощающей и транспортной де ят ельнбс тй к орн ев ой системы растения обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность получения детальных кинетических характеристик, позволяющих одновременно определить общее поглощение воды и ионов минеральных солей, накопление их в корне и подачу в побег интактного растения. — время;
Источники информации, и ринятые во внимание-при экспертизе
1. Трубецков а О. М. Исследовани я над поступлением воды и минеральных еств в растение. —:уч. эап. МГУ.
Биология,1935,вып.4, с,2782. Максимов Г.Б. и др. Применение ион носелективных электродов для иэуости чения поглотительной деятельнос
- Физиолок орневой системы растений,гия растений,1974,т.2l,âûï. .1 с.21)218, .
3, Колосов И.И. Поглотительная деятельность корневых систем растений. - М,, AH СССР, 1962. е — основание натуральных логарифмов; д А d, — константы скорости из2i менения потока соответственно для каждой из составляющих;
Способ определения функциональной деятЕльности корневой системы растений, включающий измерение во времени количества раствора и концентрации ионов в среде корнеобитания интактного растения для установления поглотительной деятельности корневой системы растений и измерение количества раствора и концентраций ионов выделяемого с пасокой у декапитированного растения для установления транспортной деятельности корневой систем1,,о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью получения более полной характеристики функциональной деятельности корневой системы и сокращения сроков определения, у декапитированного растения дополнительно измеряют количество раствора и концентрацию ионов в среде корнеобитания, а об обшей деятельности корневой системы судят по экстраполяции кйнетической кривой выделения пасоки в течение 6-7 ч после декапитации, описываемой формулой:
-d. 4 -з. .% =А1е ° ЙииА+А е. A e, г з
- 1„, %2 где у — суммарный (общий) поток воды с пасо-1 кой, мкл мин
1 — соответственно первая, 1 г вторая и третья составляющие общего по. тока, мкл- мин - ; д д А коэффициенты имеющие размерность потока;
6 — Основание натуральных логарифмов; с(.„ Ch А — константы скорости ь изменения потока соответственно для каждой из составляющих; 1> — угловая скорость синусоиды.
698580
<>> (wg
Заказ 7091/4
755 Подписное
4. Гунар И.И. и Паничкин Л.А.
Водно-ионные потоки и передача возбуждения у растений. — .Известия
ТСХА, 1069,вып.4,с.3-13.
5. Сабинин Д.A. Принципы и методика изучения .минерального состава пасоки.-Бюллет.отдел.земледел.
ГИОА, 1928, 9 15 °
6. Ь.S,Кelday and D,У.F Bouling.
The Effecf of Cycloheximide or к+ як кЮ мин
Uptake and Transport of gous by
Sunflower Roots. Апп Bot, 1975, 39, 1023-1027.
7. Хитров Ю.А, и Воробьев Л,Н.
Определение активности ионов калия в цитоплаэме и вакуоли клеток Nite1Ip< К+ — чувствительным микроэлектродом нового типа. Физиология растений,1971 т.18,вып.5,с.1063-1074.
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4
