Способ определения функциональной деятельности корневой системы растений

Союз Советсиик Социвлистических Республик) Заявлено 120778 (2) 2645215/30-15рисоедииеиивм заявки Мо сударственнцй комите СССР о делам изобретений и открцтнй(23) Приоритет убликевано 25,1179. Бюллетень Мо 4 та опубликования описания 28,11.79 81, 111. 2088,8) А.Марданов, В,М Т,С.Ахундова и ли-з аде, Ш,Алиев ыбов, ьнико М.ГАбут П,В.Мте И ститут ботаники им.В.Л,Комарова АН Азербайджанской ССР 1) Заявител(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫРАСТЕНИЙ О 5 Изобретение относится к областисельского хозяйства, а именно к Физиологии минерального питания, и можетбыть использовано для анализа водноионных потоков в модельных системах,Известны способы оценки поглотительной деятельности корня по убылираствора иэ среды корнеобитания спомощью потометра. или путем периодического взвешивания 1 и измерения концентрации ионов в среде корнеобитания с помощью ионочувствительных стеклянных электродов (21, илианалитическими методами 31,Известны также способы измерения 1количества раствора, выделяемого спасокой, путем автоматической регистрации скорости выделения пасоки41 и концентрации в ней ионов у декапитированного растения аналитическими методами 5.Недостатками подобных способовисследования количества и концентрации подаваемых в надземные органыионов минеральных солей являетсянеполная оценка транспортной деятельности корня. Это,обусловлено тем,что Функционирование декапитированной корневой системы связано с исчерпанием Фондов корня, которое приенению процесса выделения емени после даления поводит к иэмпасоки во вр Убега.Известен способ определения поглотительной деятельности корня интактного растен 1 тя 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 анализадекапитированных корней через значительные интервалы времени (1 ч) 61,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 пода чу 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 позврлвйт пблучить полной коли,чественной характеристики водно"ионного транспорта, обусловленного корневым давлением,При таком способе измерения какколичества раствора, так и концентрации н нем ионов производятся через значительные интервалы времени,что делает невозможным получениедетальных кинетических характеристикпоглотительной и транспортной деятель.,ности корня, подробно описывающихпроцессы.Цель изобретения - получение болееполной характеристики функциональнойдеятельности корневой системы и сокращение длительности способа.Это достигается тем, что у дека. -питированного растения дополнительноизмеряют количество раствора и концентрацию нанон н среде корнеобитания,а об общей деятельности корненойсистемы суцят по экстраполяции кинетической кривой выделения пасокив течение бч после декапитации,-д.1 ге "увщ+д Р. г +г зсуммарный общий) поток, мкл мин ф;Х,%, 1 - соответственно первая, 30вторая и третья составляющие общего потокамкл минА, А , А- коэффициенты, имеющиеразмерность потока;б - основание натуральныхлогарифмов;4.,4.,с в . константы скоростиизменения потока соответстненно для каждой,из составляющих;время 1Ю - угловая скорость синусаиды.Отличием предлагаемого способа является также то, что.измерения количества раствора, подаваемого с пасокой, концентрации .ионов в среде и в пасоке производятся непрерывно.На 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, 6 ОРастение 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 концентрацииионов калия н среде корнеобитанияосуществляется на самопищущем потенциометре КСП, включенном черезмиллинольтметр рН, путем измерения электродвижущей силы электродной системы-стандартный электродсравнения и стеклянный К - чувствительный электрод. Точность измеренияЭДС - 1 мВ, что составляет в данномдиапазоне концентрации калия 0,05 мМ(3-4 от средней концентрации растнора). Процолжая эти измерения, через 3 ч после начала экспериментарастение декапитируют, На пенек надевают тонкую резиновую втулку сП-образно изогнутым стеклянным капилляром так,что основание капилляраплотно прилегает к поверхности среза,Измерения количества раствора, выделяемого с пасокой, проводят подсчетомкапель во времени, импульсы тока,возникающие в цепи при замыканииэлектродов падающей каплей, регистрируются через усилитель Иналенте самописца Н, Объем каплипасоки составляет 0,09 мл, частотазамыкания электродов - порядка 1 капля за 5 мин, Регистрацию концентрации ионов калия в пасаке осуществляют на самапищущем потенциометреКОП, включенном через милливольтметр рН, путем измерения ЭДСэлектродной системы - стандартныйэлектрод сравнения и К - 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 концентрациив пасоке),Данный способ измерения проверенн экспериментах с 4-недельными растениями подсолнечника, выращеннымина 1/4 питательного раствора Хогланда-Арнова и факторостатных условиях,В процессе эксперимента устанавливают объем поглощенной растениемводы и динамику концентрации ионовкалия в среде карнеобитания до ипосле срезания побега, а также определяют количество выделившейся пасоки и концентрацию в ней ионов калия,На фиг.1 представлена зависимостьскорости поглощения и выделения спасокой воды и ионов калия от временидо и после декапитации соответственно. Кривая 1 выражает занисимостьскорости поглощения от времени додекапитации побега, кривая 2 - то жепосле декапитации побега, кривая 3зависимость скорости выделения ихс пасокой от времени после декапитации побега.Кинетический анализ процесса выделения пасоки показывает, что скоростьвыделения воды и калия с пасокой втечение первых Г / ч после декапитации побега - гсла"ается как сумма трех потоков (Г, Гг,Е) и описывается следующим выражейием:.мкл минА А А - коэффициенты, имеющие 151 г 1 3размерность потока; Формула изобретения- время; Источники информации,и ринятые во внимание при экспертизе1. Трубецкова О.М. Исследовани я над поступлением воды и минеральныхеств в растение. в ,Уч.эап.ИГУ. Биология,1935,вып,4, с,2782. Максимов Г.Б. и др, Применение ионноселективных электродов для иэуости чения поглотительной деятельнос,1 с,211- 218.3, Колосов И.И, Поглотительная деятельность корневых систем растений, МАЯ СССР, 1962. е - основание натуральныхлогарифмов;д. А А - константы скорости из г 1менения потока соответственно для каждой изсоставляющих;- время;и 3 - угловая скорость синусоиды,Минус в показателе степени указывает на нисходящий характер кривой.Метод определения начального потокапасоки по экстраполяции кинетическойкривой позволяет рассчитать скоростьстационарного процесса выделенияводы и калия в ко.лемные сосуды интактного растении.На фиг.2 показана последовательная 35операция разложения кинетической кривой общего потока воды с пасокой насоставляющие, Кружки - экспериментальные данные, сплощные линии - теоретические кривые общего потока Й = , 40(Б) и Й 2 (В) (А - прямые, Б и В -полулогарифмические координаты) .Сравнение кинетических кривыхпотоков до и после декапитации побега позволяет количественно оценитьвклад корневого давления в радиальный транспорт воды и ионов калия вкорне интактного растения (по разнице между общим поглощением и величиной, определяемой по экстраполяциикинетической кривой. выделения пасоки) и таким образом, разделить обдее поглощение растением на накопление в корне и подачу в побег,55Использование предложенного способа оценки поглощающей и транспортной деятельнбстй корневой системырастения обеспечивает по сравнениюс существующими способами возможность получения детальных кинетических характеристик, позволяющих одновременно определить общее поглощениеводы и ионов минеральных солей, накопление их в корне и подачу в побег интактного растения. 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 концентрацийионов выделяемого с пасокой у декапитированного растения для установления транспортной деятельности корневой системао т. л и ч а ю щ и й с я 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 корне- обитания, а об обшей деятельности корневой системы судят по экстраполяции кйнетической кривой выделения пасоки в течение 6-7 ч после декапитации, описываемой формулой:1,ф-А 1 -о 1 -Д Ъ1,ъ=А 1 еВЮЧА+Аге Аъег з-- , - / -у2 ь где у - суммарный (общий)поток воды с пасо кой, мкл мин Х1 - соответственно первая, 1 2 фВторая и третья составляющие общего по. тока, мкл мин-; А А,А - коэффициенты, имеющие размерность потока; 6 - основание натуральных логарифмов; с(. А ,А - константы скоростиЬизменения потока соответственно для каждой из составляющих; ф - угловая скорость сину. соиды,698580 ф 1 иин Заказ 7091/Подписное илиал ППП Ужгород, у тент, Лроектна я,4. Гунар И.И. и Паничкин Л,АВодно-ионные потоки и передача возбуждения у растений. в ,Известия ТСХА, 1069,вып,4,с.3-13,5. Сабинин Д.А. Принципы и методика изучения .минерального состава пасоки.-Бюллет,отдел,земледел. ГИОА, 1928, 9 156. Ь.Б,Ке 1 бау апй РТ,Г.Воц 11 п 9. ТЬе ЕЙГесГ ой Сус 1 ойех 1 вЫе огк+мкюкЮ ек Цра 1 се апд Тгапзрог о 1: оцз Ьу Бцпй 1 ожег Боои:в. Апп Во 1:, 1975, 39, 1023-1027. 7. Хитров Ю.А, и Воробьев Л,Н.Определение активности ионов калия в цитоплаэме и вакуоли клеток И 1 - 1 е 11 а, К+ - чувствительным микроэлектродом нового типа.Физиология растений,1971,т.18,вып,5,с.1.063-1074.