Влияние переменных магнитных полей низких частот на растительные тест-системы

№105-1,

биологические науки

На растительных тест-системах изучено действие электромагнитных полей низких частот. Была изучена митотическая активность, энергия прорастания и всхожесть семян озимой мягкой пшеницы. Цитогенетический анализ позволил выявить подавляющее действие электромагнитного поля на показатели митотического индекса. В ходе исследования выяснено подавляющее действие магнитного поля низких частот на энергию прорастания и всхожесть семян озимой мягкой пшеницы.

Похожие материалы

Введение

Живые организмы различных систематических групп в процессе своего эволюционного развития выработали различные механизмы взаимодействия с физическими факторами окружающей среды. Одним таким физическим фактором является магнитное поле. Магнитные поля могут быть как естественного, так и антропогенного происхождения [1].

На современном этапе развития общества, одной из важнейших составляющих является информационно-техническая компонента, определяющая экологические условия существования современного человека. Изучение таких антропогенных факторов как переменные магнитные поля кроме научного значения, имеют еще и практический интерес в таких областях как медицина, биология, сельское хозяйство и растениеводство.

Материал и методика исследований

В работе в качестве растительных тест-систем нами были использованы два сорта озимой мягкой пшеницы — «Княжна» и «Москвич».

Цитогенетический анализ на мягкой пшенице проводили метафазным методом на давленных ацетокарминовых препаратах путем учета делящихся клеток на различных этапах митотического цикла. После обработки проростков магнитным полем, корешки фиксировали в смеси 3 частей этилового спирта и 1 части ледяной уксусной кислоты. Длительность фиксации 2–3 часа. Зафиксированный материал промывали и хранили в 70%–ном этиловом спирте [4].

В работе с пшеницей мы использовали следующие параметры магнитного поля: частота ПеМП 25 Гц при напряженности 15 (мА/м).

Начало опыта (облучения) через 21-24 часа после замачивания семян (в зависимости от длины корешков) и время облучения от 16 часов.

Контроль проращивали, а затем фиксировали одновременно с опытными растениями.

При оценке достоверности полученных данных использовали критерий Фишера [2].

Результаты и их обсуждение

В своей работе для оценки влияния магнитного поля на растительные клетки, кроме цитогенетического анализа метафазных клеток, мы отмечали показатели посевных качеств семян озимой мягкой пшеницы, такие как всхожесть и энергия прорастания. Всхожесть и энергия прорастания являются важнейшими показателями посевных качеств семян культурных растений. Определение всхожести представляет один из важнейших видов оценки качества семян, так как с различной степенью всхожести, связаны, прежде всего, нормы высева, а затем и ряд биологических качеств посевного материала.

В нашем первом опыте нами были использовали магнитные поля с частотой 25 Гц и напряженностью 15 мА/м.

В таблицах 1-2 представлены показатели митотического индекса корешков проростков озимой мягкой пшеницы сорта «Княжна» при воздействии магнитного поля с частотой 25 Гц и в контроле.

В работе нами при изучению влияния электромагнитных полей на цитогенетические показатели корневой меристемы нами был получен значительный массив данных по митотическому индексу. Для удобства расчетов и последующего анализа из всего полученного нами экспериментального материала был составлен вариационный ряд, который в свою очередь был разбит нами на группы для большей наглядности при описании цифровых данных (табл. 1).

Анализ цифрового материала представленного в таблице 1 показывает равномерное распределение изученных корешков мягкой пшеницы по группам — I группа 39,9-47,9; II группа 48,5-59,6; III группа 60,5-64,9 промилле (‰).

В контроле цифровой материал по митотическому индексу корешков проростков озимой мягкой пшеницы сорта «Княжна» также был распределен на 3 группы (таблица 2). В первой группе показатели митотической активности в среднем составили 66,0 промилле (59,0-77,1); II группа 81,6-109,9 (94,3‰ в среднем по группе); III группа 110,1-124,2 (средние показатели по группе 117‰).

Анализ цифрового материала таблиц 1 и 2 выявил следующую закономерность — показатели митотического индекса ниже в корешках пшеницы подвергшихся облучению магнитным полем частотой 25 Гц, т.к. в этом опытном варианте наименьший митотический индекс в I группе 39,9 ‰, тогда как в контроле 59,1 ‰ — средние показатели 1 группы в опыте и контроле 44,2 и 66,0 ‰ соответственно.

Таким образом, можно сделать вывод, что магнитное поле подавляет митотический индекс в корешках проростков озимой мягкой пшеницы сорта «Княжна».

Таблица 1. Показатели митотического индекса корешков проростков озимой мягкой пшеницы сорта «Княжна» при воздействии магнитного поля.

№ корешка

опыт

Профаза

Метафаза

Анафаза

Телофаза

Общее количество клеток

Митотический индекс, %

1

33

9

9

7

1452

39,94

2

30

8

11

8

1420

40,14

3

20

15

16

10

1430

42,66

4

24

10

15

11

1390

43,16

5

22

14

15

12

1455

43,30

6

25

12

11

12

1350

44,44

7

27

17

10

10

1420

45,07

8

29

19

10

8

1445

45,67

9

30

18

11

10

1480

46,62

10

27

14

11

9

1290

47,29

11

31

15

12

12

1460

47,94

12

25

15

14

11

1340

48,51

13

27

15

12

13

1350

49,63

14

33

17

10

11

1410

50,35

15

24

15

11

11

1180

51,69

16

25

17

14

14

1325

52,83

17

30

20

14

15

1485

53,20

18

27

18

20

16

1485

54,54

19

30

18

21

13

1485

55,22

20

32

21

21

10

1503

55,89

21

25

18

17

9

1215

56,79

22

33

22

13

12

1398

57,22

23

35

20

15

10

1363

58,69

24

32

15

12

11

1174

59,62

25

30

17

15

14

1256

60,51

26

35

18

14

20

1420

61,27

27

28

13

17

16

1187

62,34

28

22

20

18

17

1207

63,79

29

34

21

20

14

1382

64,40

30

29

22

24

18

1432

64,94

среднее

28,47

16,43

14,43

12,13

1373

52,26

Таблица 2. Показатели митотического индекса корешков проростков озимой мягкой пшеницы сорта «Княжна» в контроле.

№ корешка контроль

Профаза

Метафаза

Анафаза

Телофаза

Общее число клеток

Митотический индекс, (%)

1

26

17

15

14

1220

59,01

2

25

18

16

13

1176

61,22

3

27

23

18

10

1240

62,90

4

25

21

20

14

1254

63,79

5

25

20

15

16

1190

63,86

6

25

19

16

13

1216

62,16

7

28

19

18

10

1155

64,93

8

31

27

14

15

1253

69,43

9

34

24

15

12

1180

72,03

10

28

27

26

14

1240

76,61

11

24

38

26

19

1387

77,14

12

34

25

23

20

1250

81,6

13

24

29

23

9

1038

81,88

14

43

30

25

14

1350

82,96

15

45

35

24

17

1456

83,10

16

40

35

27

20

1370

89,05

17

38

34

24

15

980

92,55

18

48

37

20

18

1294

95,05

19

55

48

33

20

1489

104,76

20

40

34

19

14

993

107,75

21

56

45

37

20

1450

108,96

22

35

40

24

18

1064

109,96

23

38

47

26

14

1135

110,13

24

41

45

32

20

1245

110,84

25

46

36

24

21

1130

112,38

26

49

41

30

22

1235

114,97

27

54

50

32

14

1235

121,45

28

55

47

30

15

1208

121,68

29

56

47

32

23

1274

124,01

30

36

45

25

12

950

124,21

среднее

37

33

23

16

1221

90

В эксперименте с озимой мягкой пшеницей сорта «Москвич» нами были, использовали магнитные поля с теми же характеристиками, что и в опытах с мягкой пшеницей — частота 25 Гц и напряженность 15 мА/м.

Анализ данных по митотическому индексу полученных при воздействии магнитного поля на корешки проростков озимой мягкой пшеницы сорта «Москвич» показывает некоторое снижение митотического индекса в опыте — 44,7-51,0‰ в I группе. В контроле же вариационный ряд I группы имеет следующий разброс: 75,7-94,3‰. Если сравнивать средние показатели первых групп опыта и контроля то цифры следующие — 47,4 и 86,0‰ т.е. можно наблюдать значительное снижение МИ в опыте. Во II и III группах опыта разброс соответственно 52,4-64,2 и 65,4-74,2‰.

В контроле также весь вариационный ряд по показателям митотического индекса корешков проростков пшеницы сорта «Москвич» разделили на 3 группы. I группа 75,6-94,3‰; II группа 100,5-117,5‰; III группа 125,7-145,6‰. Средние показатели по всем группам 86,0; 106,7 и 131,4‰ соответственно.

Как следует из полученных данных митотический индекс ниже в корешках пшеницы сорта «Москвич» подвергшихся облучению магнитным полем частотой 25 Гц, т.к. в этом опытном варианте средний показатель МИ по первой группе 47,4‰ в то время как в контроле средний показатель МИ в этой же группе 86,0‰.

Таким образом, можно сделать вывод, что магнитное поле уменьшает митотический индекс в корешках проростков пшеницы сорта «Москвич» снижая тем самым и пролиферативную активность в растениях в целом.

Среди показателей посевных качеств семян культурных растений, их всхожесть и энергия прорастания являются важнейшими свойствами. Определение всхожести представляет один из важнейших видов оценки качества семян, так как с различной степенью всхожести, связаны, прежде всего, нормы высева, а затем и ряд биологических качеств посевного материала [3].

Полученные данные по энергии прорастания и всхожести семян озимой мягкой пшеницы сортов «Княжна» и «Москвич» представленные в таблице 5 свидетельствуют о том, что обработка семян переменным магнитным полем подавляет их наклевывание, так как энергия прорастания в опытных вариантах ниже по сравнению с контролем. Так у мягкой пшеницы сорта «Княжна» энергия прорастания равна 87,2% при частоте переменного магнитного поля 25 Гц, тогда как в контроле 92,5%, а у пшеницы сорта «Москвич» этот показатель был равен 86,7% в опыте и 94,2% в контроле.

Таблица 3. Энергия прорастания, всхожесть у пшеницы и ячменя при воздействии магнитного поля (25 Гц) и в контроле.

Варианты

Энергия прорастания, (%)

Всхожесть

(%)

Достоверность,

Р

Дни наблюдений

Длина (см)

главного корня

стебля

опыт

«Княжна»

87,2

95,4

<0,05

5-ый

3,0±0,11

3,7±0,09

6-ой

4,2±0,10

4,6±0,13

9-ый

8,3±0,14

8,9±0,14

опыт

«Москвич»

86,7

94,5

<0,05

5-ый

3,2±0,09

3,6±0,11

6-ой

4,1±0,12

4,8±0,07

9-ый

8,0±0,08

8,7±0,11

контроль

«Княжна»

92,5

97,2

<0,05

5-ый

3,6±0,14

3,8±0,12

6-ой

5,2±0,19

5,4±0,21

9-ый

7,3±0,07

7,1±0,15

контроль

«Москвич»

94,2

97,5

<0,05

5-ый

4,1±0,12

4,9±0,18

6-ой

5,1±0,07

6,0±0,17

9-ый

7,7±0,09

8,2±0,11

Таким образом, наши полученные в ходе экспериментов данные указывают на то, что магнитное поле с частотой 25 Гц и напряженностью 15 мА/м уменьшает пролиферативную активность как в корешках пшеницы сорта «Княжна», так и сорта «Москвич». Также негативное действие оказало магнитное поле на такие показатели как энергия прорастания и всхожесть семян обоих сортов.

Выводы

  1. Отмечено снижение митотического индекса в корешках пшеницы сортов «Княжна» и «Москвич» подвергшихся облучению магнитным полем с частотой 25 Гц.
  2. Показан стрессовый эффект магнитного поля с частотой 25 Гц для семян мягкой пшеницы т.к. происходит достоверное снижение энергии прорастания и всхожести семян для этих культур.
  3. Установлена возможность использования изученных растений в качестве тест-систем для регистрации биологического эффекта переменных электромагнитных полей.

Список литературы

  1. Коган А.Б., Наумов Н.П., Режабек Б.Г., Чораян О.Г. Биологическая кибернетика. М.: Высшая школа, 1977. — 408 с.
  2. Лакин Г.Ф. Биометрия.–М.: Высшая школа, 1980. –293 с.
  3. Майсурян Н.А. Растениеводство. Лабораторные занятия/Изд. 4-е М.: Сельхозгиз, 1960.-383 с.
  4. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: «Колос», 1970. –255 с.