Моцний М.П., Стасенко С.Ю., Боцьва Н.П.

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

ДИНАМІКА БІОПОТЕНЦІАЛІВ ЛИСТЯ КУКУРУДЗИ

ПРИ РІЗНИХ ПАРАМЕТРАХ ТЕПЛОВИХ СТИМУЛІВ

Для оцінки функціонального стану рослин, разом з іншими, останнім часом широко застосовуються біофізичні методи, одним з яких є метод аналізу біоелектричних потенціалів [1–3]. Набір подразників, що викликають появу електричного сигналу у рослин, дуже різноманітний: зміна температури, механічна дія, опромінювання ділянки рослини світлом різного спектрального складу і т.п. [4–5]. Серед багатьох можливих подразників викликає інтерес термостимуляція, оскільки теплові та холодові стимули належать до природних і тому менш травматичні для рослини [4]. Однак до теперішнього часу методи теплової стимуляції, а також процеси, які відбуваються при цьому в рослині, досліджені недостатньо, тому мета даної роботи – оцінити динаміку біопотенціалів при різних параметрах теплових стимулів.

Дослідження проводили на листках кукурудзи сорту "Кадр". Для короткочасного нагріву окремої ділянки об’єкту дослідження використовували швидкодіючий термостолик. Реєстрацію біопотенціалів здійснювали за допомогою відвідних електродів, що не поляризуються. До складу експериментальної установки входили також підсилювач з власним джерелом живлення постійного струму, генератор рівня, що дозволяв коригувати зміни опору електродів, та реле часу для зміни тривалості імпульсних впливів. Результати експериментів фіксувалися самописцем.

Під час експериментальних досліджень виявлено, що при ритмічній тепловій стимуляції з частотою 0,03 Гц амплітуда біопотенціалів збільшується залежно від часу між першим та наступним подразниками (рис.1). При інтервалі часу близько 200 с амплітуда практично стабілізується та складає 220% від величини першої відповіді.

Рис.1. Залежність амплітуди потенціалів листя кукурудзи

від інтервалу часу між стимулами при ритмічній тепловій

стимуляції з частотою 0,03 Гц. По осі ординат – амплітуда

стимулів у відсотках до амплітуди першої відповіді

При збільшенні частоти стимуляції спостерігається більш інтенсивне зростання амплітуди, причому практично не спостерігається її стабілізація. При інтервалі часу 200 с амплітуда відповіді складає 320% від початкової величини.

У деяких дослідах при початковій тепловій стимуляції виникають потенціали деполяризаційного типу (рис.2). Видно, що на початку стимуляції виникає потенціал деполяризаційного типу з амплітудою приблизно 10 мВ і тривалістю 40 с. При подальшій стимуляції амплітуди таких потенціалів швидко зменшуються (20-120 секунд), а потім змінюють знак, тобто починає реєструватися типовий "тепловий" потенціал, амплітуда якого росте при частотній стимуляції.

Рис.2. Динаміка відведених біопотенціалів листя кукурудзи

при ритмічній тепловій стимуляції

За результатами дослідів серії побудовано графік залежності амплітуди потенціалів від інтервалу часу між стимулами (рис.3). Можна бачити, що в інтервалі 0–100 с реєструються потенціали деполяризаційного типу, а далі в часі реєструються типові "теплові" потенціали.

Рис.3. Залежність амплітуди потенціалів листя кукурудзи

від інтервалу часу між стимулами при ритмічній тепловій

стимуляції. По осі ординат – амплітуда стимулів у відсотках

до амплітуди першої відповіді

Отримані результати можна пояснити тим, що деполяризаційні потенціали, які реєструються при нанесенні будь-яких подразнень (теплових, холодових, хімічних та ін.), імовірно сигналізують про зміну параметрів навколишнього середовища. З часом відбувається акомодація, у результаті якої ефективність подразника падає, тому залишається тільки "тепловий" потенціал, який залежить, скоріш за все, від клітинного метаболізму.

Література

1. Опритов В.А. Биоэлектрогенез у высших растений / В.А.Опритов, С.С.Пяты-гин, В.Г.Ретивин. – М.: Наука, 1991. – 216 с.

2. Сигнальная роль потенциала действия у высших растений / С.С.Пятыгин и др. // Физиол. раст. – 2008. – Т. 55. – С. 312–319.

3. Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений.– М.: Наука, 2002. – 294 с.

4. Вплив термічної стимуляції на біопотенціали листя кукурудзи / М.П.Моцний та ін. // Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Медицина. – 2010. – Вип.18, т.2. – С. 65-70.

5. Вплив фотостимуляції на біоелектичну реакцію листя кукурудзи / М.П.Моц-ний та ін. // Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Екологія. – 2011. – Вип.19, т.2. – С. 103-108.