Использование магнитного поля для управления морфологией растений

Цель

Исследовать характер и закономерности действия постоянного магнитного поля на митотическую активность (МА) меристем растений.

Описание

Электромагнитные поля (ЭМП) представляют собой важный фактор для экологии, который воздействует на живые организмы постоянно. Вмешательство человека в электромагнитную среду обитания привело к её значительным изменениям. В связи с приспособленностью организмов к определенному уровню геомагнитного поля (ГМП), его изменения способны привести к изменениям на клеточном уровне. Искусственные ЭМП сильно отличаются от уровней ГМП при нормальном и повышенном геомагнитном фоне, поэтому их воздействие на биологические объекты может быть еще более значительным. Исследование биологической роли искусственных магнитных полей (МП), как повышенных, так и слабых, сопоставимых с ГМП, относится к важным задачам экологии.

Особое внимание заслуживает изучение генетических эффектов ЭМП, в частности, их действие на митоз как на один из важнейших процессов, происходящих в живых организмах. Митотическое деление клеток является основой их пролиферации (разрастание ткани организма путём размножения клеток делением). Пролиферативные процессы в тканях растений в значительной степени определяют морфологические признаки растений и их физиологические характеристики, проявляющиеся в темпах развития и урожайности.

Гипотеза

Магнитное поле может воздействовать на клеточную морфологию растений.

Задачи

1. Определить характер изменений митотической активности апикальных корневых и стеблевых меристем под действием магнитных полей у растений, принадлежащих к разным таксонам и имеющих внутривидовые генетические различия.

2. Определить условия и закономерности проявления стимулирующего действия магнитного поля на митотическую активность меристем.

3. Исследовать влияние магнитного поля на некоторые количественные параметры вегетативных и генеративных органов растений.

В ходе исследования изучали влияние магнитного поля на растения. В качестве исследуемых растений использовали семена фасоли, огурца, тыквы и базилика.  Для создания искусственного магнитного поля были созданы катушки индуктивности со слабым и сильным магнитным полем, внутри которых размещались растения.

Для постоянного магнитного поля был взят выпрямитель переменного тока. Взята сила тока, равная 1А, а напряжение 3В. Далее было снято измерение силы магнитной индукции на обеих катушках. На катушке со слабым магнитным полем она равнялась 0,25мТл, на катушке с сильным магнитным полем 0,38мТл.

Растения в катушках и контрольная группа простояли две недели, поливались с одинаковой периодичностью и стояли в одной аудитории, после чего были сделаны срезы у всех проросших растений и рассмотрены под микроскопом их стебли и листы.

Измерения корней и измерения стеблей и листьев были сняты в разные промежутки времени, измерения стеблей и листьев было снято после первой недели с начала эксперимента, а корни в самом конце.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Датчик магнитного поля

• Датчик температуры

• Катушки индуктивности

• Выпрямитель переменного тока

• Семена растений

Результаты

В ходе исследования были получены следующие результаты.

1. Постоянное магнитное поле с индукцией 0,38 мТл оказывает стимулирующий эффект на митотическую активность корневых и стеблевых меристем однодольных и двудольных растений. Для магнитного поля с частотами 0,25 подобный эффект не характерен. Самые необычные изменения произошли у тыквы в слабом магнитном поле, стебель вырос только на 19 см, когда в сильном магнитном поле на 131 см, а в контрольной группе на 121 см и 85 см.

2. Стимулирующее действие магнитного поля проявляется у растений, принадлежащих к разным систематическим категориям (от класса до сорта и линии) и характеризующихся видовыми, сортовыми и линейными генетическими различиями на уровне ядра (включая уровень плоидности) и цитоплазмы.

3. Стимулирующий эффект проявляется при воздействии магнитного поля на покоящиеся, прорастающие семена или проростки. Продолжительность воздействия для проявления стимулирующего эффекта должна быть не менее 5 часов. Повторные воздействия не ведут к увеличению значения стимулирующего эффекта.

4. Величина стимулирующего эффекта подвержена влиянию различных модифицирующих факторов и может количественно варьироваться в зависимости от параметров магнитного поля, условий воздействия и особенностей исследуемого объекта.

Награды/достижения

Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект - от знаний к практике, от практики к результату» - призёр

Перспективы использования результатов работы

Полученные данные можно использовать для магнитного поля для достижения различных эффектов в сельскохозяйственной области.