Effect of β-irradiation, water composition and low-temperature cycling on the growth rate of pea seedlings (Рisum sativum).
Шалимов В.В.,
кандидат физико-математических наук, vladimir057@yandex.ru
Shalimov V., Ph.D. in Physics and Mathematics, vladimir057@yandex.ru
Галайбо С.В.,
инженер-программист, mediotek@gmail.com
Galaybo S., software engineer, mediotek@gmail.com
DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.11395831
Аннотация.
Актуальность и цели. Одной из важных задач физиологической науки является повышение урожайности сельскохозяйственных культур, выявление новых факторов, влияющих на их развитие. Цель работы – исследование влияния β-излучения, состава воды, термообработки на скорость роста ростков семян гороха.
Материалы и методы. Для исследования использовали семена гороха сорта "Дарунок" (Pisum sativum). Сорт устойчив к негативным воздействиям, дружно созревает, отличается стабильной урожайностью. Изменяя условия проращивания (использование дистиллированной, водопроводной воды, воздействия β-излучения и низкой температуры), определяли среднеарифметическую скорость роста ростков V (V=d/t; d – среднее приращение суммарной длины корня и стебля за время наблюдения t). Такая методика расчёта V интегрально отражает интенсивность клеточного метаболизма.
Результаты. Исследования показали, что скорость роста ростков при обычных условиях проращивания составляет около 240 нм/с. Сжатие сухих семян при охлаждении вызывает сближение макромолекулярных структур, уплотнение и усиление их агрегации, повышение реакционной способности ферментов, т.е. срабатывают механизмы адаптации семян к изменениям внешних условий. Это отражается в улучшении показателей прорастания семян до 359 ±12 нм/с и общего состояния всходов. Многократные неравновесные термоудары вызывают денатурирование белков и скорость роста проростков снижается до 211 ±9 нм/с. Если смачивать прорастающие семена водопроводной водой, обработанной потоком β-частиц, то скорость роста проростков уменьшается до 128 ±6 нм/с. Ингибирующее действие воды связано с изменением ее состава. Гидратированные катионы металлов могут захватывать низкоэнергетичные электроны, которые, проникая в семена, снижают активность ферментов. Нейросетью сгенерированы: структура гидратного электрон-катионного комплекса, расположение электронной орбитали, катиона и молекул воды.
Выводы. Установлено стимулирующее действие однократного термоудара на всхожесть и скорость развития проростков семян. Низкотемпературные воздействия угнетают развитие растений. Вода с электронами ингибирует развитие проростков. В природных условиях грунтовые воды, при прохождении слоев глины, песка и гранитного щебня, могут подвергаться β-излучению. Эту особенность необходимо учитывать при выращивании сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: гидратированный катион, связанный электрон, ловушка электрона, ферменты, новая стабильная частица, ферментативный гидролиз, самоорганизация и адаптация структуры.
Annotation.
Relevance and objectives. One of the important tasks of physiological science is to increase the yield of agricultural crops and to identify new factors affecting their development. The aim of the study was to investigate the effect of β-radiation, water composition, heat treatment on the growth rate of pea seeds sprouts.
Materials and methods. Pea seeds of the variety "Darunok" (Pisum sativum) were used for the study. The variety is resistant to negative influences, matures rapidly, and is characterized by stable yield. By changing the conditions of germination (using distilled or tap water, exposure to β-radiation and low temperature), we determined the arithmetic mean growth rate of sprouts V (Image; d - average increment of the total length of the root and stem during the observation time t). This method of V calculation integrally reflects the intensity of cell metabolism.
Results and Conclusions. Studies have shown that the growth rate of sprouts under normal conditions of germination is about 240 nm/s. Compression of dry seeds during cooling causes convergence of macromolecular structures, compaction and strengthening of their aggregation, increase of enzyme reactivity, i.e. mechanisms of seed adaptation to changes in external conditions are triggered. This is reflected in the improvement of seed germination parameters up to 359 ±12 nm/s and the general condition of seedlings. Multiple non-equilibrium thermal shocks cause denaturation of proteins and seedling growth rate decreases to 211 ±9 nm/s. If germinating seeds are wetted with tap water treated with β-particle flux, the growth rate of seedlings decreases to 128 ±6 nm/s. The inhibitory effect of water is due to the change in its composition. Hydrated met-al cations can capture low-energy electrons, which, penetrating into seeds, reduce enzyme activity. Neural network generated: structure of hydrated electron-cation complex, location of electron or-bital, cation and water molecules.
Conclusions. The stimulating effect of a single thermal shock on germination and develop-ment rate of seedlings has been established. Low-temperature impacts inhibit plant development. Water with electrons inhibits seedling development. Under natural conditions, groundwater, when passing through layers of clay, sand and granite rubble, can be exposed to β-radiation. This feature should be taken into account when growing crops.
Keywords: hydrated cation, bound electron, electron trap, enzymes, new stable particle, enzymatic hydrolysis, self-organization and structure adaptation.