Разделы: Биология
Размещена 03.12.2015.
Просмотров - 2450

Влияние право- и левовращающегося излучения лазера на семена редиса и горчицы

Даниловских Михаил Геннадьевич

к. с/х. наук

НовГУ Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

Институт электронных и информационных систем, доцент кафедры информационных технологий и систем

Севостьянова Н.Н., Институт сельского хозяйства и природных ресурсов, доцент кафедры биологии и биологической химии, д.б.н. Пчелина Е.А., Институт сельского хозяйства и природных ресурсов, доцент кафедры биологии и биологической химии, к.пед.наук, Иванищева К.А., Институт сельского хозяйства и природных ресурсов, студентка 3-го курса специальность «биология»

УДК 57.043

Актуальность

Известно, что жизнь на Земле асимметрична. Большинство α-аминокислот природного происхождения, входящих в состав белков, имеют S-конфигурацию или, как часто говорят, относятся к L-ряду, сахара (углеводы) наоборот являются правовращающими, т.е. относятся к D-ряду [1] (в биологических процессах используются только левые молекулы аминокислот и только правые молекулы сахаров). Хиральная специфичность — неотъемлемое свойство живой природы, а воспроизведение и поддержание такой специфичности — одна из характернейших функций жизнедеятельности биосистем, т.е. можно сказать, что жизнь хиральна [2, 3]. Поэтому, изучая реакцию биосистем на стимуляцию L- и D-форм симметрии молекул участвующих в биологических процессах, можно надеяться на получение дополнительной информации проливающей свет на эту проблему. 

Материалы и методы

В работе исследовалась динамика роста апексов семян редиса и горчицы при стимуляции НИСЛИ с линейной плоскостью поляризации и правым/левым направлением вращения развертки луча лазера. В качестве объектов исследований использовались сухие семена редиса (Raphanus sativus L. var. radicula D.C.) сорта «Розово-красный с белым кончиком» и горчицы сарептской (Brassica juncea L.) однолетнее травянистое растение. Выбор был обусловлен различным содержанием белков с L- и углеводов с D-формой симметрии в семенах горчицы и редиса. Основной состав семян приведен в таблице 1.

На рисунке 1 показана схема стимуляции семян редиса и горчицы в устройстве с круговой разверткой НИСЛИ с линейной плоскостью поляризации и правым/левым направлением вращения развертки луча лазера [4]. 

Рис. 1. Схема стимуляция семян редиса и горчицы

ЧП ― чашка Петри с семенами, Л ― лазер, П ― четырехгранная зеркальная призма, ДВП ― двигатель вращения призмы, ДВК ― двигатель вращения каретки, ВК ― вращающаяся каретка

Воздействие НИСЛИ красного диапазона осуществлялось полупроводниковым лазером типа (HLDH-660-A-50-01) с постоянной плотностью мощности W = 3.5мВт/см², и дозой облучения D = 0.26мДж/см² с соблюдением следующих параметров: ― длина волны λ = 658нм, длина когерентности L_ког = 217мкм, длительность импульсов τ_и = 62,5мкс, частота импульсов f = 1000Гц, мощность излучения лазера P_изл = 50мВт, экспозиция излучения 30с.

Сухие семена формировались 18.08.13г в две отдельные группы для каждого объекта исследований (по 50 семян в каждом из опытов), каждая сформированная группа состояла из одной контрольной и трех опытных. Затем семена замачивали в отстоявшейся воде, взятой из-под крана, при комнатной температуре и оставляли на сутки (в соответствии с ГОСТ 12038-84 [5, 6]).

На вторые сутки набухшие семена 50 штук однократно подвергались воздействию НИСЛИ при освещении 10-15лк, и временной экспозиции 30с. В третьем опыте при воздействии НИСЛИ правого+левого вращения развертки луча лазера временная экспозиция составляла 15 секунд правое + 15 секунд левое вращение. Параметры облучения: расстояние от излучателя до объекта, выбор частоты повторения импульсов лазерного излучения в 1000Гц и временная экспозиция 30 секунд выявлены экспериментальным путем предыдущими опытами. Такой режим облучения стимулирует протекание ростовых процессов и способствует реализации генетического потенциала. 

Результаты, выводы

После облучения семена без отлежки проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, при постоянном температурном и световом режиме. В качестве отклика биосистемы на стимуляцию выбран параметр «динамика роста апексов» общепризнанного комплексного показателя. На третью сутки проращивания с появлением апексов производилось измерение. Результаты измерения отображены в таблице 2.

В первом опыте с семенами горчицы рисунок 2 динамика роста апексов имела различное значение. Апексы семян, подвергавшиеся стимулированию лазером с левым вращением, опережали по динамике роста все другие опытные группы. К концу опыта опережение по отношению к контролю составило 232,4%, по отношению к апексам семян подвергавшихся стимулированию лазером с правым вращением 138,1%, по отношению к апексам семян подвергавшихся стимулированию лазером с правым+левым вращением 270,5%. 

Рис. 2. Динамика роста семян горчицы

По результатам первого опыта видно, что стимуляция семян горчицы левым вращением луча лазера привела к более активному росту апексов семян. Объяснить такую динамику роста можно большим содержанием молекул жиров, в семенах горчицы обладающих левой симметрией.

Во втором опыте с семенами редиса рисунок 3 динамика роста апексов имела также различное значение. Результаты измерения отображены в таблице 3.

Таблица 3. Динамика роста апексов семян редиса

На третьи сутки динамика роста семян редиса, подвергавшиеся стимуляции правым и левым вращением лазера, отставали в росте от семян контрольной группы и семян, стимулированных правым+левым вращением. Но с четвертых суток опытные группы стали опережать контроль. Апексы семян, подвергавшиеся стимулированию лазером с правым вращением, опережали по динамике роста все другие опытные группы. К концу опыта опережение по отношению к контролю составило 154,5%, по отношению к апексам семян подвергавшихся стимулированию лазером с левым вращением 118,1%, по отношению к апексам семян подвергавшихся стимулированию лазером с правым+левым вращением 135,4%. 

Рис. 3. Динамика роста семян редиса

По результатам второго опыта видно, что стимуляция семян редиса правым вращением луча лазера привела к более активному росту апексов семян. Объяснить такую динамику роста можно большим содержанием молекул углеводов, в семенах горчицы обладающих правой симметрией. 

Заключение

Таким образом, результаты опытов показывают, что воздействие право- и левовращающегося излучения развертки луча лазера на биологический объект с выраженной хиральностью обладает высокой эффективностью.

1. Шабаров Ю.С. Органическая химия - СПб.: «Лань», 2011. - 848с.
2. Архипов М.Е., Субботина Т.И., Яшин А.А. Киральная асимметрия биоорганического мира: Теория, эксперимент / Под ред. А.А. Яшина. - Тула: ПАНИ, НИИ НМТ. Изд-во «Тульский полиграфист», 2002. - 242с. (Серия «Электродинамика и информатика живых систем», Т. 1).
3. Архипов М.Е., Куротченко Л.В., Новиков А.С., Субботина Т.Н., Хадарцев А.А., Яшин А.А. Воздействие право- и левовращающихся электромагнитных полей на биообъекты. Теория, эксперимент / Под ред. А.А. Яшина. - Москва-Тула-Тверь: OOO «Издательство «Триада», 2007 - 200с.
4. Патент на изобретение РФ № 2565822 (зарегистрировано 23.09.2015г, приоритет изобретения 10.06.2014г) «Способ предпосевной стимуляции семян и устройство для его осуществления».
5. ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести.
6. Панкратова А.Б. Семена. Выбор, подготовка к посеву, семеноводство / Воронеж, ООО «Социум», 2012 – 50с.

Рецензии:

13.07.2016, 19:06 Остапенко Ольга Валериевна
Рецензия: Рецензия на статью Даниловских М.Г. "Влияние право- и левовращающегося излучения лазера на семена редиса и горчицы". Статья интересна. Но есть ряд замечаний. Нет полной статистической обработки. Не понятно, в каких условиях проводились опыты. Необходимо доработать. После устранения недочетов статью можно печатать.

Комментарии пользователей:

2.02.2016, 12:00 Бурак Василий Евгеньевич Отзыв: 1.Нет статистической обработки данных. 2.По ГОСТу семена должны проращиваться в темноте в термостате. 3.Напрасно Вы не определяли всхожесть и посевную годность семян, как этого требует ГОСТ. Дело в том, что морфологические показатели проростков могут обратно коррелировать со всхожестью, энергией прорастания и посевной годностью. Без этого говорить о высокой эффективности влияния излучения на биологический объект, мне кажется, не совсем своевременно. 4.Опыт должен быть повторён неоднократно, в разные календарные даты. Подобные эксперименты очень чувствительны к внешним (погодно-климатическим, географическим, лунным и иным) воздействиям, вплоть до получения противоположных результатов. Желаю успехов! В.Е.Бурак.

Оставить комментарий