Аннотация

Вода в жизни растений выполняет жизненно важные функции, поддерживающие обменные процессы, а также является источником питания растений. Разработанная нами теория протонного барьера с достаточной полнотой объясняет ранее не совсем понятные явления в поглощении корнями К + и Са ++, NH 4 + и NO 3 -, других ионов в неблагоприятных условиях, а так же улучшение трансмембранного переноса элементов питания при наложении на корнеобитаемую зону слабого электрического или электрохимического поля. Целью работы являлось изучение особенностей механизма действия протонного барьера (ПБ) на транспорт воды по водным каналам при нормализации водно-солевого обмена растений внешним электровоздействием в стрессовых условиях окружающей среды (засуха, переуплотнение пахотного слоя почвы, недостаток элементов питания). Доказательства влияния протонного барьера на водный транспорт в клетках корня были получены проведением многочисленных экспериментов с различными видами культурных растений. При стрессе работа протонного насоса активизируется в несколько раз. Протоны не успевают диффундировать в наружный раствор и накапливаются в апопласте. Образующийся при этом ПБ создает серьезные препятствия не только для ионтранспортных процессов и водоснабжения в клетках корня. Протонный барьер - дополнительный действующий фактор стресса, усугубляющий отрицательное действие последнего на растения. Но слабое электрическое поле способно улучшать работу водного канала, особенно в стрессовых условиях. Направленное вдоль ризосферы поле будет оттягивать ионы от водного канала и обеспечивать приток воды в корневые клетки. Описанный механизм влияния протонного барьера на транспорт воды по водному каналу обнаруживает в системе водно-солевого обмена растений недостающее до сих пор звено: прямое, непосредственное влияние электрических зарядов в клетке на поступление в протопласт электрически нейтральных молекул воды.

Ключевые слова

Вода, аквапорин, водные каналы, протонный барьер, электовоздействие, водно-солевой обмен, водообеспечение растений

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гордеев, Ю.А. Протонный барьер как феномен водно-солевого обмена растений / Ю.А. Гордеев, А.М. Гордеев, А.А. Захарин, Л.А. Паничкин. - М.: Изд-во МСХА, Известия ТСХА, Вып. 1. 2005. - С. 63-73.
2. Рубин, Б.А. Проблемы физиологии в современном растениеводстве / Б.А. Рубин. - М.: Колос, 1978. - 302 с.
3. Кисловский, Л.Д. Реакция живых систем на слабые адекватные им воздействия / Л.Д. Кисловский // Электромагнитные поля в биосфере. - Т. 2. - 1984. - С.16-26.
4. Генкель, П.А. Адаптация растений к экстремальным условиям окружающей среды / П.А. Генкель // Физиология растений. 1978. - Т. 25. - № 5. - С. 889-902.
5. Гудвин, Т. Введение в биохимию растений / Т. Гудвин, Э. Мерсер. - М.: Мир, 1986. - Т. 1. - С. 212-219.
6. Удинцев, Н.А. Особенности обмена веществ и его регуляции при воздействии электромагнитных полей / Н.А. Удинцев // Электромагнитные поля в биосфере. - Т.2. - 1984. - С. 108-115.
7. Варехов, А.Г. Фазовые переходы в биомембранах, индуцированные электромагнитным полем / А.Г. Варехов // Механизм действия магнитных и электромагнитных полей на биологические системы различных уровней организации. - Ростов-на-Дону, 1989. - С. 19-20.
8. Murata, K., Mitsuoka, K., Hirai, T., Walz, T., Agre, P., Heymann, J.B., Engel, A., Fujiyoshi, Y. / K. Murata, K. Mitsuoka, T. Hirai, T. Walz, P. Agre, J.B. Heymann, A. Engel, Y. Fujiyoshi // Structural determinants of water permeation through Aquaporin-1. Nature 407. 2000. - Р. 599-605.
9. Трофимова, М.С. Место и роль аквапоринов в транспорте воды в растениях / М.С. Трофимова, И.М. Жесткова, Е.М. Сорокин, И.М. Андреев // Вестник Нижегородского университета им. Н.И Лобачевского. Сер. Биология. - Нижн. Новгород, 2001. - С. 99-101.
10. Neely, J.D., Amiry-Moghadam, M., Ottersen, O.P., Froehner, S.C., Agre, P. and Adams, M.E. Syntrophin-dependent expression and localization of Aquaporin-4 water channel protein / J.D. Neely, M. Amiry-Moghadam, O.P. Ottersen, S.C. Froehner, P. Agre and M.E. Adams // Proc Natl Acad Sci USA 98: 2001. - Р. 14108-14113.
11. Гордеев, Ю.А. Высокоэффективное водообеспечение растений в стрессовых условиях глобального экологического кризиса / Ю.А. Гордеев // Сборник материалов 2-го международного экологического форума «Чистый город, чистая река, чистая планета». - Херсон: 2010. - С. 146-150.
12. Уоринг, Ф. Физиология растений / Ф. Уоринг, И. Филипс. - М.: Мир, 1984. - 512 с.
13. Гордеев, А.М. Биофизические основы эколого-адаптивного земледелия / А.М. Гордеев // Монография. - Смоленск: Смядынь, 1999. - 316 с.
14. Гордеев, А.М. Оптимизация функционирования адаптивных механизмов корневых клеток локализацией минеральных удобрений: монография / А.М. Гордеев, А.Р. Цыганов, Л.С. Орсик, С.М. Вьюгин и др. - М.: ТСХА, 2006. - 282 с.