Magnetotropism of roots and structure of their statocytes exposed to high gradient magnetic field

Abstract

Білявська Н.О., Поліщук О.В. Магнітотропізм коренів та структура їх статоцитів, експонованих у високоградієнтному магнітному полі. Вплив високоградієнтного магнітного поля (ВГМП) на корені рослин призводить до їх вигинів, як і за умов стимуляції гравітацією. Очікувалося, що ВГМП зможе імітувати вплив гравітації у космічному польоті і/або змінювати його за лабораторних умов. Параметри кінетики росту та вигинів коренів Pisum sativum L. під впливом ВГМП реєструвалися відеосистемою та вимірювалися за допомогою програми аналізу зображень. Було показано, що застосування ВГМП може викликати відхилення коренів. На клітинному рівні спостерігалися істотні зміни у розміщенні окремих клітинних компонентів у статоцитах, локалізація статолітів у клітинах колумели була подібною до такої у горизонтально орієнтованих коренів. Таким чином, вигин кореня у ВГМП є реакцією рослини на зміщення амілопластів пондеромоторною силою. Отримані дані вказують на подібність впливів магніто- і гравістимуляції як на органному, так і на клітинному рівні.

Bilyavska N.O., Polishchuk O.V. Magnetotropism of roots and structure of their statocytes exposed to high gradient magnetic field. In most living organisms, gravity perception is based on the response of the gravisensing system to displacement of a specific mass induced by a gravitational force. The amyloplasts in higher plants are known to play the important role in gravisensing cells, statocytes. Effects of the HGMF on roots result in their curvatures similar to those produced by gravity. It was suggested that the HGMF could allow to imitate the effects of gravity in microgravity and/or to change them in laboratory conditions correspondingly. The parameters of kinetics of Pisum sativum L. root curvatures under the HGMF action were recorded by video system and measured by means of image analysis software. It was shown that application of the HGMF could deflect roots. At cellular level, we observed significant changes in the position of the individual cellular components in statocytes, while the locations of statoliths in columella cells were similar to those in horizontally-oriented roots up to 1 h stimulation. Thus, the root curvature in the HGMF is the plant response to displacement of amyloplasts by ponderomotive force. The data indicate similarity of the effects of magneto- and gravistimulation at the organ and cellular level.

Н.А. Белявская, А.В. Полищук. Магнитотропизм корней и структура их статоцитов, экспонированных в высокоградиентном магнитном поле. Влияние высокоградиентного магнитного поля (ВГМП) на корни растений приводит к их изгибам, как и в условиях стимуляции гравитацией. Предполагалось, что ВГМП сможет имитировать влияние гравитации в космическом полете и/или изменять его в лабораторных условиях. Параметры кинетики роста и изгибов корней Pisum sativum L. под влиянием ВГМП регистрировались видеосистемой и измерялись с помощью программы анализа изображений. Было показано, что применение ВГМП может вызывать отклонения корней. На клеточном уровне мы наблюдали существенные изменения в размещении отдельных клеточных компонентов в статоцитах, локализация статолитов в клетках колумеллы была подобной таковой у горизонтально ориентированных корней. Таким образом, изгибы корней в ВГМП являются реакцией растений на смещение амилопластов пондеромоторной силой. Полученные данные указывают на сходство влияния магнито- и гравистимуляции как на органном, так и на клеточном уровне.