Высокоградиентные магнитные поля как способ моделирования воздействия гравитации на растения
Рубрика:
| Кондрачук, АВ, Белявская, НА |
| Косм. наука технол. 2001, 7 ;(5-6):100-111 |
| https://doi.org/10.15407/knit2001.05.100 |
| Язык публикации: русский |
Аннотация: Известно, что высоко градиентное магнитное поле (ВГМП) создает направленную пондеромоторную силу в диамагнитных веществах. Этот эффект можно использовать, модифицируя влияние гравитационной силы, действующей на статолиты, путем изменений положения статолитов в гравичувствительных клетках. Это позволяет рассматривать ВГМП как потенциально очень перспективный и полезный инструмент, позволяющий вызвать целенаправленную и выборочную стимуляцию гравичувствительных растительных клеток. Кроме того, возможность использования ВГМП, чтобы модифицировать или даже компенсировать действие гравитации на эти клетки, может дать нам новый подход к контролю гравиреакции растений в условиях микрогравитации и к имитации эффектов микрогравитации в лабораторных экспериментах на Земле.
Главными целями представленной работы являются: 1) рассмотреть механизмы влияния ВГМП на процессы, приводящие к гравитропичной реакции в органах растений; 2) проанализировать условия, необходимые для разработки оптимальной конфигурации ВГМП; 3) определить, какие особенности механизмов гравитропичной реакции (восприятие и изгиба) могут быть результатом действия ВГМП; 4) предложить подходы к использованию ВГМП, чтобы стимулировать гравичуствительные клетки в условиях микрогравитации и имитировать эффекты микрогравитации в этих клетках в ходе наземных экспериментов.
|
| Ключевые слова: высокоградиентные магнитные поля, гравичуствительные клетки, микрогравитация |
References:
1. Иванов Е. В., Иванова Л. И., Зеленцов В. В. Оптимальная форма наполюсников магнита для измерений магнитной восприимчивости методом Фарадея // Полупровод, техника и электроника.—1970.—№ 2.—С. 221—223.
2. Калинников В. Т. Ракитин Ю. В. Введение в магнитохимию. Метод магнитной восприимчивости в химии. — М.: Наука, 1980.—302 с.
3. Кац М. Я., Стадников А. Г., Гольдин Л. Л. и др. Метод расчета профиля полюсов одно-зонного изодинамического магнитного сепаратора // Полупровод, техника и электроника.—1964.—№ 3.—С. 152—157.
4. Кузнецов А. А., Кузнецов О. А. Моделирование гравитационного воздействия на растения сильно неоднородным магнитным полем // Биофизика.—1990.—35, № 5.—С. 835— 840.
5. Медведев С. С. Физиологические основы полярности растений. — С.-П.: Кольна, 1996.—159 с.
6. Меркис А. И. Геотропическая реакция растений. — Вильнюс: Минтис, 1973.—264 с.
7. Меркис А. И. Гравитация в процессах роста растений // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1990.— Т. 68.—185 с.
8. Пирузян Л. А., Кузнецов А. А., Чиков В. М. О магнитной неоднородности биологических систем // Изв. АН СССР. Сер. биол.—1980.—№ 5.—С. 645—650.
9. Саламатова Т. С. Физиология растительной клетки. — Л.: Изд-во Ленинград, ун-та, 1983.—158 с.
10. Сочнев А. Я. Электромагнитные системы в магнитных полях которых пондеромоторные силы действующие на частицу уменьшаются или остаются постоянными в направлении действия // Журн. техн. физики.—1940.—№ 10.— С. 472—477.
11. Сочнев А. Я. Вычисление напряженности поля прямыми методами. — Л.: Энергоатомиздат, 1984.—112 с.
12. Чиков В. М. Изучение и некоторые приложения клеточного магнитофореза: Автореф. дис. .. канд. физ.-мат. наук. — Черноголовка, 1985.—16 с.
13. Audus L. J. Magnetotropism: a new plant growth response // Nature.—1960.—185.—P. 132—134.
14. Audus L. J., Whish J. C. Magnetotropism // Biological Effects of Magnetic Fields / Ed. by M. F. Barnothy. — 1964.— Vol. L—P. 170—182.
15. Behrens H. M., Weisenseel М. Н., Sievers A. Rapid changes in the pattern of electric current around the root tip of Lepidium sativum L. following gravistimulation // Plant Physiol.— 1982.—70.—P. 1079—1083.
16. Belyavskaya N. A. Calcium and graviperception in plants: inhibitor analysis // Int. Rev. Cytol.—1996.—168.—P. 123— 185.
17. Claassen D. S., Spooner B. S. Impact of altered gravity on aspects of cell biology // Int. Rev. Cytol.—1994.—156.— P. 301—359.
18. Geazintov N. E., Nostrand F. V., Becker J. F., et al. Magnetic field-induced orientation of photosynthetic systems // Biochem. Biophys. Acta.—1972.—267.—P. 65—72.
19. Hasenstein K. H., Kuznetsov O. A. The response of lazy-2 tomato seedlings to curvature-inducing magnetic gradients is modulated by light // Planta.—1999.—208.—P. 59—65.
20. Ishikawa H., Evans M. L. Induction of curvature in maize roots by calcium or by thigmostimulation // Plant Physiol.—1992.— 100.—P. 762—768.
21. Kato R. Effects of a magnetic field on the growth of primary roots of Zea mays // Plant Cell Physiol.—1988.—29.— P. 1215—219.
22. Kondrachuk A. V., Sirenko S. P. The theoretical consideration of microgravity effects on a cell // Adv. Space Res.—1996.— 17, N 6/7.—P. 165—168.
23. Konings H. Gravitropism in roots: an evaluation of progress during the last three decades // Acta Bot. Neerl.—1995.—44, N 3.—P. 195—223.
24. Kuznetsov O. A., Hasenstein К. Н. Magnetophoretic induction of root curvature // Planta.—1996.—198.—P. 87—94.
25. Kuznetsov O. A., Hasenstein К. Н. Magnetophoretic induction of curvature in coleoptiles and hypocotyls // J. Exp. Bot.— 1997.—48.—P. 1951 — 1959.
26. Kuznetsov O. A., Hasenstein К. Н. Magnetophoretic analysis of statoliths in Cham rhizoids suggests viscoelastic and cytoskeletal contribution to gravisensing // Abstr. 33rd COSPAR Scientific Assembly, Warsaw, Poland, 16—23 July 2000. — Warsaw, 2000.—P. 312.
27. Legue V., Blancaflor E., Wymer C. Cytoplasmic free Ca + in Arabidopsis roots changes in response to touch but not gravity // Plant Physiol.—1997.—114.—P. 789—793.
28. Maret G., Dransfeld K. Biomolecules and polymers in strong permanent magnetic fields // Strong and Ultrastrong Magnetic Fields and Their Applications / Topics in Applied Physics / Ed. by F. Herlach.—1985.—Vol. 57.—P. 104—145.
29. Monshausen G. B, Zieshang H. E., Sievers A. Differential proton secretion in the apical elongation zone caused gravis-timulation is induced by the signal from the root cap // Plant Cell Environ.—1996.—19.—P. 1408—1412.
30. Pickard B. G. Contemplating the plasmalemmal control center model // Protoplasma.—1994.—182.—P. 1—9.
31. Pickard B. G., Ding J. P. The mechanosensory calcium-selective ion channel: key component of plasmalemmal control centre? // Aust. J. Plant Physiol.—1993.—20, N 4.—P. 439— 459.
32. Schimek C., Eibel P., Horie Т., et al. Protein crystals in Phycomyces sporangiophores are involved in graviperception // Adv. Space Res.—1999.—24.—P. 687—692.
33. Schwarzacher J. C., Audus L. J. Further studies in mag-
netotropism // J. Exp. Bot—1973.—24.—P. 459—464.
34. Selwood P. W. Magnetochemistry. — N.Y., 1943.—458 p.
35. Sperber D., Maret G., Weisenseel M. H., et al. Oriented growth of pollen tubes in strong magnetic fields // Naturwissenschaf-ten.—1981.—68.—P. 40—42.
36. Staves M. P., Wayne R., Leopold A. C. Hydrostatic pressure mimics gravitational pressure in characean cells // Protoplas-ma.—1992.—168.—P. 141 — 152.
37. Theil Е. С. Ferritin: structure, gene regulation, and cellular function in animals, plants, and microorganisms // Ann. Rev. Biochem.—1987.—56.—P. 289—327.
38. Wayne R., Staves M. P., Leopold A. C. Gravity-dependent polarity of cytoplasmic streaming in Nitellopsis II Protoplas-ma.—1990.—155.—P. 43—57.
39. Wayne R, Staves M. P., Leopold A. C. The contribution of the extracellular matrix to gravisensing in characean cells // J. Cell Sci.—1992.—101.—P. 611—623.
40. Weise S. E., Kuznetsov O. A., Hasenstein К. Н. Curvature in Arabidopsis inflorescene stems is limited to the region of amyloplast displacement // Plant Cell Physiol.—2000.—41.— P. 702—710.
41. Weisenseel M. H., Becker H. F. Ehlgotz J. G. Growth, gravitropism, and endogenous ion currents of cress roots (Lepidium sativum L.) // Plant Physiol.—1992.—100, N 1.— P. 16—25.
42. Weisenseel M. H., Meyer A. J. Bioelectricity, gravity and plants // Planta.—1997.—203.—P. S 98—S 111.