DE3303310A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR OBSERVING THE BIOLOGICAL PROCESSES IN PLANTS - Google Patents
METHOD AND ARRANGEMENT FOR OBSERVING THE BIOLOGICAL PROCESSES IN PLANTSInfo
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Description
VKRFAIIREN UND ANORDNUNG ZUR BEOBACHTUNG DER SICH IN PFLANZEN ABSPIELENDEN BIOLOGISCHEN VORGÄNGEVKRFAIIREN AND ARRANGEMENT FOR OBSERVATION OF THE IN PLANTS PLAYING BIOLOGICAL OPERATIONS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Feststellung jeder in den Pflanzen auf äußere oder innere Einflüsse hin erfolgenden Veränderungen ohne groben Eingriff und ohne Veränderung der natürlichen Umgebung der Pflanze. Gleichzeitig ist es dazu geeignet, durch das Messen der in der Umgebung der Pflanze erfolgenden Veränderungen Schlüsse auf die sich in den Pflanzen abspielenden biologischen Prozesse zu ziehen.The invention relates to a method and an arrangement for the determination of any changes occurring in the plants due to external or internal influences without gross intervention and without changing the natural environment of the plant. At the same time it is suitable for by measuring the changes occurring in the environment of the plant, inferences about the changes in the Plants to draw biological processes.
Es sind mehrere Methoden zur Untersuchung der unterschiedlichen biologischen Prozesse mit Geräten bekannt. Vor allem muß die Fotosynthese bzw. müssen solche zum Studium der Atmung geeigneten Untersuchungen erwähnt werden, die mit Hilfe von Detektoren in einem die Pflanze umgebenden, geschlossenen Raum oder eventuell auf der Oberfläche der Blätter die Kohlendioxyd (Sauerstoff-, Stickstoff-)konzentration der Luft messen. Hierzu gehört auch die Biopotentialmessung, wobei der Potentialunterschied zwischen zwei unterschiedlichen Punkten der Pflanze oder eventuell nur zwischen dem Boden und einem Pflanzenteil gemessen wird.Several methods are known for examining the various biological processes with devices. Photosynthesis and such examinations suitable for studying respiration must be mentioned above all with the help of detectors in an enclosed space surrounding the plant or possibly on the Surface of the leaves the carbon dioxide (oxygen, Measure the nitrogen) concentration in the air. This also includes the biopotential measurement, whereby the potential difference between two different points on the plant or possibly just between the ground and one Part of the plant is measured.
Diese Methoden besitzen mehrere Nachteile. Im ersten Fall muß die Umgebung der Pflanze isoliert werden. Aus den in einem die ganze Pflanze oder einen Teil davon abgrenzenden Raum erfolgenden Änderungen der Gaskonzentration können nicht in jedem Fall eindeutig Schlüsse auf ciic; »ich im Inneren der Pflanze abspielenden Vorgänge gezogen werden. Die gemessenen Gaskonzentrationen sind Durchschnittswerte, das Aufeinanderfolgen von schnellen Änderungen ist unmöglich zu messen. Die sich im gcschlos-These methods have several disadvantages. In the first In this case, the area around the plant must be isolated. From those delimiting the whole plant or a part of it Changes in the gas concentration occurring in the room cannot in every case unambiguously lead to conclusions ciic; »I processes taking place inside the plant to be pulled. The measured gas concentrations are Average values, the succession of fast ones Change is impossible to measure. Which are in the closed
senen Raum ansammelnden Gase wirken auch auf die Lebensfunktion der Pflanzen, so ist das Ergebnis irreal. Bei der biopotentiellon Messung hingegen ist dor Grund dos: Potentialänderung nicht ausreichend bekannt.The gases that accumulate in this space also have an effect on the vital function of the plants, so the result is unreal. In the case of biopotential measurement, however, the basic dos: change in potential is not sufficiently known.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zwar ähnlich den bekannten Methoden auch zum Messen der in der Umgebung der Pflanze erfolgenden Veränderungen geeignet, unterscheidet sich aber grundlegend dadurch von ihnen, daß damit auch die Größe der Konzentration der sich in der Pflanze befindenden - sowohl gasförmigen als auch in Körperflüssigkeiten, Stoffen gelösten (z.B. Sauerstoff, Kohlendioxyd, Stickstoff, usw.) - Gase gemessen werden kann.The inventive method is similar to the known methods also suitable for measuring the changes occurring in the environment of the plant but fundamentally from them, that with it also the size of the concentration of itself in the In the plant - both gaseous and substances dissolved in body fluids (e.g. oxygen, Carbon dioxide, nitrogen, etc.) gases can be measured can.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Erkenntnis genutzt, daß die am Stoffwechsel der Pflanze teilnehmenden (verwendeten und produzierten) Stoffe in engem kausalem Zusammenhang mit den biologischen Eigenschaften der Pflanze und mit den aktuellen biologischen Vorgängen stehen. Durch das Messen der am Stoffwechsel teilnehmenden Stoffe ist eine quantitative und qualitative Charakterisierung der biologischen Eigenschaften möglich. Von diesen Stoffen können die gasförmigen Stoffe - besonders wichtig sind O_ und CO« - durch einen Gasprüfer (Massenspektrometer, infrarote Absorptions-, paramagnetische Gasprüfer) bestimmt weiden. Das erfindungsgomäße Verfahren unterscheidet steh grundlegend dadurch von den bekannten Verfahren, daß die biologisch bedeutenden Gase nciht in einem die Pflanze umgebenden, geschlossenen Gasraum gemessen werden, sondern daß die im Inneren der Pflanze spürbaren tatsächlichen Verhältnisse gemessen werden. Erfindungsgemäß wird der Gasdetektor bzw. der an den G.iscJci cklor . r.qf'hchlossene Probenehmer in die Pflanze ei r yrhaut . D.?s Vünn im Loben der Pflanze zu Si.rofc führen. L'i<-:;o Wirkung vr-rg<"-;ht j'-ooc-h schnell. Oi ο Pi 1 -u·:?·.. ί,/,ηΐ 1 · η u, vs.fhr.un fir.-n 3 Ί ob- -nr -hrriijr uri'i <i'-i i-oi;.')lu·The method according to the invention makes use of the knowledge that the substances participating (used and produced) in the metabolism of the plant are closely causal with the biological properties of the plant and with the current biological processes. By measuring the substances involved in the metabolism, a quantitative and qualitative characterization of the biological properties is possible. Of these substances, the gaseous substances - O_ and CO «are particularly important - can be determined by a gas tester (mass spectrometer, infrared absorption, paramagnetic gas tester). The method according to the invention differs fundamentally from the known methods in that the biologically important gases are not measured in a closed gas space surrounding the plant, but that the actual conditions perceptible inside the plant are measured. According to the invention, the gas detector or the one on the G.iscJci cklor. r.qf'h closed sampler in the plant egg r yrhaut. D.? S Vünn in praising the plant lead to Si.rofc. L'i <- :; o effect vr-rg <"-; ht j'-ooc-h fast. Oi ο Pi 1 -u ·:? · .. ί, /, ηΐ 1 · η u, versus lead .un fir.-n 3 Ί ob- -nr -hrriijr uri'i <i'-i i-oi;. ') lu
biologische Zustand der Pflanze wird wiederhergestellt. Der Gasdetektor bleibt jedoch in direkter Verbindung mit dem Gashaushalt der Pflanze. Die Veränderungen der Umgebung können im Prüfer zu keiner Änderung der Gaskonzentration führen. Dazu kommt es nur durch biologische Vorgänge der Pflanze.the biological state of the plant is restored. However, the gas detector remains in direct communication with the gas balance of the plant. The changes in the environment cannot lead to any change in the gas concentration in the tester to lead. This only occurs through biological processes in the plant.
Die Massenspektrometer können auch die Zusammensetzung einer außerordentlich geringen Menge (1O~ Bar cm oder noch weniger) Gasprobe bestimmen. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein in einer Zeiteinheit eine sehr geringe Menge Gas (<1O Bar cm /s) durchlassender Probenehmer in die Pflanze gesetzt, so daß nur der gasdurchlassende Teil des Probenehmers die Pflanze berührt. Das wird so erreicht, daß dieses Ende des Probenehmers in das Innere eines Teils (Stengel, Blatt usw.) der Pflanze gesteckt wird und die Stelle des Eindringens gasdicht abgedichtet wird (z.B. umwachsen die Pflanzenzellen nach einiger Zeit den Probenehmer und so ist die Dichtung garantiert, oder aber der Weg der Außenluft wird durch Isoliermaterial abgedichtet). Der Probenehmer kann ein Rohr oder eine im allgemeinen zum Strömen eines Gases geeignete Leitung sein, auf deren in die Pflanze reichenden Teil sich poröser Stoff oder eine kleine Öffnung(en) befindet (befinden), und dieses Rohr oder diese Leitung wird bJank oder noch vorteilhafter mit einer halbdurchlässigen Membran (Gummi, Silikongummi, PVC, Polyäthylen, Teflon, usw.) bezogen in die Pflanze eingebracht. Der Probenehmer wird an ein Massenspektrometer angeschlossen. Der Analysator des Massenspektrometers arbeitet wie bekennt in einem Hochvakuumraum. Von der Pflanze fließt ständig über den Probenehmer eine geringe Menge Gas in das Massenspektrometer, diese geringe Menge stört den Stoffwechsel der Pflanze nicht. So kann je nach der Struktur der Pflanze und der Anbringung des Probenehmers vonThe mass spectrometers can also measure the composition of an extremely small amount (10 ~ bar cm or even less) determine gas sample. In the method according to the invention, a unit of time becomes a very small one Amount of gas (<10 bar cm / s) leaking sampler placed in the plant so that only the gas-permeable part of the sampler touches the plant. That is achieved so that this end of the sampler into the interior of a part (stem, leaf, etc.) of the plant and the point of penetration is sealed gas-tight (e.g. the plant cells grow around after some time the sampler and so the seal is guaranteed, or else the path of the outside air becomes sealed by insulating material). The sampler can be a tube or generally one for flowing a gas be a suitable pipe, on the part of which there is a porous material or a small opening (s) is (are) located, and this pipe or line becomes bJank or even more advantageous with a semi-permeable membrane (rubber, silicone rubber, PVC, polyethylene, Teflon, etc.) incorporated into the plant. The sampler is connected to a mass spectrometer. As is known, the analyzer of the mass spectrometer works in a high vacuum room. Flows from the plant constantly a small amount of gas in through the sampler the mass spectrometer, this small amount does not interfere with the metabolism of the plant. So can depending on the structure of the plant and the attachment of the sampler of
dem sich in den hohlon Teilen dor Pflanze befindenden freien Gas oder den in den Körperflüssigkeiten und Stoffen gelösten Gasen ständig eine Probe entnommen werden und das zeitliche Verhalten der Pflanze beobachtet werden. Die Probenahme und der Gasdetektor ermöglichen das Beobachten selbst von mit Sekundenschnelle ablaufenden Vorgängen. Sie sind also nicht nur sehr empfindlich, sondern auch sehr schnell.the one in the hollow parts of the plant A sample is constantly taken from free gas or the gases dissolved in body fluids and substances and the temporal behavior of the plant can be observed. The sampling and the gas detector enable observation even of processes that take place in a matter of seconds. So you are not only very sensitive, but also very quickly.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt zusammengefaßt werden: In das Innere oder auf die Oberfläche der zu untersuchenden Pflanze oder des Pflanzenteils wird gasdicht ein Gasdetektor oder ein an den Gasdetektor angeschlossener Gasprobenehmer gesetzt. Die Gasaufnahme des Probenehmers ist gering (<1O~ Bar cm /s). Der Gashaushalt der Pflanze wird nichu gestört. Die Pflanze oder der Pflanzenteil wird je nach dem Charakter der Untersuchung unter natürlichen Lebensbedingungen gehalten bzw. beliebigen mechanischen, physischen, chemischen und biologischen Einflüssen oder einer beliebigen Kombination der Einflüsse ausgesetzt. Mit dem Gasdetektor werden die Qualität und Quantität einer beliebigen Anzahl von Komponenten der sich in der Pflanze in freiem Zustand befindenden oder der in den Körperflüssigkeiten und Stoffen gelösten Gase ständig oder abschnittsweise bestimmt. Auf Grund der gemessenen Gaskonzentrationen werden die infolge der Einflüsse erfolgenden biologischen Vorgänge und/oder die Umgebungseinflüsse selbst ausgewertet.The inventive method can be summarized as follows: In the interior or on the surface of the to examining plant or part of the plant becomes gas-tight a gas detector or one connected to the gas detector Gas sampler set. The gas uptake of the sampler is low (<10 ~ bar cm / s). The gas budget the plant is not disturbed. The plant or the part of the plant is determined according to the nature of the investigation kept under natural living conditions or any mechanical, physical, chemical and biological Exposed to influences or any combination of influences. With the gas detector, the quality and quantity of any number of components in the free state in the plant or those dissolved in body fluids and substances Gases determined continuously or in sections. On the basis of the measured gas concentrations, as a result of the influences taking place biological processes and / or the environmental influences evaluated itself.
In der erfindungsgernäßen Anordnung wird der Gasprobenehney dessen anderes Ende an das Massenspektrometer angeschlossen ist, in die Ffln-zr '.jeführt.In the arrangement according to the invention, the gas sample is the other end of which is connected to the mass spectrometer is, in the Ffln-zr '.jin.
Das Verfahren ermöglicht das Beobachten von sich in den Pflanzen abspielenden schnellen und langandauernden biologischen Vorgängen. Der Vorteil der direkten Meßmethode besteht darin, daß mit ihrer Hilfe die ständige "in vivo" Schnellmessung jedes Gases in der Pflanze möglich ist. Im Unterschied zu den bisherigen Verfahren kann die Konzentration der Gase in den Pflanzen so bestimmt werden, daß die gemessenen Werte nicht direkt von den Einflüssen der Umgebung abhängen, sondern sich nur infolge der biologischen Prozesse der Pflanze ändern. Dadurch ist es für pflanzenbiologische Untersuchungen und auch die Untersuchung von das Leben der Pflanze beeinflussenden Faktoren ausgezeichnet geeignet. Mit diesem Verfahren kann die in der Pflanze hervorgerufene Streßwirkung nachgewiesen werden, die für die Umgebung praktisch keine Folgen hat und so mit den bisherigen Verfahren nicht entdeckt werden konnte.The method makes it possible to observe rapid and long-lasting biological events taking place in the plants Operations. The advantage of the direct measurement method is that with its help the constant "in vivo" Rapid measurement of every gas in the plant is possible. In contrast to previous methods, the concentration of the gases in the plants can be determined in such a way that the measured values are not directly related to the influences depend on the environment, but only change as a result of the biological processes of the plant. This is it for Plant biological examinations and also the investigation excellently suited to factors influencing the life of the plant. With this procedure, the in the stress effect caused by the plant can be demonstrated, which has practically no consequences for the environment and so could not be discovered with the previous methods.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Unterschiedlichkeit der biologischen Vorgänge in unterschiedlichen Teilen einer Pflanze oder Pflanzenart untersucht werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Verfahrens bei der Untersuchung und Klassifikation der Wirkung von Sprühmitteln, im allgemeinen Chemikalien bzw. bioaktiven Stoffen mit Hormonwirkung. Das Verfahren ermöglicht eine schnelle Untersuchung und ein objektives Urteil.With the method according to the invention, the diversity the biological processes in different parts of a plant or plant species can be investigated. The application of the method is particularly advantageous for the investigation and classification of the effect of spray agents, generally chemicals or bioactive substances with hormonal effects. The procedure allows for a quick one Investigation and an objective judgment.
Claims (2)
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| HU82327A HU183810B (en) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | Method and arrangement for tracing the physiological processes in plants |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4232281C1 (en) * | 1992-09-26 | 1994-03-31 | Meinhard Prof Dr Knoll | Determining substance concn. in environment - by measuring effects on plants, to determine pollutant concn. or optimal plant culture conditions |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD207578A1 (en) * | 1982-05-07 | 1984-03-07 | Schoenborn Hans Juergen | INCUBATION KUVETTE FOR CHANGING THE FLUID OF PLANTS |
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1982
- 1982-02-03 HU HU82327A patent/HU183810B/en not_active IP Right Cessation
-
1983
- 1983-02-01 DE DE19833303310 patent/DE3303310A1/en not_active Withdrawn
- 1983-02-02 GB GB08302862A patent/GB2115927B/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD207578A1 (en) * | 1982-05-07 | 1984-03-07 | Schoenborn Hans Juergen | INCUBATION KUVETTE FOR CHANGING THE FLUID OF PLANTS |
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| DE4232281C1 (en) * | 1992-09-26 | 1994-03-31 | Meinhard Prof Dr Knoll | Determining substance concn. in environment - by measuring effects on plants, to determine pollutant concn. or optimal plant culture conditions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HU183810B (en) | 1984-06-28 |
| GB2115927B (en) | 1985-06-19 |
| GB8302862D0 (en) | 1983-03-09 |
| GB2115927A (en) | 1983-09-14 |
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