International Journal of Biometeorology

, Volume 7, Issue 1, pp 17–25

A study of the mechanism of air-ion-induced growth stimulation in HORDEUM VULGARIS

  • Albert P. Krueger
  • Sadao Kotaka
  • Paul C. Andriese
Article

Abstract

HORDEUM VULGARIS seedlings grown in a chemically defined Fe-free nutrient solution develop iron chlorosis. When the growth takes place in unipolar ionized atmospheres of either charge the onset of chlorosis is accelerated and this is accompanied by the appearance of large amounts of cytochrome c. Apparently the air ions cause most of the limited store of Fe present in the seeds to be utilized preferentially in the synthesis of cytochrome c and not enough is available to support the normal biosynthesis of chlorophyll. When the seedlings are grown in a substrate containing Fe and are exposed to ionized air they do not develop chlorosis but exhibit the typical ion-induced increase in growth rate and an increased production of cytochrome c.Here the supply of Fe is sufficient to provide for both the biosynthetic processes. No evidence was found that a change in ratio of free to bound indole-3-acetic acid accompanies the ion-induced stimulation of growth.

Zusammenfassung

HORDEUM VULGARIS SÄmlinge entwickeln eine Eisenchlorose, wenn sie in chemisch definierter Fe-freier NÄhrlösung wachsen. Der Eintritt der Chlorose ist beschleunigt und mit dem Auftreten von grossen Mengen Cytochrome c verbunden, wenn das Wachstum in negativ oder positiv ionisierte Luft stattfindet.Offenbar bewirken die Luftionen, dass das meiste in den Samen gespeicherte Fe vorzugsweise für die Synthese von Cytochrome c verwendet wird, so dass für die Biosynthese von Chlorophyll nicht genügend vorhanden ist. Werden die SÄmlinge in Fe-haltiger NÄhrlösung gehalten und der ionisierter Luft exponiert, entwickelt sich keine Chlorose.Dafür zeigt sich der typische durch Ionen induzierte Anstieg der Wachstumsrate und eine vermehrte Bildung von Cytochrom c. In diesem Fall reicht die Fe Versorgung für beide Biosynthesen. Es wurden keine Belege dafür gefunden,dass mit der durch Ionen induzierten Anregung des Wachstums eine Änderung im VerhÄltnis der freien zur gebundenen Indol-3-EssigsÄure einhergeht.

Résumé

Les semences d'HORDEUM VULGARIS cultivés dans une solution sans Fe définie chimiquement, deviennent chlorotiques. Cette chlorose apparait plus tÔt et s'accompagne de la formation de grandes quantités de cytochrome c si la croissance a lieu dans des atmosphères ionisées de charges de mÊme signe positif ou négatif. Les ions de l'air provoquent apparemment l'utilisation de la faible réserve de Fe des gralines pour la synthèse de cytochrome c, et le Fe manque pour la formation normale de chlorophylle. Les graines cultivées sur un milieu contenat du Fe et exposées à de l'air ionisé ne deviennent pas chlorotiques mais montrent une accélération de la croissance et une augmentation de la production de cytochrome c typiques de l'action des ions. Dans ce cas l'apport de Fe suffit aux deux biosynthèses. On n'a pas trouvé qu'un changement du rapport des acides indole-3-acétiques libre et lié accompagne la stimulation d'croissance causée par les ions.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. BECKETT, J.C. (1962): Air ion measurement. Proc. Intern. Conf. on Ionization of the Air, 1: 1–13 (III).Google Scholar
  2. HEMBERG, T. (1955): Studies on the balance between free and bound auxin in germinating maize. Plant Physiol., 8: 418–432.Google Scholar
  3. HILL, R. and SCARISBRICK, R. (1951): The hematin compounds of leaves. New Phytol., 50: 98–111.Google Scholar
  4. JACOBSON, L. (1945): Iron in the leaves and chloroplasts of some plants in relation to their chlorophyll content. Plant.Physiol., 20: 233–245.Google Scholar
  5. JACOBSON, L. (1951): Maintenance of iron supply in nutrient solutions of a single addition of ferric potassium ethylenediamine tetra acetate. Plant Physiol., 26: 411–413.Google Scholar
  6. KRUEGER, A.P., KOTAKA, S. and ANDRIESE, P.C. (1962a):Studies on the effects of gaseous ions on plant growth. I. The influence of positive and negative air ions on the growth of AVENA SATIVA. J.Gen.Physiol., 45: 879–895.Google Scholar
  7. KRUEGER, A.P., BECKETT, J.C., KOTAKA, S. and ANDRIESE, P.C. (1962): Studies on the effects of gaseous ions on plant growth. II.The construction and operation of an air purification unit for use in studies on the biological effects of gaseous ions. J.Gen. Physiol., 45: 897–904.Google Scholar
  8. KRUEGER, A.P., KOTAKA, S. and ANDRIESE P.C. (1962b):Some observations on the physiological effects of gaseous ions. Int. J.Biometeor., 6: 33–48.Google Scholar
  9. LOWERY, O.H., ROSENBROUGH, N.J., FARR A.L. and RANDALL R.J. (1951): Protein measurement with the Folin Reagent. J. Biol.Chem.,193: 265–275.Google Scholar
  10. NITSCH, J.P. and NITSCH, C. (1956): Studies on a growth of coleoptile and first internode sections. A new sensitive straight-growth test for auxins. Plant Physiol., 31: 94–111.Google Scholar
  11. SMITH, R.F. and FULLER, W.H. (1961): Identification of a component of positivelyionized air causing enhanced growth in plants. Plant Physiol., 36: 749–751.Google Scholar
  12. SAYWELL, L.G. and CUNNINGHAM, B.B. (1937): Determination of iron, colorimetric 0phenanthroline method. Ind. Eng. Chem.; Anal.Ed.,9: 67–69.Google Scholar
  13. VISHNIAC, W. (1957): Methods for the study of the hill reaction, Colowick and Kaplan, Methods in Enzymology, 4: 32. Academic Press Inc., New York.Google Scholar
  14. YAMAKI, T. and NAKAMURA, K. (1952): Formation of indoleacetic acid in maize embryo. Sci. Papers Coll. Gen. Ed. University of Tokyo, 2: 81.Google Scholar

Copyright information

© Swets & Zeitlinger B.V. 1963

Authors and Affiliations

  • Albert P. Krueger
    • 1
  • Sadao Kotaka
  • Paul C. Andriese
  1. 1.Department of Bacteriology and the Naval Biological Laboratory of the School of Public HealthUniversity of CaliforniaBerkeleyUSA

Personalised recommendations