Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Transient effect of weak electromagnetic fields on calcium ion concentration in Arabidopsis thaliana. med./bio.

[Vorübergehende Wirkung schwacher elektromagnetischer Felder auf die Calcium-Ionen-Konzentration bei Arabidopsis thaliana].

Veröffentlicht in: BMC Plant Biol 2009; 9 (1): 47

Ziel der Studie (lt. Redakteur)

Es sollte die Wirkung schwacher elektromagnetischer Felder auf die Calcium-Ionen-Konzentration in der Pflanze Arabidopsis thaliana untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Eine Aequorin-exprimierende Arabidopsis thaliana-Mutante wurde einem Magnetfeld von ungefähr 65 µT und einem elektromagnetischen Feld mit einer korrespondierenden sogenannten Zyklotron-Frequenz für Ca2+ von 50 Hz ausgesetzt. Die hier angewendete Ion-Zyklotron-Resonanz (ICR) ist ein diskutierter Mechanismus, durch den die biologischen Wirkungen elektromagnetischer Felder mit definierten Frequenzen und Stärken vorhergesagt werden können, möglicherweise durch Beeinflussung der physiologischen Verfügbarkeit kleiner Ionen.
Die Aequorin-produzierende Arabidopsis-Mutante stellt eine leistungsstarke Möglichkeit dar, um den Ca2+-Fluss im Zytosol als Reaktion auf äußere Stressoren zu untersuchen.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: Gleichfeld kontinuierlich während des gesamten Experiments; Wechselfeld bis zu 90 min überlagert
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: Gleichfeld kontinuierlich während des gesamten Experiments; Wechselfeld bis zu 90 min überlagert
Exposition 3: 50 Hz
Expositionsdauer: Gleichfeld kontinuierlich während des gesamten Experiments; Wechselfeld bis zu 90 min überlagert

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Expositionsdauer Gleichfeld kontinuierlich während des gesamten Experiments; Wechselfeld bis zu 90 min überlagert
Zusatzinfo superimposed on a DC field
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau two pairs of Helmholtz coils with an inner diameter of 13 cm, wired one on the other, placed inside a permalloy shielding box; 200 turns for DC and 100 turns for AC field generation; sample dish placed in the centerr of the vertical axcis of the coil pairs
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 65,8 µT Mittelwert über Zeit gemessen - Gleichfeld
magnetische Flussdichte 5 µT Mittelwert über Zeit gemessen - Wechselfeld

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Expositionsdauer Gleichfeld kontinuierlich während des gesamten Experiments; Wechselfeld bis zu 90 min überlagert
Zusatzinfo superimposed on a DC field
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 65 µT Mittelwert über Zeit gemessen - Gleichfeld
magnetische Flussdichte 0,1 µT Mittelwert über Zeit gemessen - 0,1 µT; 1,5 µT; 20 µT Wechselfeld

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Expositionsdauer Gleichfeld kontinuierlich während des gesamten Experiments; Wechselfeld bis zu 90 min überlagert
Zusatzinfo superimposed on a DC field
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 2 µT Mittelwert über Zeit gemessen - 2 µT, 55 µT, 65 µ'T, 75 µT Gleichfeld
magnetische Flussdichte 5 µT Mittelwert über Zeit gemessen - Wechselfeld

Referenzartikel

  • Pazur A et al. (2006): Growth of etiolated barley plants in weak static and 50 Hz electromagnetic fields tuned to calcium ion cyclotron resonance.
  • Carson JJL et al. (1996): Fluorescence spectrophotometer for the real time detection of cytosolic free calcium from cell suspensions during exposure to extremely low frequency magnetic fields.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • während der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Ergebnisse deuten zum ersten Mal auf einen direkten und schnellen Einfluss der resonanten elektromagnetischen Erregung durch die zyklotronische Frequenz von Ca2+ auf die Konzentration dieses Ions im Zytosol hin. Diese Veränderung war transient und ließ innerhalb von 60 Minuten nach. Die Ca2+-Transienten wurden sowohl beim An- als auch beim Abschalten der Ca2+-ICR-Bedingung beobachtet.
Berücksichtigt man die verschiedenen Funktionen von Ca2+ als Second Messenger (sekundärer Botenstoff) in Pflanzen, könnte dieser Mechanismus relevant für die Wahrnehmung der Pflanze dieser kombinierten Felder sein.

Studienmerkmale:

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