ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы О скорости обновления белка и хлорофилла в высших растениях из "Азотное питание растений и применение азотных удобрений" Поступившие в растения минеральные соединения азота, претерпевая ряд последовательных превращений, в конечном счете идут на синтез белка. При благоприятных условиях переработка в растениях неорганических соединений азота в аминокислоты, амиды и другие небелковые органические соедине- ния азота протекают сравнительно быстро. Так, например, при внесении азотной подкормки в растениях, как правило, можно обнаружить заметное увеличение содержания органических небелковых фракций азота, которое может быть обусловлено только их новообразованием за Счет переработки поступившего в растение неорганического азота. [c.156] Выяснение этих вопросов и явилось одной из основных задач наших исследований. Кроме того, представлялось весьма важным выяснить, используя метод меченых атомов, характер тех изменений, которым, по-видимому, подвергается хлорофилл в различных условиях азотного питания растений. [c.157] Известно, что при недостатке азота в почве растения имеют бледно-зеленую окраску, при избытке азота — темно-зеленую. Степень интенсивности зеленой окраски растений — это тот признак, по которому можно судить об обеспеченности растений азотом. [c.157] Если растениям, испытывающим недостаток в азоте, дать азотную подкормку, то уже через 1—2 дня можно наблюдать заметное усиление у них интенсивности зеленой окраски. Наоборот, удаление азота из питательной среды, как это легко может быть продемонстриро вано в водных культурах со сменными растворами, влечет за собой очень быстрое ослабление интенсивности зеленой окраски растений. [c.157] Было показано, что изменение интенсивности зеленой окраски растений при меняющихся условиях азотного питания обусловлено различным содержанием в них хлорофилла. С первого взгляда это кажется несколько странным. При содержании хлорофилла в зеленых листьях около 1% в пересчете на сухой вес и азота в хлорофилле около 6,2% общее количество азота хлорофилла составляет около 0,06%, в го время как общее содержание азота в зеленых листьях около 3% (в пересчете на сухой вес). Таким образом, азот хлорофилла составляет всего лишь /зо долю общего азота листьев. Поэтому, казалось бы, что для образования хлорофилла растения могли бы довольствоваться весьма умеренным количеством азота, и в этом отношении они могли бы быть менее зависимыми от интенсивности снабжения их азотом. В действительности же дело обстоит совершенно по-другому. [c.157] Предполагалось, что в растении п роисходит частое обновление хлорофилла и что его азотистый компонент вовлекается в общий азотный обмен растений. [c.158] Для своих исследований мы брали растения из специально заложенных вегетационных опытов. Растения выращивались на соответствующей питательной смеси в условиях песчаных культур. На той или иной стадии развития под растения вносилась азотная подкормка в виде сульфата аммония, обогащенного тяжелым изотопом азота N . Затем через определенные промежутки времени после внесения азотной подкормки растения убирались, тщательно измельчались (до пастообразного состояния) в фарфоровой ступке к измельченной массе растений добавлялась дистиллированная вода, и полученная суспензия отжималась через чистую, предварительно промытую в горячей воде, марлю. К отжатой массе измельченных растений вновь добавлялась дистиллированная вода, и полученная взвесь вновь отжималась через марлю. Эта операция повторялась 5—6 раз, до тех пор, пока отжимаемый от взвеси раствор не стал совершенно прозрачным и бесцветным. Полученный коллоидальный раствор нагревался на водяной бане при температуре 80—81°. При этих условиях содержащиеся в растворе белки выпадали в хлопьевидный осадок. Коагулированные белки отфильтровывались через взвешенный безводный фильтр, и после сушки в них определялось содержание азота по Кьельдалю. Общее содержание азота в выделенных таким образом белках колебалось в отдельных пробах в пределах И—13%N. Несколько пониженное содержание азота в этих белках, по-видимому, обусловлено наличием в них примесей других веществ, осаждающихся вместе с белками. В освобожденной от белков вытяжке из растений (фильтрат) определялись водорастворимые небелковые органические соединения азота, аммиачный азот, а в отдельных опытах-—и сахара. [c.158] Принимая такое подразделение белков зеленых растений, мы должны отнести белки, переходящие в коллоидальный раствор, как более мобильные их формы, к запасным белкам, а нерастворимые белки, содержащиеся в отж1атой массе растений, — большей частью к конституционным белкам протоплазмы или, короче, к плазменным белкам. [c.159] Следует особо отметить, что определяемые нами нерастворимые белки, по-видимому, не полностью, а только большей частью могут быть отнесены к конституционным белкам, так как нет оснований считать, что при принятой нами методике обработки растительного материала запасные белки переходят в коллоидальный раствор. Но так как в настоящее время не существует такого метода, применение которого позволило бы осуществить полное разделение этих групп белков, то мы условно относим все белки, содержащиеся в измельченной, отжатой и промытой массе растений, к конституционным белкам. [c.159] Одновременно в этих же исследованиях производилось определение азота хлорофилла. Для этого измельченные растения обрабатывались этиловым спиртом до полного извлечения хлорофилла. После отгонки спирта хлорофилл отделялся от других компонентов спиртовой вытяжки растворением его в толуоле, так как в толуоле, кроме хлорофилла, не растворяются какие-либо другие азотсодержащие соединения, входящие в состав растений. Аналитическое определение азота хлорофилла производилось по методу Кьельдаля. [c.159] Ниже излагаются результаты трех опытов с меченым азотом. [c.159] Первый опыт с озимой рожью был заложен в середине июля. Растения выращивались в условиях песчаных культур на нормальной питательной смеси. Для придания среде достаточной буферности к песку добавлялось 2% торфа, предварительно промытого соляной кислотой и водой и потом насыщенного СаО и MgO (10 1) до pH 7,0. При набивке сосудов в числе других питательных элементов вносился и азот в виде сульфата аммоння в количестве 0,50 г N на сосуд размером 20 X 20 см (7 кг песка). [c.159] Из данных таблицы следует, что через 24 часа после дачи азотной подкормки не было обнаружено сколько-нибудь заметных изменений в весе растений контрольные и подкормленные растения имели примерно одинаковый вес. Но в химическом составе растения влияние азотной подкормки, несмотря а столь непродолжительный срок после внесения, сказалось все же достаточно заметно. Сопоставляя данные анализа надземной массы и корней, можно прийти к заключению, что масштаб изменений для отдельных фракций азота в корнях и надземной массе растений различен. Для корней внесение азотной подкормки наиболее резко сказалось на содержании небелковых фракций азота и значительно слабее на содержание запасных и конституционных белков. Для зеленой надземной массы, наоборот, под влиянием подкормки более за метно возросло содержание белковых фракций и менее значительные изменения произошли в содержании небелкового азота. Очевидно, синтез белков происходит с большей интенсивностью в зеленых надземных органах растений, чем в корнях. Переработка же неорганического азота в аминокислоты, амиды и другие небелковые органические соединения происходит достаточно интенсивно как в корнях, так и в надземных органах растений. [c.160] Содержание дисахаридов в растениях при внесении азотной подкормки заметно упало, что, очевидно, обусловлено потреблением сахаров в процессе синтеза белка в растениях. [c.160] Выделенные из зеленой надземной массы растений отдельные фракции азотистых соединений после их минерализации и восстановления до элементарного азота на специальной вакуумной установке были подвергнуты изотопному. анализу на м асспектрогр афе. [c.160] Результаты анализа приведены в таблице 2. [c.160] Приведенные в таблице данные дают точные сведения об использовании внесенного в подкормку меченого азота на построение отдельных органических соединений в растении. [c.160] Мы видим, что максимальное содержание меченого азота было найдено в небелковых водно- и спирторастворимых органических соединениях азота (аминокислоты и амиды), где было обновлено около 20% всего азота этих фракций. [c.160] Также весьма значительное содержание мечен-ого азота было обнаружено в хлорофилле, хотя за истекшие 24 часа после внесения азотной подкормки содержание хлорофилла в растениях практически не изменилось. [c.162] Полученные данные о распределении меченого азота между отдельными фракциями азотистых веществ в растении нельзя, однако, рассматривать как непосредственные показатели обновления азотистого состава для всех выделенных фракций. Есть все основания считать, что только для водорастворимых и спирторастворимых небелковых азотистых соединений, являющихся первичными продуктами переработки аммиака в растениях, найденное обогащение меченым азотом соответствует действительному обновлению азотистого состава этих фракций. [c.162] Вернуться к основной статье