ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование азотного обмена растений с применением изотопа азота из "Азотное питание растений и применение азотных удобрений" Применение стабильного изотопа азота в биохимических исследованиях имеет то неоспоримое преимущество перед радиоактивными индикаторами, что он по своему действию на живой организм в любой концентрации ничем не отличается от обычного азота. [c.173] Применяя обычные химические методы анализа растений, мы часто не обнаруживаем закономерных изменений в количественном содержании отдельных азотистых веществ в растениях на протяжении какого-то промежутка времени. [c.173] например, в одном из наших опытов с молодыми растениями овса через 24 часа после внесения азотной подкормки с 5-кратным обогащением Ы общее содержание аминокислотного азота составляло 75 мг на 100 г сырой зеленой массы растений, в контрольных же растениях (без азотной подкормки) было 71 мг аминокислотного азота. Если судить только по этим данным, то можно прийти к выводу, что азотная подкормка за 24 часа не оказала существенного влияния на образование аминокислот в растении. Вопреки этому изотопный анализ показал, что выделенный из подкормленных растений азот аминокислот содержит значительный избыток атомов Ы . Экспериментально найденное обогащение этой фракции азота изотопом было равным 1,95. Отсюда следует, что за истекшие 24 часа после внесения азотной подкормки аминокислотный состав растений обновился на 23,75% . Это значит, что по крайней мере 23,75% от общего количества свободных аминокислот в растении было вновь синтезировано за 24 часа опыта. И если химический анализ не смог этого обнаружить, то только потому, что в результате непрерывно происходящего в растении обмена веществ аминокислоты использовались на синтез белка, хлорофилла и общее содержание и у в растении в течение опытного периода было близким к исходной величине. [c.173] Применение в качестве азотной подкормки сульфата аммония, меченного изотопом в наших исследованиях (1) позволило установить, что в молодых растениях (рожь, щавель) непрерывно происходит весьма интенсивное обновление азотистого состава белка и хлорофилла. [c.173] Существовавшее ранее представление об относительной стабильности конституционных белков растений оказалось неправильным. Конституционные белки протоплазмы, так же как и запасные вегетативные белки, вовлекаются в общий обмен веществ в организме растений и непрерывно обновляются. [c.174] В настоящем сообщении излагаются результаты дальнейших исследований азотного обмена растений с применением меченых атомов азота. [c.174] Растения для этих исследований выращивались в торфопесчаных культурах в условиях вегетационного павильона. Питательная смесь, вносившаяся до посева растений, включила 0,3 г N на сосуд (6 кг песка) в форме обычного сульфата аммония и все остальные элементы в. нормальных их дозах. В соответствующие стадии развития растениям давалась азотная подкормка в форме сульфата аммония, обогащенного изотопом N . Продолжительность экспозиции растений на внесенной подкормке, меченной варьировала в отдельных опытах от 6 до 120 часов. По истечении установленного срока экспозиции растения убирались, взвешивались и поступали на анализ. Одновременно в те же сроки производилась уборка растений из контрольных вариантов, где не применялась подкормка меченым азотом. Методика выделения из растений отдельных азотистых фракций ранее описана [1]. [c.174] В первом опыте с овсом подкормка меченым азотом производилась через 24 дня после появления всходов сульфатом аммония с 3-кратным обогащением Ы в дозе 0,24 г N. на сосуд. [c.174] В таблице 1 приводятся данные учета урожая зеленой массы растений и содержания в нем различных фракций азота по отдельным вариантам опыта. [c.174] Из этих данных следует, что по мере удлинения сроков после внесения азотной подкормки содержание почти всех фракций азота в растениях в общем повышается, хотя в отдельных случаях эта картина несколько нарушается. Последнее, по-видимому, может быть объяснено динамичностью процессов азотного обмена в растениях — образованием одних форм азотистых соединений в растениях за счет распада других азотистых веществ. [c.174] В таблице 2 приводятся данные изотопного анализа различных фракций азота, выделенных из зеленой массы молодых растений овса в этом опыте. [c.174] Сроки уборки растений после внесения подкормки с час. [c.175] Приведенные в таблице 2 данные о содержании меченого азота в белках и хлорофилле не выражают, однако, действительной степени обновления этих фракций, которая в действительности намного выше. [c.176] При составлении этой таблицы для вычисления процентного содержания меченого азота в исследуемой фракции за 100% принималась величина обогащения изотопом сульфата аммония, применявшегося для подкормки, т. е. в данном случае 3-кратное обогащение Такой способ определения степени обновления азота в исследуемых фракциях будет правильным только применительно к аминокислотам и амидам, на синтез которых непосредственно используется аммиачный азот сульфата аммония, внесенного в качестве подкормки. Но на построение белков и хлорофилла идет не аммиак как таковой, а продукты его превращения, и прежде всего аминокислоты. [c.176] При вычислении степени обновления азота этих соединений мы должны исходить не из степени обогащения изотопом сульфата аммония, взятого для подкормки, а из степени обогащения изотопом N небелковых органических соединений азота, которые непосредственно используются для синтеза белка и хлорофилла. [c.176] Однако в какой-то момент в результате непрерывно происходящих процессов обновления белка в небелковую фракцию азота наряду с меченым азотом, поступающим из почвы, попадает в большем или меньшем количестве и небелковый азот, образовавшийся в результате распада белковых молекул, синтезированных в более ранние сроки, еще без участия меченого азота. Следовательно, может оказаться, что в этот момент степень обогащения изотопом Ы небелковой фракции будет ниже, чем она была за некоторое время до этого. В этом случае вычисление степени обновления белка по данным изотопного анализа одновременно выделенных небелковой и белковой фракций азота даст преувеличенные результаты, так как какая-то часть белковых молекул была синтезирована в тот момент, когда степень обогащения предшественника белка — небелковой фракции была выше, чем в момент взятия пробы. [c.177] Таким образом, вычисляя степень обновления белка и пир-рольного ядра хлорофилла путем отнесения найденных величин обогащения изотопом К этих фракций к степени обогащения одновременно выделенной фракции небелкового азота (приняв последнюю за 100), мы, по-видимому, получим лишь первое приближение к истинным значениям искомых величин. Но когда степень обогащения изотопом Ы предшественников белка и хлорофилла практически станет равной степени обогащения изотопом N 5 самого белка и хлорофилла, мы с полным основанием можем утверждать, что в этот момент произошло полное обновление азотного состава белка и хлорофилла. [c.177] В таблице 3 приведены вычисленные таким путем величины обновления азота белка и хлорофилла в растениях при различной продолжительности их экспозиции в меченом сульфате аммония. [c.177] Приведенные в таблице 3 данные позволяют сделать вывод о чрезвычайно высокой интенсивности процесса обновления азотистого состава белка и хлорофилла. Особенно интенсивно обновляются конституционные белки. Обновление азотистого состава белка и хлорофил ла только в сравнительно небольшой степени обусловлено увеличением массы этих веществ за счет внесенного в подкормку азота. Так, например, через 48 часов после внесения подкормки с меченым азотом общее содержание в растениях азота конституционных белнов и хлорофилла увеличилось против исходного положения соответственно на 18 и 14%. В этот же срок азотистый состав конституционных белков и хлорофилла обновился на 62,6 и 57,5%. [c.178] Приведенные в таблице 4 данные показывают, что интенсивность обновления отдельных фракций белка и хлорофилла в значительной степени зависит от стадии развития растений. Если в ранних стадиях развития овса и ржи (1) конституционные белки обновляются значительно быстрее и интенсивнее, чем запасные, то в стадии колошения запасные белки зеленой массы овса обновляются примерно с той же интенсивностью, как и конституционные белки, а в колосьях запасные белки обновляются даже значительно быстрее, чем конституционные. Такое же соотношение в интенсивности обновления конституционных и запасных белков имело место у тимофеевки в стадии, предшествующей колошению. [c.179] Вернуться к основной статье