ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования азотного питания и обмена у растений с применением изотопа из "Азотное питание растений и применение азотных удобрений" Изучение процесса переработки минерального азота в растениях на белки всегда было одной из центральных проблем агрономической и биологической химии. Но до недавнего времени многие из наших представлений в этой области основывались скорее на гипотезах, чем на фактах, добытых в результате точного эксперимента. Главная трудность заключалась в том. [c.185] Применение меченых атомов в биологии, приведшее к столь большим успехам в научной разработке ряда важнейших вопросов, оказывает неоценимую услугу и в исследованиях азотного обмена и азотного питания растений. Применяя в качестве источника азота для растений сульфат аммония, аммиачную селитру и любые другие соединения азота, обогащенные изотопом N , и определяя затем содержание изотопа N в выделенных из растения соединениях азота, можно совершенно однозначно ответить на вопрос о том, как быстро поступает азот в тот или иной орган растения, с какой скоростью и в каких органах и тканях растений образуются интересующие нас азотистые органические соединения и какова их дальнейшая судьба в растениях. При этом весьма важным является то обстоятельство, что изотоп азота N по своему действию на живой организм в любой концентрации ничем не отличается от обычного азота. При использовании наиболее обогащенных изотопом N аммонийных или азотнокислых солей они будут оказывать на растения в точности такое же действие, как и обычные аммонийные или азотнокислые соли. Никакого токсического или,, наоборот, стимулирующего влияния иа растения и на животных изотоп N не оказывает. [c.186] В убранных растениях определялся неорганический азот (аммиачный Ы), азот органических небелковых соединений, представленный в опытных растениях в основном аминокислотами, азот хлорофилла, азот коллоиднорастворимых белков и азот нерастворимых тканевых белков. Методика выделения этих соединений азота описана ранее [3]. Коллоиднорастворимые белки ввиду их большей подвижности (в соответствии с принятым подразделением белков зеленых частей растений) мы будем в дальнейшем обозначать как запасные белки, а менее подвижные нерастворимые тканевые белки — как конституционные белки. Эти группы белковых веществ весьма различны по их аминокислотному составу. [c.187] Выполненные в нашей лаборатории анализы В. М. Макаревич показали, что запасные белки всех исследованных растений совершенно не содержат пролина и что они значительно богаче триптофаном, аланином, валином и лейцином, чем конституционные белки. [c.187] При вычислении степени обновления аминокислот и амидов небелкового органического азота) в качестве исходного источника азота принимался вносимый в подкормку меченый сульфат аммония, аммиачный азот которого непосредственно используется на синтез аминокислот и амидов. Но на построение белка и хлорофилла идет не аммиак как таковой, а синтезированные за его счет аминокислоты. Следовательно, при вычислении и степени обновления азота белка и хлорофилла в качестве исходной величины (А) нужно принимать степень обогащения изотопом М азота аминокислот, являющихся непосредственными предшественниками белка в процессе его образования в растениях. В таблицах 1 и 2 приведены данные, полученные в опыте с овсом в 1953 г. [c.188] Урожай зеленой массы овса и содержание в нем азота отдельных фракций в различные сроки после внесения подкормки с меченым азотом, 1953 г. [c.188] Подкормка растений меченым азотом в этом опыте производилась через 24 дня после появления всходов. В качестве подкормки применялся сульфат аммония с трехкратным обогащением изотопом в дозе 0,24 г N на сосуд. Так как внесенный э подкормку меченый сульфат аммония разбавлялся в почве обычным сульфатом аммония, внесенным перед посевом и не полностью использованным растениями, то фактическое обогащение сульфата аммония в субстрате было несколько ниже, примерно 2,5. Из таблицы 1, в которой помещены урожайные данные и результаты химического анализа растений, следует, что при экспозиции растений на меченом азоте от 6 до 72 часов вес растений практически оставался на одном и том же уровне и только через 120 часов после внесения азотной подкормки он заметно увеличился. [c.188] Результаты изотопного анализа отдельных фракций азота, выделенных нз зеленой массы молодых растений овса, 1953 г. [c.189] Содержание в растениях небелкового органического азота (свободных аминокислот) непрерывно возрастает по мере удлинения. экспозиции на меченом азоте. [c.189] Содержание азота конституционных и запасных белков при экспозициях на меченом азоте от 6 до 72 часов хотя в общем и повышается по мере удлинения экспозиции, но в очень слабой степени. Значительное увеличение содержания в растениях белкового азота наступило только при более длительных экспозициях— при 120 и 240 часов. [c.189] Увеличение содержания хлорофилла в растениях также стало достаточно заметным только при более длительных экспозициях (120 и 240 часов). [c.189] Однако из данных, помещенных в таблице 2, следует, что внесенный в подкормку меченый азот уже через 12 часов был обнаружен в белковых фракциях и в хлорофилле, а в последующие сроки содержание изотопа N 5 в белках и в хлорофилле непрерывно возрастает, и через 72—120 часов степень обогащения изотопом Ы белков и хлорофилла практически становится равной степени обогащения изотопа Ы небелкового органического азота. Таким образо.м, несмотря на то что общее количество белка и хлорофилла в растении в течение 72 часов после внесения меченой азотной подкормки слабо изменялось, азотный состав этих веществ растений в те же сроки подвергался весьма интенсивному обновлению. [c.189] Как следует из приведенных в таблице 2 данных, азот конституционных белков и хлорофилла в течение 72 часов обновлялся на 90—95%, а через 120 часов в растениях этого опыта произошло практически полное обновление азота белка и хлоро( )илла. [c.189] Обновление азотистого состава белка и хлорофилла может быть обусловлено двумя одновременно протекающими в растении процессами — новым синтезом белка и хлорофилла, в результате которого происходит наращивание массы этих веществ, и процессом самообновления белка и пиррольного ядра хлорофилла. В последнем случае происходит полный или частичный распад этих веществ с последующим ресинтезом их за счет аминокислот из обменного фонда растений. Из данных химического анализа растений следует, что в первые 72 часа после внесения меченой азотной подкормки содержание хлорофилла в растениях практически почти не изменялось, поэтому происщедшее в эти сроки обновление азотистого состава пиррольного ядра хлорофилла можно полностью отнести за счет непрерывного процесса его самообновления. [c.190] В таблице 3 приведена вычисленная по данным химического анализа степень обновления азотистого состава конституционных и запасных белков, обусловленная новым их синтезом, во время экспозиции растения на М . Из сопоставления этих данных с фактическим обновлением азотистого состава белков, установленным изотопным анализом, следует, что обновление белка, происшедшее в первые часы экспозиции растений на меченом азоте, только в незначительной степени может быть обусловлено новым его синтезом за счет вносимого в подкормку меченого азота. При более длительной экспозиции количество вновь синтезированного белка заметно возрастает и соответственно возрастает его роль в обновлении азотистого состава всей массы белка. [c.190] При более длительных экспозициях растений —120 и 240 часов экспериментально найденное обогащение изотопом всех выделенных из растений фракций азота (небелковый органический азот, белковый азот и азот хлорофилла) выражается одинаковой величиной, что является доказательством полного обновления азотистого состава белка и хлорофилла, происшедшего за это время. [c.191] Из результатов этого опыта также следует, что скорость обновления двух групп выделенных нами из растений белковых веществ — конституционных и запасных белков — весьма различна. Конституционные белки обновляются со значительно большей интенсивностью, чем запасные. В других опытах, с более короткими экспозициями растений на Ы , меченый азот мог быть обнаружен в конституционных белках в более ранние сроки, чем в запасных белках. Это дает известное основание предполагать, что вначале синтезируются конституционные белки, которые, претерпевая соответствующие изменения, превращаются в более подвижные запасные белки. [c.191] Для подкормки применялся сульфат аммоиия с 5-кратным обогащением изотопом в дозе 0,24 г на сосуд. Опыт проводился в условиях водных культур. [c.192] В таблицах 4 и 5 приводятся урожайные данные и результаты химического анализа зеленой массы и корней растений. [c.192] Экспозиция растений на К , час. [c.192] Вернуться к основной статье