Формы азотного питания и обмен веществ у растений (часть 5)
Известно, что в селекции и агрохимии применяют различные приемы для повышения белковости кукурузы. В наших исследованиях в этом направлении весьма эффективным оказался прием внекорневой подкормки кукурузы кинетином совместно с мочевиной и марганцем, давший поразительные результаты.
Кинетин (6-фурфуриламинопурин), принадлежащий к группе кининов, — вещество с чрезвычайно высокой физиологической активностью. Он не только усиливает митозное деление клеток, но и мобилизует пигменты, действует положительно на образование нуклеиновых кислот и способствует образованию белковых молекул. С помощью кинетина как регулятора обмена веществ и ростовых процессов можно направленно изменять тип обмена веществ, что, по нашему предложению, и было сделано с целью повышения качества зерна и силосной массы кукурузы, в частности белковости и общей продуктивности.
Изучение углеводно-белкового обмена веществ у растений кукурузы показало, что под влиянием мочевины, сернокислого марганца и кинетина, вносимых из расчета 25 мл на одно растение при концентрации для кинетина 0,0001%, для сернокислого марганца — 0,05% и для мочевины — 1%, количество азота в листьях удваивалось, а в зерне повышалось в незначительном количестве.
В листьях кукурузы количество протеина под влиянием указанного приема повышалось с 5,5 до 11,2%, что заслуживает исключительного внимания, так как листья и стебли сохраняли зеленый цвет, оставаясь тургесцентными и пригодными для силоса до 4 октября.
Под влиянием мочевины, марганца и кинетина резко увеличивались содержание зеленых пигментов в листьях и интенсивность фотосинтеза: улучшался химический состав, повышалось содержание биологически ценных фракций белков и продуктивность растений (Власюк и др., 1964).
В работах О.Н. Кулаевой (1964) отмечалось, что под влиянием кинетина увеличивается количество ядрышек в клетках, в связи с чем более интенсивно формируются рибосомы, от которых зависит синтез белка.
В настоящее время показано, что азотный обмен в растениях — единый процесс круговорота веществ, осуществляющийся через наземные органы и корневую систему. Опыты с изолированными листьями дают представление о том, что роль корневой системы в нем не завершается поглощением соединений азота из почвы и его первичным включением в состав азоторганических соединений, а состоит еще и в том, что в корнях образуются специфические вещества, необходимые для нормального протекания в листьях синтеза белка. Как показали Ракузен и Аронов (1954 г.), синтез белка в изолированных листьях существенно нарушается, что проявлялось в неуклонном снижении общего содержания белка, сопровождавшегося разрушением хлорофилла и гибелью листьев. Уменьшение содержания белка не могло быть приостановлено подкормкой листьев углеводами, элементами минерального питания, гидролизатом белка и витаминами, но оно прекращалось, как показал А. Чибнел, при укоренении листьев, которые снова зеленели и приобретали способность к длительному росту. Весьма важно, что при укоренении азотный обмен нормализовался и тогда, когда корни были лишены поглощающей функции. К. Мотес, Л. Энгелбрехт и другие в 1956 г. пришли к выводу о том, что в корнях происходит синтез каких-то веществ, необходимых для нормального азотного обмена, в частности синтеза белка. Поэтому весьма важны данные наших и других исследователей о действии на лист кинетина, впервые выделенного как артефакт, вытекающий при автоклавировании ДНК из щитовидной железы теленка. В настоящее время его стали получать синтетически, но в биологических объектах он до сих пор не найден, хотя имеется указание (Миллер, Скуг, Окумура и др., 1956) на возможное наличие его в дрожжевых экстрактах, а также в незрелых плодах и семенах (Чайлахян, Бутенко, 1959).
Ричмонд и Ланг (1957) показали, что кинетин может продлить жизнь срезанных листьев дурнишника и препятствовать разрушению в них хлорофилла и белка. Как указывает О.Н. Кулаева (1964), более основательно влияние кинетина на изолированные листья изучено Мотесом, Энгелбрехтом и другими (1959). Одновременно с ними О.Н. Кулаева обнаружила, что на листьях махорки в местах, обработанных кинетином, имели место приток и накопление подвижных форм азота, активация процессов синтеза белка и нуклеиновых кислот, повышение содержания хлорофилла. В результате листья зеленели и долгое время сохраняли жизнеспособность. Нужно отметить, что такими же свойствами обладает и гиббереллин, однако его активность меньше в 500—1000 раз. В последнее время исследователи (Курсанов, Кулаева, 1964) отмечают более высокую активность 6-бензиламинопурина, превосходящего кинетин.
Ho нашему предложению начиная с 1963 г. в Киеве на научно-экспериментальной базе Института физиологии растений АН УССР кинетин использовался как сильный активатор митозного деления клеток кукурузы во время ее цветения с тем, чтобы в дальнейшем в образующиеся новые клетки путем внекорневой подкормки ввести мочевину для синтеза азота в белок и сернокислый марганец для направленного образования высокоэффективных форм белковых фракций альбуминов и глобулинов, содержащих незаменимые для животных и человека аминокислоты — лизин, триптофан, метионин и валин, имеющие решающее значение для повышения количества и качества зерна у растений, мяса, молока и масла — у животных. Наше предположение полностью подтвердилось в последующие два года в опытах с гибридами ранней (Дотнува) и позднеспелой (Слава) кукурузы (Мишусти-на и Белецкая, 1963—1964). В самом деле, в зерне, листьях и стеблях внесенный с внекорневой подкормкой кинетин мобилизовал азот и активировал биосинтез белка и нуклеиновых кислот, мочевина поставляла для этих целей азот, а сернокислый марганец способствовал уменьшению содержания зеина за счет увеличения общего протеина, особенно альбуминов и глобулинов.
Самое важное заключалось в том, что в зрелых растениях поздней осенью под влиянием кинетина стебли и листья кукурузы оставались зелеными, пригодными на силос. Это вызвало большой интерес у селекционеров, которые, по нашим предложениям, начинают использовать кинетин и 6-бензил-аминопурин для интенсификации формообразовательных процессов при выведении новых сортов и гибридов различных культур, о чем также упоминалось в отчетном докладе главного ученого секретаря Академии наук СССР академика Н.М. Сисакяна на годичном собрании Академии за 1964 г.
Влияние внекорневых подкормок растворами кинетина совместно с сернокислым марганцем и мочевиной на обмен веществ у растений кукурузы, по нашим данным, способствовало улучшению ее химического состава, повышало содержание биологически ценных белковых веществ и продуктивность растений. Сочетание кинетина, мочевины и сернокислого марганца при внекорневых подкормках улучшало использование мочевины. В листьях растений, опрыскиваемых растворами кинетина совместно с мочевиной и сернокислым марганцем, содержание сырого протеина по сравнению с растениями, обработанными растворами только кинетина или мочевины, повышалось на 32%.
