Значение серы в жизнедеятельности растений (часть 3)
Наличие серы в составе зерновых культур повышает их кормовые качества: под влиянием серы увеличивается содержание жира и белка в молоке коров, а недостаток ее отрицательно сказывается на здоровье животных. При изучении распределения серы по отдельным органам растений установлено, что в огурцах, томатах, клевере и ячмене наиболее обнаружено ее в листьях (Рогалев, 1962). У свеклы и картофеля высокое содержание серы отмечено в вегетативной части, в то время как у зерновых культур и льна — в продуктивной части растений (Танин, 1965). В молодых листьях арахиса найдено значительно больше серы, чем в старых, где она локализуется главным образом в проводящих тканях (Hanover и др., 1964). С.Г. Султанова и П.П. Чуваев (1963) показали, что при достаточном обеспечении растений хлопчатника серой больше ее содержится в древесине, а при недостаточном — в коре. Максимум серы в этих опытах наблюдался в молодых, растущих вегетативных и репродуктивных органах.
Распределение серы в отдельных органах растений было изучено Зейдманом, Габриелем и другими (1962, 1963) с помощью метода радиоавтографии. В зерне пшеницы максимальное количество S35 обнаружено в зародышах и оболочках, а минимальное — в эндосперме; у бороздок зерновок наблюдалось заметное накопление S35. Следует отметить, что радиоактивность водорастворимых фракций муки и клейковины оказалась сходной, хотя количество азота было различным. Содержание S35 в глиадине было выше, чем в глутелине, а азота — примерно одинаковое.
Л.П. Воллейдт (1959) наблюдала положительное влияние серы на урожай семян льна и содержание в них жира. По данным И.Е. Рогалева (1964), сульфатные формы удобрений повышали урожай плодов у томатов, ускоряли формирование конуса нарастания у кукурузы и образование репродуктивных органов у красного клевера. Установлено, что по сравнению с хлоридами сульфатные формы удобрений способствуют увеличению содержания сухих веществ в плодах винограда, томатов, в листьях и корнеплодах сельдерея; обеспечивают повышение количества сахара и аскорбиновой кислоты в листьях винограда, томатов и сельдерея.
В опытах В.Ф. Лысенко (1962) у горчицы под влиянием серы (на фоне нитратного питания) интенсивность синтеза белка и содержание аминокислот, в частности гамма-аминомасляной кислоты, участвующей в синтезе белка и ростовых процессах, значительно повышались. При этом количество сахарозы и интенсивность дыхания снижались, а содержание хлорофилла возрастало; продуктивность фотосинтеза, количество моносахаров, соединений с сульфогруппами, урожай семян и зеленой массы увеличивались. На фоне аммиачного питания внесения серы не вызывало повышения содержания азота и моносахаров, наблюдалось усиление дыхания; урожай зеленой массы несколько снижался, а урожай семян и содержание в них жира повышались.
Физиологическое значение серы определяется наличием ее в составе серусодержащих аминокислот (цистин, цистеин, метионин и др.), трипептидов (глютатион) и белков. Нами было показано (Власюк, Климовицкая, Косматый, 1955), что сера из гипса суперфосфата, а также из отдельно внесенного гипса интенсивно поступала во все органы растений клевера и в значительном количестве локализовалась в белках (рис. 61, 62).
Известно, что соединения, содержащие в своем составе сульфгидрильные группы, повышают активность ферментов, а также интенсивность углеводного, белкового и жирового обмена веществ в растениях.
Для изучения значения серы в биосинтезе белков в 1954 г. нами совместно с сотрудниками были проведены вегетационные опыты с сахарной свеклой и яровой пшеницей. На фоне полного минерального удобрения в почвенных культурах использовался сернокислый натрий, меченный S35. Из растений по методике, описанной Ф.В. Турчиным (1953), были выделены конституционные и запасные белки и в них определялась активность S35.
Долгое время считали, что конституционные белки малоподвижны и почти не вовлекаются в обмен веществ. Однако, по данным Ф.В. Турчина, конституционные белки также вовлекаются в общий обмен веществ в организме растений и непрерывно обновляются. Запасные белки более подвижны, легко расщепляются до аминокислот и вследствие этого интенсивно вовлекаются в обмен веществ.
Согласно полученным нами данным (табл. 154), в запасных белках листьев сахарной свеклы и яровой пшеницы S35 содержится значительно больше, чем в конституционных белках. Характерно, что при изучении участия фосфора в синтезе белков наблюдалась противоположная зависимость: фосфора обнаруживали больше в конституционных, чем в запасных белках.
Используя метод распределительной радиохроматографии на бумаге, мы изучали участие S35 в синтезе серусодержащих аминокислот в листьях и корнях сахарной свеклы, яровой пшеницы и клевера. Свободные аминокислоты из навески растительного материала извлекали 70%-ным раствором спирта на водяной бане. Хроматографирование производили на бумаге № 4 ленинградской фабрики путем нисходящего потока. В качестве подвижного растворителя применяли смесь н-бутанола, уксусной кислоты и воды в соотношении 5:1:2. Проявителем служил 0,1%-ный раствор нин-гидрина в водонасыщенном н-бутаноле. Хроматографирование, идентификацию аминокислот и измерение активности содержащейся в них S35 проводили так же, как и в предыдущих опытах.
Данные об активности S33, обнаруженной в хроматограммах цистина и метионина, выделенных из экстрактов листьев и корней сахарной свеклы, приведены в табл. 155. Радиоавтографы хроматограмм аминокислот, содержащих S35, выделенных из тех же экстрактов, представлены на рис. 63. В листьях и корнях сахарной свеклы из серусодержащих аминокислот преобладает цистин, меньше отмечено метионина; следовательно, максимальное количество серы используется на синтез именно этих соединений.
