Формы азотного питания и обмен веществ у растений (часть 2)
Определение содержания общего и белкового азота в листьях кукурузы (табл. 2) показало, что на ранних фазах роста (3, 6—8 листьев) при аммиачном питании наблюдалось более высокое содержание общего азота и меньшее — белкового, чем при нитратном питании. Во время цветения в растениях, выращенных на аммиачном азоте, оказалось больше общего и белкового азота, чем в растениях, питавшихся нитратным азотом. Такая зависимость обнаруживалась и в зерне во время полной его спелости.
Удобренные мочевиной растения имели более высокое содержание общего и белкового азота, чем растения, выращенные на аммиачном и нитратном азоте. Внесение марганца в питательную смесь понижало содержание обеих форм азота в листьях и зерне, что отмечено нашими исследованиями в 1941 г., хотя в таких культурах, как просо и овес, содержание белка повышалось.
В зерне кукурузы, выращенной на разных фонах азотных соединений, наблюдали некоторые изменения фракционного состава азотистых веществ; щелочнорастворимого азота оказалось больше у растений при аммиачном питании, а соле- и спирторастворимых форм азота, как и нерастворимого,— при нитратном. Под влиянием марганца увеличивалось содержание водно-, соле- и щелочнорастворимой фракций, уменьшалось содержание спирторастворимой фракции (малопереваримого белка-зеина), а также нерастворимой азотистой фракции (табл. 3).
В фазе 6—8 листьев при цветении и молочно-восковой спелости растений в листьях и пасоке методом хроматографии на бумаге определяли аминокислоты. В листьях идентифицировано 17 аминокислот и амидов, среди которых преобладали аланин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. В течение вегетации содержание аминокислот и амидов в листьях постепенно уменьшалось. Сравнивая состав аминокислот в листьях при усвоении различных (указанных в табл. 1, 2, 3) форм азотистых соединений, мы установили, что количество аминокислот не изменялось, однако под влиянием сульфата аммония их образовывалось значительно больше, чем под влиянием нитратной формы азота. Так, под влиянием аммиачной формы азота при формировании 6—8 листьев глутаминовой кислоты оказалось вдвое, а аланина — втрое больше, чем под влиянием нитратной формы (табл. 4). В растениях, выращенных на питательной смеси с внесением мочевины, также было больше аминокислот, чем при использовании нитратной формы, но меньше, чем при внесении аммиачной. Под влиянием марганца содержание аминокислот на фоне карбамида также увеличивалось, что, по-видимому, связано с довосстановлением азота карбамида до аммиака.
Отмеченные изменения в содержании большинства аминокислот в листьях кукурузы в зависимости от условий азотного питания сохранялись в течение вегетации (табл. 5 и 6).
Для изучения влияния различных форм азотного питания на синтетическую деятельность корневой системы растений определяли содержание аминокислот и амидов в пасоке. Установлено, что с возрастом растении оно постепенно уменьшалось. Очевидно, это вызывалось преобладанием процессов реутилизации над процессами синтеза в более поздних фазах роста. Однако при аммиачном питании содержание всех аминокислот и амидов было выше, чем при нитратном, что, возможно, связано с неполным восстановлением нитратов в корнях растений.
Как показали наши исследования, в сравнении с другими формами азотного питания содержание большинства аминокислот и амидов в пасоке растений под влиянием карбамида оказалось наиболее высоким. Это увеличение, в частности аргинина и глутамина, под влиянием марганца является результатом активации этим микроэлементом фермента аргиназы и ответственных за синтез глутамина других ферментных систем (табл. 7 и 8).
Эти весьма важные факты были отмечены нами в 1958—1959 гг., когда зеленая силосная масса и зерно кукурузы под влиянием марганцевых удобрений резко изменяли свой состав в сторону уменьшения фракции зеина и увеличения фракций альбуминов и глобулинов, содержащих незаменимые аминокислоты — лизин, триптофан и метионин, которые способствуют увеличению количества и улучшению качества мяса, молока и масла при использовании кукурузы на корм крупному рогатому скоту.
В наших исследованиях также показано, что гибриды хлопчатника, сахарной свеклы, кукурузы и других растений под влиянием марганца интенсивно росли, оказывались более стойкими к заморозкам, больше накапливали органической массы и в меньшей степени повреждались грибными заболеваниями. Все это связано с участием марганца в водном обмене, в изменении водоудерживающей способности протоплазмы, а также напряжения концентрационного потенциала клеток и их электронно-парамагнитных свойств, от которых зависят рост и развитие растений.
Как уже упоминалось, в настоящее время азотное питание растений может быть средством повышения урожая и качества зерна, особенно озимой пшеницы и кукурузы. Известно, что для направленного развития растительных организмов необходимо изучить их физиолого-биохимические процессы для того, чтобы определить, когда и каким образом воздействовать на них. Важнейшим средством для этой цели является улучшение состава белков и их обмена в растениях. Вопрос о влиянии различных удобрений на состав растительных белков занимает большое место в агрохимических и физиолого-биохимических исследованиях растительных организмов в нашей стране и за рубежом. Однако, как справедливо указывает В.Л. Кретович, эта область исследований, к сожалению, до сих пор представляет собой «белое пятно».
