Формы азотного питания и обмен веществ у растений (часть 4)
Внесение минеральных удобрений в почву положительно сказывалось прежде всего на корневой системе и ее синтетической деятельности. Продукты биологического синтеза азотных органических соединений в корневой системе частично расходовались на рост корней, но большая часть их поступала в надземные органы, включаясь в цикл дальнейших превращений, и использовалась для синтеза белка.
Мы изучали азотный обмен веществ в корнях кукурузы в различных условиях питания, в частности при исключении из питательной смеси азота, что позволило выяснить его влияние на содержание аминокислот как фонда для синтеза белка.
Аминокислоты экстрагировали 75%-ным спиртом из 20-дневных растений, разделяли их хроматографически на бумаге в растворителях бутанол — уксусная кислота — вода в соотношении 4:1:5, хроматограммы проявляли растворами нингидрина в ацетоне.
Под влиянием условий питания содержание большей части аминокислот, особенно аланина, аспарагиновой и глутаминовой заметно уменьшалось уже через пять суток после исключения азота (табл. 11).
Таким образом, степень обеспеченности корней растений кукурузы питательными веществами, прежде всего азотом, оказывает наиболее существенное влияние на обмен веществ, содержание и состав белка, а также аминокислот в зерне. В вегетационных опытах установлено, что лучшей формой азотного питания для кукурузы является синтетическая мочевина — карбамид.
Анализируя пасоку растений кукурузы в разные фазы (8—9, 10—11 листьев, начало выметывания метелок, начало массового цветения, начало выбрасывания султанов, в период молочной и молочно-восковой спелости) на содержание форм азотистых соединений и аминокислот, удалось выяснить значение различных форм азотистых соединений и эффективность внекорневых подкормок кукурузы азотом в более поздние сроки.
Установлено, что в начале роста в пасоке, добытой через корни, преобладали минеральные формы соединений азота, а по мере дальнейшего роста и усиления биологического синтеза в корнях под влиянием различных соотношений элементов питания превалировали органические его формы. Максимальное количество азотистых соединений (аммиачный, нитратный, аминный и амидный азот) при разных уровнях питания в 1963 г. составляло 21,25—29,80 мг, а в 1964 г. — 27,2—36,9 мг на 100 мл пасоки в период цветения.
Аналогичную картину наблюдали с аминокислотами. В течение всего периода вегетации кукурузы в пасоке преобладали лизин, гистидин, валин, лейцин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты. Однако в наибольшем количестве обнаружены амиды аспарагина и глутамина. Максимум амидов и аминокислот отмечен в период цветения метелок. Так, в 1963 г. количество аспарагина составляло 13,6—20,0 мг, а в 1964 г. — 12,7—19,3 мг, тогда как лизина и гистидина — соответственно только 6,0—11,6 и 7,1—12,0 мг на 100 мл пасоки.
Содержание амидов и аминокислот зависело от уровня азотного питания. В дальнейшем оно снижалось и в фазе молочно-восковой спелости составляло не более единицы, т. е. несколько десятых миллиграмма на 100 мл пасоки. Таким образом, анализ пасоки при изучении азотного обмена у кукурузы показал, что количество азотных веществ и аминокислот можно регулировать азотными удобрениями, в частности внекорневыми подкормками в поздние периоды роста, что весьма важно для сельскохозяйственного производства.
Можно также повысить содержание белка в кукурузе и при совместном возделывании ее с бобовыми. В этом отношении заслуживают внимания данные Брилевской опытной станции Херсонской области, показавшие, что содержание белка в зерне кукурузы ВИР-156, выращиваемой совместно с виг-ной, повышалось на 30%.
Следовательно, это имеет важное производственное значение.
He менее актуально использование микроэлементов для улучшения белкового обмена в растении. В наших исследованиях на научно-экспериментальной базе Института физиологии растений установлено, что под влиянием марганца, бора и цинка содержание белка повышается. В качестве удобрений в полевых опытах применяли нитрофоски с микроэлементами (табл. 12, 13). В результате самое большое количество сырого протеина в зерне кукурузы обнаруживали в фазе молочно-восковой спелости, но внекорневые подкормки азотом (в виде мочевины), цинком и марганцем не имели преимущества перед корневыми подкормками. Цинк и марганец заметно повышали содержание белка в зерне кукурузы. Так, внесение сернокислого цинка из расчета 20 кг/га увеличивало содержание в зерне сырого протеина на 32 и белка — на 12%. Прайс (Price, 1962) показал, что синтез РНК у различных гибридов продолжается сравнительно долго и зависит от количества меченого цинка. Прайс и Шнайдер (Price, Chnaider, 1962) обнаружили, что у одних и тех же растений при недостатке цинка угнетение биосинтеза белка шло параллельно с уменьшением количества РНК. Таким образом, увеличение белковости кукурузы под влиянием цинка заслуживает особого внимания.
Для характеристики фракционного состава белков зерна кукурузы нами изучено содержание общего, белкового и небелкового азота, а также фракционный состав белков (табл. 14): содержание менее ценной спирторастворимой (зеиновой) фракции белка под влиянием марганизированной нитрофоски снижалось, а более ценной щелочно-растворимой — заметно повышалось.
В результате изучения фракционного состава белков нам удалось показать, что в зерне кукурузы под влиянием марганизированной нитрофоски количество зеиновой фракции уменьшалось более чем на 2%, а содержание более ценных для кормов животных и питания человека фракций, включающих аминокислоты (лизин, триптофан и другие), — увеличивалось.
Следует отметить, что эти приемы повышения белковости кукурузы с помощью тех или иных подкормок микроэлементами заслуживают большого внимания, так как, несмотря на значительное количество работ, до настоящего времени еще мало сделано для повышения качества кукурузы.
