Физиологическое значение марганца и других микроэлементов (часть 6)
Радра в 1944 г. сообщал, что у животных, получавших только глюкозу, совершенно прекращался синтез аскорбиновой кислоты, в связи с чем отмечалось резкое проявление заболевания цингой (Rudra, 1944). Однако у животных, получавших при инъекции глюкозу вместе с марганцем, аскорбиновая кислота синтезировалась в организме, и они приобретали прочный иммунитет к этому заболеванию. Шappep и Вернер (Scharrer, Werner, 1957) показали, что содержание аскорбиновой кислоты в различных овощах находится в прямой зависимости от содержания в почве марганца. При недостатке этого микроэлемента количество аскорбиновой кислоты в овощах снижалось, а при внесении его в почву — повышалось (у горчицы на 20% по сравнению с контролем; v красной капусты — на 15,7; у цикория — на 12,3%). По нашим данным (Власюк, 1941), при внесении марганцевого шлама в дозе 3 ц/га содержание аскорбиновой кислоты в плодах клубники возрастало на 14, а сахаров — на 2,55% . Под влиянием марганца содержание каротина в моркови повышалось с 6,92 до 8,56 мг%.
Нашими совместно с сотрудниками работами, завершенными в 1959 г.. установлено, что микро- и ультрамикроэлементы, являясь биологически необходимыми, улучшают условия питания, повышают урожай и продуктивность растений, качество сельскохозяйственной продукции. Так, пол действием марганизированного суперфосфата усиливалось образование сахаров в корнях сахарной свеклы, белков в зерне кукурузы и озимой пшеницы, декстрина в клубнях картофеля, повышались сахаристость и содержание витамина С в плодах томатов, горьких веществ в шишках хмеля. В результате уменьшения в составе зерна количества непереваримого белка зеина и увеличения количества альбуминов и глобулинов, содержащих лизин и триптофан, под влиянием марганизированного суперфосфата резко возрастали кормовые качества и питательные свойства зерна и силоса кукурузы.
О взаимосвязи марганца с активаторами и ингибиторами ростовых процессов свидетельствуют многочисленные исследования последних лет. В опытах Розена (Rosen, 1954) верхушки проростков овса, выращенных в темноте в течение 72 час, отрезали и помещали в среду, содержавшую 2%-ный раствор сахарозы с 1—10 мг/л индолуксусной кислоты; изменение длины этих верхушек отмечали после 24-часовой инкубации в темноте. Добавление стрептомицина (1 мг/л) резко ингибировало рост тканей проростков, а внесение 10в-3 M сернокислого марганца полностью устраняло его ингибирующее действие. Соли натрия, магния, никеля, кобальта, а также различные сахара, аминокислоты, кислоты трикарбонового цикла, кофермент А и аденин не оказывали влияния на ингибирующее действие указанного антибиотика.
Мак-Коркодейл, Данкен (McCiorquodale, Duncan, 1957) изучали влияние на рост растений антиметаболитов — имидазола, бензимидазола (антагонист аденина), а также гистамина, в состав молекулы которого входит имидазольное кольцо. Эти вещества тормозили рост первичных корней конских бобов в длину (на 94,9—100%), снижали частоту митозов (на 82— 99%) и задерживали появление темной окраски в зоне корня. Ионы марганца полностью устраняли подавление митозов и почернение корня, вызванное влиянием имидазола и бензимидазола, и снижали угнетение роста корня в длину до 25—31 (при имидазоле) и 53—60% (при бензимидазоле). Влияние гистамина ионы марганца не устраняли. Ионы цинка частично предотвращали только действие имидазола. Авторы предполагают, что предотвращение угнетения роста ионами металлов связано с образованием клешневидных (хелатных) соединений между попами соответствующих металлов и ингибиторов.
Скелдинг (Scelding, 1957) высказал мнение о том, что вещества, образующиеся в темноте в процессе связывания углекислого газа и накапливающиеся при дыхании в межклеточном пространстве, ингибируют поглощение марганца корневой тканью свеклы. В его опытах диски, вырезанные из тканей корня красной свеклы, при наличии углекислого газа снижали скорость поглощения марганца из 0,001 M раствора хлористого марганца. Скорость поглощения микроэлемента была здесь обратно пропорциональной концентрации углекислого газа.
За последнее время появилось много данных, свидетельствующих о значении микроэлементов, в частности марганца, для создания оптимальных соотношений электролитов как в окружающей корпи среде, так и внутри растительных клеток. По данным М.Я. Школьника (1959), сущность положительного взаимодействия микроэлементов заключается в способности их устранять ненормальности в обмене веществ, вызванные нарушением баланса элементов питания, в том числе и микроэлементов, которые, вследствие сходного и противоположного действия на обмен и на характер окислительно-восстановительных процессов, находятся в тесном взаимодействии. С этой точки зрения антагонизм ионов необходимо рассматривать как две стороны одного явления — взаимосвязи и взаимодействия. Например, способность бора, магния, калия, железа устранять отрицательное действие высоких доз извести автор усматривает в том, что последние сходным образом влияют на обмен веществ.
Марганец является также микроэлементом, создающим для растений определенную уравновешенность окружающей среды. В последнее время показана необходимость определенных соотношений между кальцием и марганцем, марганцем и железом для нормального роста растений. Например, для сои, как видно из работ Соммерса и Шайва (Sommers, Schive, 1942), соотношение между доступными формами железа и марганца должно равняться двум. В тех случаях, когда оно превышает два, начинают проявляться симптомы недостатка марганца и, наоборот, когда оно меньше двух, — симптомы недостатка железа. Шайв считает, что марганец необходим также для регулирования соотношения между закисным и окисным железом. Опыты с водными культурами показали, что хлороз от избытка марганца устраняется внесением железа, несмотря на то, что хлоротичные и нормальные всходы имеют одинаковое содержание железа. Эти факты свидетельствуют, что марганец не препятствует поступлению железа, но взаимодействие между этими элементами, по-видимому, начинается после их поглощения.
Рамамоор и и Десиз (Ramamoorthy, Desais, 1946) отметили, что на почвах Индии недостаток марганца у пшеницы и ячменя сопровождался избытком железа и калия. В опытах с цитрусовыми культурами недостаток железа сопровождался избытком марганца. При дополнительной инъекции железа растелия выздоравливали, но в их тканях уменьшалось содержание марганца. Авторы пришли к выводу, что недостаточность вызывается не абсолютным отсутствием того или иного элемента, а нарушением их соотношения в питательном балансе.
Рицеман и Дональд (Riceman, Donald, 1938) в условиях полевых опытов с пшеницей и ячменем в Южной Австралии показали, что при внесении в почву кобальтовых, марганцевых, железных и медных микроудобрений один кобальт или марганец в сочетании с железом снижали урожай, тогда как при совместном внесении с медью отрицательное влияние кобальта и марганца сменялось на положительное.
