Физиологическое значение марганца и других микроэлементов (часть 8)
Изучая значение микрофлоры для марганцевого питания растений, П.А. Власюк и К.П. Буткевич (1957) показали, что внесение марганца под различные культуры необходимо проводить с учетом всех возможных превращений его в почве, которые осуществляются ризосферной микрофлорой. Важно отметить, что при недостатке марганца в почвенном растворе резко повышалась жизнедеятельность тех микроорганизмов, которые переводят этот микроэлемент из нерастворимых в растворимые формы, и, наоборот, при избытке марганца развиваются микроорганизмы, способствующие переводу его растворимых форм в нерастворимые. Все эти особенности необходимо иметь в виду при использовании марганцевых удобрений, учитывая, что только при недостатке марганца в почве от них можно получить полезный экономический эффект.
Из данных Поссингема (Possingem, 1956) видно, что уменьшение количества марганца или удаление его из почвенного раствора повышает содержание аминокислст, но мало влияет на содержание амидов. Нами установлено (Власюк, 1941), что микроэлемент марганец способствует получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур при более экономном использовании азота, фосфора, калия и других питательных веществ.
Данные исследования Л.К. Островской (1955) свидетельствуют о том, что потребность растений в медных удобрениях возрастает с повышением уровня питания азотом, и, наоборот, медная недостаточность при снижении уровня азотного питания заметно ослабляется. Применяя стабильный изотоп тяжелого азота, Л.К. Островская установила, что недостаток меди при аммиачном азотном питании снижал интенсивность синтеза белка, не оказывая заметного влияния на образование растворимых соединений азота (аминокислот, амидов, оснований).
Наши исследования последних лет показали, что при обеспечении растений азотом в условиях песчаных культур вес корней сахарной свеклы увеличивался под влиянием марганца на 19,9, меди — на 9,8%; под влиянием цинка он не изменялся. При совместном действии марганца и цинка вес корней возрастал на 15,9%, тогда как при сочетании марганца и меди — на 24,7%. Таким образом, нами вскрыто взаимодополняющее — сопряженное — положительное действие марганца и меди, обеспечивающее наибольший прирост веса корней сахарной свеклы.
Максимальная сахаристость корней при достаточном уровне азотного питания отмечалась нами для сопряженного действия цинка и меди. При недостаточном уровне азотного питания марганец обусловил повышение веса корней сахарной свеклы на 8,8, цинк — на 8,6% от контроля, и только при сопряженном действии марганца и меди вес корней против контроля увеличивался на 15%. Следовательно, с повышением уровня азотного питания потребность растений в марганце резко возрастает. При недостаточном уровне азотного питания значение этого микроэлемента снижается. Существует определенная взаимосвязь между уровнем азотного питания и интенсивностью синтеза минеральных и органических фосфорных соединений. При недостаточном уровне азотного питания содержание минеральных фосфатов увеличивалось, а количество нуклеинового фосфора значительно уменьшалось. Марганец на фоне полного и недостаточного азотного питания способствовал повышению содержания минеральных фосфатов и нуклеинового фосфора в листьях и корнях сахарной свеклы.
Данные по сопряженному влиянию фосфорного и марганцевого питания на вес корней и сахаристость сахарной свеклы свидетельствуют о том, что в конце вегетации под влиянием марганца при нормальном уровне фосфорного питания вес корня значительно увеличивается, а сахаристость резко повышается. Недостаток фосфорного питания не снимает положительного влияния марганца на сахарную свеклу. При всех уровнях фосфорного питания под влиянием марганца, как показали наши исследования за последние три года, содержание нуклеинового фосфора, фосфора дезоксирибонуклеиновой кислоты значительно повышалось, а содержание минерального фосфора и фосфолипидов не изменялось.
Используя метод меченых атомов, мы установили, что марганец на фоне нитратного и аммиачного азотного питания растений способствовал более интенсивному обмену фосфора рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот, а также фосфора фосфолипидов, значительно повышая подвижность фосфорных соединений в сахарной свекле. Скорость обмена минерального фосфора под влиянием марганца на фоне нитратного азотного питания повышалась, а на фоне аммиачного — снижалась.
Под влиянием марганца активность S35 по фракциям общей, неорганической и органической серы при нитратном и аммиачном питании снижалась. Скорость обмена неорганической формы соединения серы как на фоне нитратного, так и на фоне аммиачного азотного питания изменялась мало. Отсюда мы сделали важное для познания физиологической роли марганца заключение, что он активизирует и ускоряет (по отношению к фосфору) или стабилизирует (по отношению к сере) обмен веществ в растениях.
На основании полученных нами и приведенных в литературе данных можно сделать такие выводы:
1. В свете современного учения о физиологическом значении марганца в жизни растений установлено положительное влияние этого микроэлемента на повышение активности ферментных систем, в частности окислительных ферментов — толифенолоксидазы, пероксидазы, активности дегидразы изолимонной кислоты и маликодегидразы; марганец активизирует действие аргиназы и ферментных систем, способствующих синтезу глутамина из глутаминовой кислоты и аммиака.
2. Большое значение для внутриклеточного обмена веществ у растений имеют соединения марганца с ферментами, обусловливающие усиление окислительно-восстановительных процессов. Марганец — активный катализатор для декарбоксилазы щавелевоуксусной кислоты. Он активизирует фосфоглюкомутазу, энолазу, лецитиназу, аминопептидазу и другие ферментные системы.
3. Марганец обнаружен в составе белков, извлекаемых спиртом из семян озимой пшеницы и кукурузы, а также из листьев сахарной свеклы, что указывает на связь его с белками в виде металлоорганических или адсорбционных соединений. В модельных опытах с помощью метода инфракрасной спектроскопии показана связь марганца с фосфатными группами ДНК.
