Значение серы в жизнедеятельности растений (часть 5)
На третий и девятый дни после корневой подкормки растений сернокислым натрием, меченным S35, были взяты образцы растений и расчленены на отдельные органы. В них хроматографическим методом идентифицировали серусодержащие аминокислоты. Для этого навеску сырого вещества в 5 г тонко измельчали и из нее водой или 70%-ным раствором спирта на водяной бане экстрагировали аминокислоты. Затем вытяжку фильтровали и выпаривали досуха в фарфоровой чашке на водяной бане. Сухой остаток растворяли в 1,5 мл воды, после чего микропипеткой брали по 0,15 мл полученного раствора и наносили на хроматографическую бумагу. Бумагу с нанесенными каплями прогревали горячим воздухом и помещали в камеру. Хроматографирование проводили в стеклянной камере по способу восходящего потока. Подвижным растворителем, как и в предыдущих исследованиях, служил н-бутанол, насыщенный водой. В качестве проявителя применяли 0,1%-ный раствор нингидрина в водонасыщенном н-бутаноле. Через 18 час полоски бумаги снимали и сушили на воздухе, затем их обрызгивали из пульверизатора раствором проявителя, после чего хроматограммы снова сушили (сначала на воздухе, а затем в сушильном шкафу в течение 7 мин при температуре 100° С). По мере нагревания на полосках хроматографической бумаги появлялись окрашенные пятна аминокислот.
Путем визуального сопоставления окрашенных пятен на хроматограммах и величины Rf для испытуемого раствора и стандарта определяли цистин и метионин. Как известно, площадь и интенсивность окраски пятна на хроматограммах зависят от концентрации определяемых веществ. После разделения и выделения на хроматограммах цистина и метионина в них была измерена активность радиоактивной серы, для чего из пятна хроматограммы полым сверлом вырезались кружки. Зная активность S35, площадь кружочка, общую площадь хроматографического пятна аминокислоты, объем нанесенной капли, исходный объем и навеску вещества, мы высчитывали активность радиоактивной серы на 1 г вещества.
Уже на третий день после внесения сернокислого натрия в почву клевер довольно интенсивно использовал из него радиоактивную серу для синтеза цистина и метионина (табл. 159). На девятый день количество S35 в цистине увеличилось в несколько раз во всех органах растений.
В наших опытах сера сульфатов в наибольшем количестве ассимилировалась в корнях клевера. Это свидетельствует о том, что корни являются не только проводящим, но и синтезирующим органом растений. Метионин как в корнях, так и в стеблях клевера образовывался с одинаковой скоростью, тогда как в листьях обнаружены только его следы. Обращало на себя внимание то обстоятельство, что и молодые, и более старые растения клевера довольно интенсивно ассимилировали серу сульфатов в цистин и метионин, которые являются регуляторами окислительно-восстановительных процессов и катализаторами активности ферментов. Кроме того, следует отметить, что в наших исследованиях обнаруживалась достаточно выраженная активность радиоактивной серы в месте нанесения капли, что, по-видимому, связано с наличием там продуктов разложения цистина и других нестойких серусодержащих органических соединений.
Для выяснения значения серы в синтезе белков из различных органов клевера спустя шесть дней после подкормки выделяли белки и в них определяли активность S35 (в имп/мин на 1 г сухого вещества):
Как видим из приведенных данных, за весьма короткое время радиоактивная сера была обнаружена уже в белках листьев, стеблей и корней клевера в заметном количестве. При этом больше ее ассимилировалось в белках корней, меньше — в белках листьев и еще меньше — в белках стеблей.
В 1954 г. мы провели вегетационные опыты для изучения значения серы в процессах синтеза белков в сахарной свекле и яровой пшенице. В качестве источника серы для растений на фоне полного минерального удобрения в почвенных культурах использовался сернокислый натрий, меченный S35, с общей активностью 50 мккюри на 16 кг почвы.
Из растений выделяли отдельные фракции трудно- и легкоизвлекаемых белков. Для этой цели навеску растительного материала тщательно растирали до пастообразного состояния и отжимали через полотно. Оставшийся на полотне осадок многократно растирали с водой и снова отжимали до тех пор, пока промывная вода не была совершенно прозрачной. При таком разделении на фильтре оставалась труднорастворимая (условно названная конституционной) фракция белков. В соответствии с данными, полученными в нашей и других лабораториях, последняя вовлекается в общий обмен веществ в растительном организме и непрерывно обновляется. Другую фракцию растворимых в воде белков (запасные), находящихся в фильтрате, нагревали до 81°С, в связи с чем легкоподвижные белки коагулировались.
Данные о поступлении радиоактивной серы в растения и включении ее в белки листьев сахарной свеклы и яровой пшеницы приведены в табл. 160.
В растворимой фракции белков (запасные) из листьев сахарной свеклы и яровой пшеницы серы найдено значительно больше, чем в нерастворимой фракции (конституционные). Как уже упоминалось, фосфора, наоборот, было обнаружено больше в конституционных, чем в запасных белках.
Мы изучали также биосинтез органических соединений серы. С этой целью в корень сахарной свеклы (в фазе образования четырех пар листочков) инъецировали по 2 мл водного раствора метионина и витамина B1, меченных S35. Общая активность введенных в корень препаратов составляла 52 мккюри. Через два дня после инъекции брали пробы разновозрастных листьев и в них определяли скорость включения серы из метионина и витамина B1 в содержащие ее соединения листьев. Она оказалась следующей (в имп/мин на 1 г сухого вещества листьев):
