Значение фтора в жизнедеятельности растений (часть 6)
Другим типом известных фторорганических высокоактивных веществ являются фторацетаты. В эту группу объединяются соединения, содержащие группу CH2F, и соединения, химически родственные фторуксусной кислоте. Фторацетаты высокотоксичны по отношению ко всем млекопитающим и их следует рассматривать как чрезвычайно ядовитые вещества. Смертельная доза их колеблется в пределах 0,1 (для собак) — 14 мг (для обезьян) (Chenowoth, 1949). Имеются данные, что фторацетаты поражают также семена растений, особенно томатов (Bartlett, 1947). Эти соединения чрезвычайно легко адсорбируются из пищеварительного тракта млекопитающих и затем довольно широко распространяются по тканям. Имеются также данные о большой химической активности некоторых фторпроизводных аминокислот. В частности, следует отметить, что фтортирозин тормозит развитие раковых опухолей (Габович, 1957).
В настоящее время найдены растения, накопляющие природные фторацетаты. Южноафриканское растение гифблаар — Dichapetalum cymosum содержит фторацетат калия, вследствие чего чрезвычайно ядовито для скота. По данным Стейна (Steyn, 1958), как сердечный яд гифблаар занимает одно из первых мест среди ядовитых растений мира. Развитие симптомов отравления гифблааром у животных наблюдали очень редко, так как большинство из них погибает сразу после поедания этого растения, особенно если они вслед за этим принимают воду. Заболевание, как правило, проявлялось в мышечных подергиваниях, затрудненном дыхании а сердечной слабости. Никаких специфических изменений в органах животных после их смерти не отмечалось. Стейн установил, что овцы при скармливании им 28 г свежих листьев этого растения погибали. Встречается гифблаар в тех районах, где в воде и почве содержится много фтора. Разновидность Dichapetalum toxicarium — кустарник, встречающийся в Сьерра-Леоне. Плодь его чрезвычайно токсичны и используются как отрава для крыс. Растенге вызывает паралич верхних конечностей; токсическим началом в нем также является фторорганическое соединение — софтороктадеценовая кислота (Peters, Hall, 1960). Морилда (Morilda, 1963) выделил монофторуксу:ную кислоту из Policaurea margravii и также обнаружил, что токсичность этого растения обусловлена наличием указанной кислоты.
Английский ученый Петерс (Peters, 1957) установил, что причиной токсичности фторацетата (и других фторуглеродных соединений) является то, что он в организме очень легко превращается в фторцитрат. Фермент аконитаза (находящийся в митохондриях) участвует в превращении цисаконигата в лимонную или изолимонную кислоту. Реакции между фторцитратом и аконитазой, а также между обычным цитратом и аконитазой конкурируют друг с другом, и, следовательно, фторцитратное отравление характеризуется накоплением лимонной кислоты.
Все это вызвало большой интерес к изучению метаболизма фтора в растениях. К сожалению, в настоящее время в литературе имеются лишь отдельные сообщения по данному вопросу. Установлено (Bredemann, 1956; Габович, 1957), что большая часть фтора в листьях чая находится в виде несложных, хорошо растворимых соединений. Это подтверждается быстрым переходом в раствор 84% фтора из листьев грузинского чая и 76% — из листьев индийского. Японские ученые пришли к выводу, что растения и почва содержат фтор не только в неорганической форме, но и в органической — по типу углероднофтористой связи.
Петерс и Шортоусе (Peters, Shorthouse, 1964) выращивали проростки злаковых трав на растворах, содержащих неорганические фториды. При выдерживании проростков в течение 11 дней на питательной смеси с 300 мг/л фтора количество его в растениях достигало 1515 мг/кг сухого вещества. Почти весь фтор извлекался из растении при растирании их с 2%-ной хлорной кислотой (1500 мг/кг сухого вещества). Авторы считают, что фтор в растениях концентрируется, по-видимому, в неорганической форме, хотя и оговариваются, что такое заключение ввиду отсутствия большого количества опытов на различных культурах пока что является предварительным.
Таким образом, возникла необходимость в дальнейших тщательных и всесторонних исследованиях физиолого-биохимического значения фтора в метаболизме растений и в почвах, что обусловлено: а) установлением биологической роли фтора в жизни человека и животных; б) широким распространением его в природе (почвах, водах, дымовых газах промышленности, фосфорных удобрениях и т.д.); в) наличием некоторых данных о высокой физиолого-биохимической активности соединений фтора в жизнедеятельности растений; г) наличием у некоторых видов растений высокотоксичных фторорганических соединений.
Основные вопросы, касающиеся изучения значения фтора в жизни растений, по нашему мнению, сводятся к следующему: 1) установление необходимости фтора для различных растений; 2) выяснение сущности и особенностей процессов поступления его из почв в растения; 3) влияние фтора на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур; 4) роль фтора, находящегося в суперфосфате и фосфоритах в качестве балласта, в почвенном питании и обмене веществ для растений; 5) метаболизм фтора в растениях; 6) влияние фтора на углеводный, азотистый и другие обмены веществ, их фотосинтетические функции, активность ферментов и т. п.; 7) формы соединений фтора в почвах и растениях.
В 1963 г. нами были начаты исследования по изучению влияния фтора на рост и продуктивность гороха. Растения выращивали в вегетационных опытах в сосудах Митчерлиха на лугово-черноземных легкосуглинистых и на дерново-подзолистых супесчаных почвах. Полевые опыты проводились В.Н. Мицко на лугово-черноземной легкосуглинистой оподзоленной почве экспериментальной базы Института физиологии растений АН УССР в окрестностях Киева (с. Жуляны). Фтор вносили под культивацию в почву перед высевом семян в виде фторидов натрия и кальция. Следует отметить, что если растворимость фтористого натрия является достаточно полной, то для фтористого кальция она составляла лишь 0,0016%. Содержание фтора для лугово-черноземной легкосуглинистой оподзоленной почвы составило 86 мг/кг почвы, а для дерново-подзолистой супесчаной — 15. Кроме того, в 1964—1965 гг. мы изучали влияние фтора на рост и продуктивность томатов, гречихи, чины и салата в условиях теплицы. Исследование в 1965 г. десяти образцов разновидностей почв Черновицкой области в отношении содержания в них фтора показало, что количество его колеблется в пределах 15—110 мг/кг почвы. При этом какой-либо зависимости между содержанием фтора и механическим составом почвы нами не установлено.
