Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 7.1. Метод выращивания^ растений в растворе, применявшийся раньше физиологами для изучения роли минеральных веществ в жизни растения. Проросток высаживается в хорошо отмытый чистый кварцевый песок, помещенный в сосуд из прочного стекла, глазированного фарфора или пластмассы. В него затем наливают питательный раствор, приготовленный на дистиллированной воде с использованием самых чистых солей Необходимо принять все меры предосторожности с целью исключения органических примесей, микробных загрязнений и пыли, которые могут содержать следы минеральных веществ. В некоторых случаях, особенно у крупиосемянных растений, таких, как огородные бобы, необходимо еще удалить семядоли, так как они могут содержать значительное количество некоторых запасных питательных веществ.
Современные представле.- ния о минеральных веществах,, необходимых для нормального» роста растения, основаны главным образом на эксперимент тах, в которых растения выра:- щивают на минеральных расг- творах по методу, называемо^- му иногда гидропоникой (рис» 7.1). Если в растворе отсутствует нужное количество опре*- деленного основного, элемента^ растение страдает, у, него- развиваются симптомы, обусловленные недостаточным еп> снабжением этим элементом; (рис. 7.2). Опытный ботаник может научиться распознавать симптомы дефицита каждого- из элементов у данного растения и улучшать условия его- выращивания путем внесения соответствующих элементов в- почву или раствор. Более объективной оценкой потребности растения в минеральном питании является периодическая уборка отдельных частей растущего растения и их химический анализ на содержание различных элементов. Результаты почвенных арализов также можно использовать в качестве грубого ориентира. Но»
Рис. 7.2. 15-дневные проростки бобов (сорт Блэк Валентин), выращиваемые яа полной питательной смеси (в центре) или на полной питательной смеси в течение 10 дней, а следующие 5 дней в растворе, не содержащем какого-либо •одного основного элемента. На нижнем снимке показаны первые тройчатые листья. Обратите внимание на угнетенный рост растений в отсутствие кальция {—Са), межжилковый хлороз в отсутствие железа (—Fe) и мелколистность растений в отсутствие азота (—N). (С любезного разрешения Н. Koontz, University of Connecticut.) такие анализы обычно не показывают, в какой мере питательные вещества, содержащиеся в почве, доступны для растений. После анализа растений в среду выращивания можно внести любой недостающий элемент, что окажет быстрое положительное влияние на рост и жизнеспособность растения.
Один из первых минеральных питательных растворов, приготовленных немецким физиологом Кноппом для выращивания высших растений, содержал лишь три соли: нитрат жальция, фосфат калия и сульфат малния. Шесть элементов, присутствующих в этих трех солях, вместе с ассимилированными в процессе фотосинтеза С, Н и О удовлетворяют основные потребности высших растений в питании. Форма, в которой главные элементы преподносятся растению, имеет относительно небольшое значение: три катиона — К+, Са2+ и Mg2+—могут любым образом сочетаться с тремя анионами — ЫОз~, SO42- и Н2РО4-. Кроме того, некоторые растения могут использовать аммонийный азот (NH4+) или органические формы N не хуже или даже лучше, чем нитраты, хотя большинство растений предпочитает нитратные формы.
После того как в продажу стали поступать все более чистые минеральные соли, выяснилось, что основной раствор Кнаппа* содержащий три соли, на самом деле не является полным. Действительно, оказалось, что растения нуждаются и во многих других элементах, хотя их количество должно быть намного меньше, чем количество шести главных элементов. Эти микра- элементы включают железо (Fe2* или Fe3+), марганец (Маг+)'г цинк (Zn2+), медь (Си2* ИЛИ Си+), молибден (обычно в виде МоОг), бор (в виде В033-) и хлор (С!~). Некоторые исследователи предполагают, что растениям, возможно, требуются также очень малые количества еще и 'некоторых других элементов* таких, как кобальт (Со2+), ванадий (обычно в виде VO43-),. стронций (Sr2+) и иод (I-). Однако абсолютная потребность растений в этих элементах еще не установлена. Кроме того, определенные растения обладают особыми потребностями. Например, диатомовым водорослям необходим кремний для формирования клеточных стенок. Насколько мы знаем, большинству остальных растений кремний не нужен, хотя хвощ (Equise- turn) и многие зерновые плохо растут при его отсутствии. Несмотря на то что кремний в общем нельзя рассматривать как- основной элемент, он, безусловно, может благоприятствовать росту растений. Аналогичным образом натрий, хотя и не является очень необходимым элементом, по-видимому, способствует достижению высоких урожаев некоторых мясистых корнеплодов, таких, как сахарная свекла.
ФУНКЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В РАСТЕНИИ
Главные элементы, участвующие в фотосинтезе (С, Н, О), а также азот, сера и фосфор составляют основные строительные блоки тела растения. Например, клеточные стенки, формирующие скелет растения, состоят почти исключительно из углеводов и близких к ним соединений, содержащих С, Н и О. Белки, главные органические компоненты цитоплазмы, построены преимущественно из С, Н, О и N и небольшого количества S. В состав нуклеиновых кислот, присутствующих в ядрах и в некоторых органеллах цитоплазмы, входят С, Н, О, N и Р. Липиды, содержащиеся в изобилии во всех мембранах, состоят преимущественно из С, Н и О, а также незначительного количества N и Р; Из 12 элементов, источником которых служит материнская порода, четыре используются растением главным образом для: структурных целей. Сера является компонентом нескольких аминокислот (цистеин, цистин и метионин)—структурных единищ из которых в конечном счете образуются белки. Хотя клеткам растения необходимо относительно малое количество серы, почти вся она выполняет важную структурную функцию. Без серу- содержащих аминокислот не могли бы синтезироваться многие важные белки клетки. Сера присутствует также в глутатионе, широко распространенном веществе, который, как полагают, играет определенную роль в окислительно-восстановительных реакциях благодаря своей способности к обратимому превращен нию из восстановленной, или сульфгидрильной, формы (—SH), в окисленную, или дисульфидную, форму (-S--St-).::
