Светоимпульсная стимуляция растений. - Шахов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Изменения в содержании сахаров, свободных аминокислот и нуклеиновых кислот в листьях растений под действием ИКСС
Интенсивность и спектральный состав света, по Н.П.Воскресенской (1965), могут в значительной мере определять общее направление обк&ена веществ в растении и в конечном итоге влиять на качество биологического урожая.
В связи с этим представляло интерес исследовать действие мощного импульсного лучистого потока концентрированного солнечного света на содержание сахаров, аминокислот и нуклеиновых кислот в листьях растений при облучении в разных фазах развития и проследить за влиянием этого излучения на урожай, его качество и возможные изменения в потомстве.
Поскольку свет в зависимости от условий может менять метаболизм растений, действуя не только как 'субстрат' в процессе фотосинтеза, но и как катализатор, приводящий к ускорен-
ному протеканию ряда физиолого-биохимических и физико-хими-ческих процессов, важно было, на наш взгляд, подобрать такой режим облучения растений ИКСС, чтобы, не повреждая фотосин-тетический аппарат, повысить световую нагрузку на растения* Контролем этому служили нормальный тургор растений и фотосинтез, в результате которого и могли протекать синтетические процессы по созданию органического вещества.
Как видно из вышеизложенного материала, действие ИКСС положительно сказывалось на накоплении и состоянии пигментов и на фотосинтезе облучавшихся растений.
Материал для исследования состава и содержания сахаров, аминокислот и нуклеиновых кислот фиксировался сразу же после облучения, а затем исследовались отдельные вещества хроматографически и спектрофотометрически. Результаты исследований приведены в табл. 13-17.
Как известно, одной из важных и постоянных составных частей активно метаболизирующих тканей растений являются сахара, играющие значительную физиолого-биохимическую роль в обмене веществ и опорно-механическую-в построении клеточных оболочек. Однако большинство реакций углеводного обмена не связано с определенными органеллами клетки, хотя биосинтез углеводов в процессе фотосинтеза и занимает одно из центральных мест в живой природе. Поэтому сложилось представление, ¦ что оптимальными условиями для фотосинтетического биосинтеза углеводов у растений являются как раз те, при которых имеет место оптимум фотосиятетической деятельности.
Сахара обеспечивают накопление химической энергии в растении и представлены моно-, ди- и полисахарами. В клетках они часто связаны в виде соединений с белками и жирами. Синтез углеводов, как и большинства других соединений биохимического происхождения, идет с поглощением энергии. Вопрос о том, как будет идти образование и накопление ряда сахаров в листьях растений при действии ИКСС, т.е. при избытке лучистой энергии, представляет суть данного исследования.
До настоящего времени в литературе не было данных о влиянии концентрированного солнечного света на метаболизм сахаров.
Имеющиеся сведения о влиянии лучей радия и кобальта (Кузин, 1982) на чистые препараты глюкозы и фруктозы показали, что под действием этого излучения происходит деструкция молекул этих сахаров с падением редуцирующих свойств, понижением 'сладости' и образованием формальдегида. При облучении раствора раффинозы гамма-лучами кобальта в нем хроматографически были обнаружены: раффиноза, мелибиоза, сахароза, галактоза, фруктоза и глюкоза. С повышением дозы облучения пятно на хроматограмме, соответствующее раффинозе, уменьши-
лось. Таким образом, облучение различных углеводов гамма-лучами приводило к окислительному распаду, гидролизу и частичной деградации.
Хотя эти исследования проведены на чистых препаратах сахаров, вне растений и под действием весьма жесткой радиации, они, как видно ниже, отчасти напоминают динамику изменения сахаров в листьях растений кукурузы и сои под действием ИКСС (табл. 13, 14).
Как видно из табл. 13, облучение растений кукурузы в разных фазах развития приводило к увеличению содержания общей суммы сахаров по сравнению с контролем на 19-86%. Так, в фазе 3-5-го листа в листьях опытных растений по сравнению с контролем содержание глюкозы и галактозы повышалось в 2—
2,5 раза, сахарозы - в 1,2-1,3, фруктозы - в 1,8-2,6, арабино-зы - в 1,7-2,1 раза, в то время как содержание раффинозы и мальтозы понижалось в 1,2-2 раза. Содержание рамнозы у опытных и контрольных растений существенно не изменялось.
Аналогичные изменения в содержании сахаров в листьях отмечены также при облучении растений в фазах 6-7-го листа, выметывания и цветения.
Вместе с тем необходимо отметить, что увеличение числа облучений от одного (фаза 3-5-го листа) до десяти (фаза 6-7-го листа) приводит к линейному возрастанию как общей суммы сахаров, так и отдельных сахаров (глюкоза, галактоза, арабиноза, сахароза, фруктоза).
В фазе выметывания и цветения отмечено некоторое понижение общего содержания сахаров по сравнению с их содержанием в фазе 6-7-го листа как в контроле, так и в опыте, что объясняется их тратой в этой фазе развития на образование генеративных органов и в процессе оплодотворения. Однако и здесь облучение ИКСС привело к увеличению содержания общей суммы сахаров по сравнению с контролем на 19 %.
