Усвоение растениями аминокислот

25.06.2014

Возможность поглощения корнями аминокислот из субстрата была доказана экспериментально. Петров приводит данные об усвоении растениями (кукурузой) аспарагина; Шулов, Прянишников, Бялосукня подтвердили эти данные. По их наблюдениям аспарагин является хорошим источником питания для гороха, кукурузы, капусты, горчицы и других растений.
Хютчинсон и Миллер показали, что растения гороха могут усваивать лейцин, глицин, аспарагиновую кислоту и тирозин. Клейн и Кизер установили, что овес в условиях стерильного роста усваивает аргинин не хуже, чем нитраты. По данным Виртанена и Лайна, горох и клевер хорошо усваивают аспарагиновую кислоту, тогда как пшеница и ячмень отрицательно реагируют на это вещество. Штейнберг показал вредное действие изолейцина на рост табака. Танака установил потребление растением Sisyrinchium bermudianum аспарагина, гликоколя и цистина. Миллер проследил усвояемость помидорами и табаком в условиях нестерильного опыта (в песчаных культурах) dl-метионина. В соке корней и наземных частей автор обнаружил эту аминокислоту в концентрации 1,0—2,5 мг на 5 мл сока. Миллер полагает, что растения усваивают аминокислоты.
В опытах Рикер и Гутше некоторые аминокислоты подавляли рост изолированных тканей подсолнечника. Авторы считают, что отрицательное действие аминокислот обусловлено их избытком, что ведет к нарушению обмена веществ в организме. Сандерс и Буркхольдер отмечают, что смесь аминокислот действует на растения более благоприятно, чем каждая из них в отдельности.
Виртанен и Линколь приписывают аминокислотам стимулирующую роль. По их мнению, аланин и фенилэтиламин (продукт декарбоксилирования фенилаланина) сильно влияют на рост растений гороха в малых концентрациях подобно тому, как это имеет место при воздействии гетероауксина. Заметно изменяются отдельные органы растения, становясь более мощными и более зелеными.
Чтобы показать всасываемость растениями аминокислот, Шавловский изучал потребление гречихой, кукурузой и горохом метионина, содержащего в своем составе радиоактивный изотоп серы S35. Эта аминокислота прибавлялась в среду Кнопа, в которой выращивались растения. Через 11 суток роста в тканях растений определялась радиоактивная сера. Результаты приведены в табл. 57.

Как видно из таблицы, потребление растениями аминокислот происходит достаточно энергично. Больше всего аминокислот обнаруживается в корнях. Скорость их поступления у разных растений различна. Интенсивность всасывания корнями этих веществ меняется в зависимости от состава среды и внешних условий.
В присутствии в среде витаминов B1 и B6 поглощение метионина растениями из субстрата происходит быстрее и в большем количестве.
Ратнер и Доброхотова показали активирующее влияние витаминов (тиамин, пиридоксин, пантотеновая кислота) на синтез глютаминовой кислоты и аланина в корнях подсолнечника.
Распределение радиоактивной серы аминокислоты в органах растений иное, чем серы S35, поглощенной в виде сульфатной соли. В первом случае сера концентрируется больше всего в корнях, во втором — в надземных частях. Это дает основание полагать, что метионин, а равно и другие аминокислоты усваиваются растениями без изменения молекул и используются ими для построения белка. В опытах Шавловского белки, экстрагированные из корней гороха, выросшего на среде с метионином, содержали значительную часть поглощенной радиоактивной серы метионина, которая обнаруживалась вообще в корнях. Один грамм сырых корней давал 23171 имп/мин, а выделенные из них белки — 13220 имп/мин.
Растения поглощают аминокислоты, образуемые и выделяемые в субстрат микробами. Это было показано в эксперименте Шавловского, применившего меченые молекулы аминокислот с радиоактивной серой S35. Как и в опытах с витаминами, Шавловский выращивал бактерии Ps. aurantiaca и дрожжи Sacchar. cerevisiae в среде, содержащей радиоактивную серу S35 в виде натриевой соли (Na2S35O4). Выросшие микробы подвергались автолизу, и автолизаты, содержащие аминокислоты с серой S35, прибавлялись в субстрат, в котором выращивались растения. На вторые сутки роста после внесения автолизатов растения анализировались на наличие S35. В тканях растений была обнаружена радиоактивная сера, причем в корнях ее было больше, чем в надземных частях. При наличии автолизата Ps. aurantiaca активность в тканях семядолей была 137 имп/мин, в стеблях — 356 имп/мин, а в корнях — 720 имп/мин; в присутствии автолизата дрожжей соответственные показатели были: 43 имп/мин, 199 и 569 имп/мин.
В последующих своих опытах Шавловский выращивал растения гречихи в среде, куда вносились живые культуры бактерий Ps. aurantiaca, предварительно выращенные в среде с радиоактивной серой. Этими бактериями заражались перед посевом семена гречихи. На каждое семя приходилось 700 млн. клеток с общей активностью 125 000 имп/мин.
На вторые сутки роста растений была установлена следующая активность тканей: семядолей — 228, стеблей — 181, корней — 132 имп/мин. Следовательно, на вторые сутки растения заимствовали от бактерий около 0,4% первоначальной их активности. Отмечается прямая зависимость количества поглощенного радиоактивного вещества от числа внесенных бактерий. При внесении с семенами 3,45 млрд клеток на одно семя, через семь суток роста в тканях растений обнаруживается около 1 % первоначальной активности внесенной массы бактерий.
Способность микроорганизмов передавать растениям продукты своей жизнедеятельности была показана в работе Ахромейко и Шестаковой. Эти авторы в своих исследованиях пользовались меченым фосфором P32. Они выращивали бактерии Az. chroococcum, Pseudomonas fluorescens и дрожжи, выделенные из почвы на средах, содержащих P32, служащий источником фосфорного питания. Выросшие культуры микроорганизмов тщательно промывались водой и вносились в песок, на котором выращивались сеянцы дуба и ясеня.
Опыты показали, что радиоактивный фосфор передается растению от микробной клетки в заметных количествах, причем разные виды микробов передают его в разных количествах и с различной скоростью. Наибольший эффект получается в опытах с дрожжами. Около 43% радиоактивного фосфора дрожжи передали растениям в первые дни их роста. Сеянцы дуба поглотили фосфора больше, чем сеянцы ясеня.
Приведенные опыты показывают, что образуемые микробами биотические вещества, аминокислоты и другие метаболиты поступают в субстрат, а из субстрата поглощаются корнями растений.