Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ., 6
1.1. Усвоение растениями: нитратной и аммонийной форм азота
1.2. Исследование холодоустойчивости растений на уровне метаболических процессов и ферментативных реакций 29
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 56
2.1. Условия выращивания растений и схема эксперимента 56
2.2. Постановка опытов по поглощению проростками пшеницы меченых форм азота среды, 56
2.3. Определение содеркания азота разных фракций. Выделение и количественное определение аминокислот в опытном материале 59
2.4.. Определение активности и некоторых кинетических параметров ферментов азотного обмена 61
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 67
3.1. Влияние пониженной! температуры в зоне корней на рост проростков пшеницы и использование азота среды и эндосперма 67
3.2.- Азотистые фракции и состав аминокислот у проростков в зависимости от температурных условий роста 70
3.3, Влияние температуры питательного раствора на усвоение проростками пшеницы минеральных форм азота средн. 76
3.4. Изменение под действием температурных условий активности и свойств ферментов ассимиляции азота у проростков пшеницы 100
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
ВЫВОДЫ 131
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 133
ПРИЛОЖЕНИЕ 166
- Усвоение растениями: нитратной и аммонийной форм азота
- Условия выращивания растений и схема эксперимента
- Влияние пониженной! температуры в зоне корней на рост проростков пшеницы и использование азота среды и эндосперма
Усвоение растениями: нитратной и аммонийной форм азота
Азот входит в группу элементов, занимающих центральное место в метаболизме растений. В природных условиях основными источника ми азота являются ионы нитрата и аммония (Прянишников, 1945; Нау-nes, Goh, 1978). Виды растений различаются по способности потреблять и утилизировать нитратную и аммонийную формы азота (Пря-нишников, 1945; Измайлов, 1981; Pate, 1980), и большинство растений в качестве основного источника используют нитрат. В связи с этим, многие исследователи сосредоточили усилия на раскрытии механизмов поглощения, редукции, ассимиляции и транслокации ионов нитрата. Проблема усвоения нитрата была центральной на международных симпозиумах: "Nitrogen in the Environment" (New York etc., 1978), "Nitrogen assimilation of Plants" (London etc , 1979), "II Symposium on Mineral Nutrition of Plants" (Varna, 1983 ),Интерес к процессу ассимиляции аммония необычайно возрос в последнее десятилетие в связи с открытие! нового фермента его усвоения в растениях. Физиологическая роль альтернативных путей ассимиляции аммония обсуждается в ряде публикаций (Алехина, Ширшова, 1979; Кре-тович, 1980; Измайлов, 1981; Молекулярные механизмы усвоения азота, 1983; Miflin, Lea, 1976, 1977; Lee, Stewart, 1978; Hartmann, 1979» 1982; Miflin et al#l 1981).
1.1» 1. Поглощение и ассимиляция ионов нитрата и аммония.Кла-есичеекими работами Д.Н,Прянишникова (1945) было показано, что нитрат и аммоний могут быть равноценными источниками азота для рас-тений.Хотя N0 является предпочтительно потребляемой растениями формой азота,теоретически обосновано (Powden,1979) что усвоение HH4 имеет ряд преимуществ, по сравнению с NO,. . Обычно ечи« тают, что поступление ионов аммония в корни происходит с большей скоростью, чем нитрата и, что,присутствуя в среде, аммоний инги« бирует поглощение нитрата (Jackson, Volk, 1967).
Проростки пшеницы, выращенные на смешанном азотном питании, а в опыте снабжаемые либо ин., либр Ж), интенсивнее погло щали нитрат (Алехина, Клюйкова, 1983), Такое же.соотношение в поглощении.этих ионов проростками.пшеницы и кукурузы установлено в работе АДгГлянько (1969). Растения салата (Frota, Tuker, 1972) и проростки риса (Sasakawa, Yamamoto, 1978),. поглощали _ аммоний и нитрат примерно с одинаковой интенсивностью. Но побеги итальянского райграса используют преимущественно восстановленный азот (Сіагквоп, Warner, 1979). Очевидно,.что предпочтительное использование той или иной формы азота, обусловлено комплексом многих внешних и внутренних факторов. Исследования с применением показали что поглощение ионов нитрата корнями интактных проростков происходит.наиболее . активно в зонах растяжения и корневых волосков (Потапов, Сумано-ва, 1966; Yoneyama et al«, 1975). Поглощение NOj в зоне_ корневых волосков проростков люпина шло в.10 12,раз активнее, чем в меристематической зоне (Потапов, Суманова, 1966). При этом метаболивация нитрата интенсивнее осуществлялась в. меристематичес-кой зоне, где в белок включалось 60-80% поглощенного азота (в зоне корневых волосков на синтез белка ва это время испольэова лось только 30% от поглощенного /1).. Слабая ассимиляция ионов нитрата в поглощающей зоне.обусловлена, очевидно, активным их.. выделением в метаксилему (развитую именно в баэальной части корня) для дальнейшей транслокации в листья (Yoneyama et al.,1975).
Условия выращивания растений и схема эксперимента
Исследование проведено на 12-дневных проростках пшеницы Мироновская 808 (фаза 2-х листьев), выращенных в,термостатной камере лаборатории искусственного климата Биологического факультета МГУ. Температура воздуха в камере - 25 (круглосуточно), влажность « 60 %% освещенность 12000 люкс, фотопериод с 7 до 22 часов» Семена проращивали на влажной фильтровальной бумаге при 25 в течение 2-х суток. Проростки высаживали на раетвор смеси Прянишникова, с концен« трацией солей 0,5 от нормы (Баспавская, Трубецкова, 1964), Источник азота в смеси - соль нитрата аммония (1,5 мМ); источник железа -комплексен железа с ЭДТА (Андреенко и др.,, 1969); рН 5,8-6,0,Сме« ну растворов проводили дважды: у 9 и Подневных (за сутки до.опы тов с тяжелым изотопом азота) проростков, В дневное время растворы аэрировали, что обеспечивало корневые системы кислородом и способствовало перемешиванию трудно растворимых солей кальция.
Основная физиологическая схема наших экспериментов была следующая: вариант 1 - температура воздуха и раствора питательной смеси 25; вариант 2 - температура воздуха 25, а раствора-120 .
Влияние пониженной! температуры в зоне корней на рост проростков пшеницы и использование азота среды и эндосперма
Действие температуры корневой среды на рост и развитие расте ний во многом зависит от сочетания условий и, помимо напряженности фактора per se, решающую роль могут сыграть продолжительность воздействия (Коровин, 1972;Rufty et а}., 1981), а также характер температурного воздействия (постоянное, прерывистое и т.д.) (Коровин, 1977 а, б; Harding, Sheeny, 1980). Кроме того, ответные реакции растений будут определяться фенологической стадией развития и их холодоустойчивостью (Коровин, 1972; Nielsen, 1974)
Температура 12 относится к зоне температур активной вегетации озимой пшеницы в фазе двух листьев (Коровин, 1981), Этим, очевидно, обусловлено фактическое отсутствие разницы (3$) в содержании сухого вещества целых проростков, росших при двух температур них режимах (табл. 2),
