95 % сухой массы растительных тканей составляют четыре элемента - С, О, Н, N, называемые органогенами.

5 % приходится на зольные вещества - минеральные элементы, содержание которых обычно определяют в тканях после сжигания органического вещества растений.

Содержание золы зависит от вида и органа растений, условий выращивания. В семенах содержание золы составляет в среднем 3 %, в корнях и стеблях – 4…5, в листьях – 5…15 %. Меньше всего золы в мертвых клетках древесины (около 1 %). Как пра­вило, чем богаче почва и чем суше климат, тем больше в расте­ниях содержание зольных элементов.

Растения способны поглощать из окружающей среды практически все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. Причем многие элементы накаплива­тся в растениях в значительных количествах и включаются в природный круговорот веществ. Однако для нормальной жизнедеятельности самого растительного организма требуется лишь небольшая группа эле ментов, называемых питательными.

Питательными веществами называются вещества, необходимые для жизни организма. Элемент считается необходимым, если его отсутствие не позволяет растению завершить свой жизненный цикл; недостаток элемента вызывает специфические нарушения жизнедеятельности растения, предотвращаемые или устраняемые внесением этого элемента; элемент непосредственно участвует в процессах превращения веществ и энергии, а не действует на растение косвенно.

Необходимость элементов можно установить только при выращивании растений на искусственных питательных средах - в водных и песчаных культурах. Для этого используют дистиллированную воду или химически чистый кварцевый песок, химически чистые соли, химически стойкие сосуды и посуду для приготовления и хранения растворов.

Точнейшими вегетационными опытами установлено, что к необходимым для высших растений элементам относятся 19 элементов: С (45 %), Н (6,5 %) и О2 (42 %) (усвояемых в процессе воздушного питания) + 7 (N, P, K, S, Ca, Mg, Fe) + Mn, Cu, Zn, Mo, B, Cl, Na, Si, Co.

Все элементы, в зависимости от их содержания в растениях делят на 3 группы:

  • макроэлементы,
  • микроэлементы,
  • ультромикроэлементы.

Макроэлементы содержатся в количестве от целых до десятых и сотых долей процента: N, Р, S, К, Са, Mg; микроэлементы - от тысячных до 100-тысячных долей процента: Fe, Мn, Сu, Zn, В, Мо.

Со необходим бобовым для симбиотической фиксации N, Na поглощается в относительно высоких количествах свеклой и необходим растениям, приспособленным к засоленным почвам), Si в больших количествах встречается в соломе злаков и необходим для риса, Cl накапливают мхи, хвощи, папоротники.

Значение элемента определяется ролью, которую он выполняет самостоятельно или в составе других органических соединений. Не всегда высокое содержание свидетельствует о необходимости того или иного элемента.

Азот (около 1,5 % СМ) входит в состав белков, нуклеиновых кислот, липоидных компонентов мембран, фотосинтетических пигментов, витаминов и других жизненно важных соединений. Основными усвояемыми формами N являются ионы нитрата (NO3-)и аммония (NH4+). Высшие растения способны также усваивать нитриты и водорастворимые N-содержащие органические со­единения (аминокислоты, амиды, полипептиды и др.). В естественных условиях эти соединения редко бывают источником питания, поскольку их содержание в почве, как правило, очень мало.

Недостаток N тормозит рост растений. Одновременно снижается ветвление корней, но соотношение массы корней и надземной системы может увеличиваться. Это приводит к уменьшению площади фотосинтетического аппарата и сокращению периода вегетативного роста (раннее созревание), что снижает фотосинтетический потенциал и продуктивность посева.

N-ое голодание влияет на водный режим (снижает водоудерживающую способность растительных тканей, так как уменьшает количество коллоидносвязанной воды, снижается возможность внеустьичного регулирования транспирации и возрастает водоотдача). Поэтому низкий уровень N-ого питания не только снижает урожай, но и уменьшает эффективность использования воды посевом.

Внешние признаки голодания: Бледно-зеленая, желтая окраска листьев, оранжевые, красные тона, высыхание, некрозы, низкорослость и слабое кущение, появляются признаки ксероморфизма (мелколистность).

Фосфор (0,2-1,2 % СМ). P поглощается и функционирует в растении только в окисленной форме - в виде остатков ортофосфорной кислоты (PO43- ).

P - обязательный компонент таких важнейших соединений, как НК, фосфопротеидов, фосфолипидов, P-ных эфиров сахаров, нуклеотидов, прини­мающих участие в энергетическом обмене (АТФ, НАД, ФАД и др.), витаминов.

P-ный обмен сводится к фосфорилированию и трансфосфорилированию. Фосфорилирование - это присоединение остатка фосфорной кислоты к какому-либо органическому соединению с образованием эфирной связи, например, фосфорилирование глюкозы, фруктозо-6-фосфата в гликолизе. Трансфосфорилирование - это процесс, при котором остаток фосфорной кислоты переносится от одного органического вещества на другое. Недостаток фосфора вызывает серьезные нарушения синтетических процессов, функционирования мембран, энергетического обмена.

Внешние признаки голодания: сине-зеленая окраска с пурпурным или бронзовым оттенком (задержка синтеза белков и накопление сахаров), мелкие узкие листья, корневая система буреет, слабо развивается, корневые волоски отмирают. Приостанавливается рост растений, задерживается созревание плодов.

Сера (0,2-1,0 % СМ). Поступает в растение в окисленной форме, в виде аниона SO42-. В органические соединения S входит только в восстановленной форме - в составе сульфгидрильных групп (-SH) и дисульфидных связей (-S-S-). Восстановление сульфата происходит преимущественно в листьях. Восстановленная S может вновь переходить в окисленную функционально неактивную форму. В молодых листьях S в основном находится в составе органических соединений, а в старых накапливается в вакуолях в виде сульфата.

Сера является компонентом важнейших биологических соединений - коэнзима А и витаминов (тиамина, липоевой кислоты, биотина), играющих важную роль в дыхании и липидном обмене.

Сера принимает активное участие в многочисленных реакциях обмена веществ. Почти все белки содержат серосодержащие аминокислоты - метионин, цистеин, цистин. Функции S в белках:

  • участие HS-групп и -S-S-связей в стабилизации трехмерной структуры белков,
  • образование связей с коферментами и простетическими группами.

Другая важнейшая функция серы в растительном организме, основанная на обратимом переходе 2(-SH) = -HS-SH- ­состоит в поддержании определенного уровня окислительно восстановительного потенциала в клетке. К серосодержащим окислительно-восстановительным системам клетки относятся система цистеин = цистин и система глутатиона (является трипептидом - состоит из глутаминовой, цистина или цистеина и глицина). Его окислительно-восстановительные превращения связаны с переходом -S-S-групп цистина в HS-группы цистеина.

Недостаток серы тормозит белковый синтез, снижает фотосинтез и скорость роста растений, особенно надземной части.

© 2015-2018 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх