Роль корней в жизнедеятельности растений

В работах советских физиологов Д. А. Сабинина и A. JI. Курсанова обосновано представление о специфической физиологической роли клеток корня. Корень является органом, регулирующим скорость поступления веществ в надземные органы. При выращивании растений в водных культурах на среде, содержащей все питательные элементы, оказалось, что в пасоке выделяется меньше фосфора по сравнению с тем количеством, которое поступает в корневую систему. При переносе растений из полной питательной среды в дистиллированную воду в пасоке продолжают выделяться соединения фосфора в течение длительного времени. Иначе говоря, в восходящем токе по сосудам ксилемы передвигаются не только питательные соли, поступившие непосредственно из почвы, но и предварительно аккумулированные в клетках корпя. Это положение имеет большое значение. Известно, что к концу онтогенеза, по мере старения клеток корня, их поглотительная способность резко падает. В этот же период в почве уменьшается количество доступных питательных веществ. Тем не менее клетки корпя продолжают снабжать надземные органы питательными веществами.

В клетках корня происходят очень активные обменпые процессы. Так, вне зависимости от того, какие соединения азота находились в питательной среде и поступали в клетки (аммиак или нитраты), в пасоке были обнаружены аминокислоты и амиды. Уже через несколько секунд после поступления неорганическая фосфорная кнслота оказывается в составе АТФ. Правда, при переходе из клеток корня в полость сосудов фосфорная кислота обычно вновь отщепляется.

Есть такие вещества, которые синтезируются только в клетках корня. В работах советского академика А. А. Шмука было показано, что образование таких азотсодержащих веществ, как алкалоиды, происходит в клетках корня. Французский физиолог де Ропп проращивал зародыши пшеницы на питательной среде в стерильных условиях, их корни не соприкасались с питательной средой, но находились во влажной атмосфере, благодаря чему сохраняли жизнеспособность, а питательные вещества поступали непосредственно через щиток. Проростки развивались нормально. Если корни обрывались, проростки погибали. Эти опыты показывают, что клетки корня необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, они снабжают его какими-то специфическими веществами, возможно, гормо¬нального типа. Немецкий ученый Мотес показал, что если изолированные листья табака поместить в питательную среду и на них образуются корни, то они долгое время сохраняют зеленую окраску. Если корни обрывать, то при выдерживании на питательной смеси листья желтеют. При этом влияние корней оказалось возможным заменить нанесением на листья раствора фитогормона кинетина. Таким образом, живые клетки корня являются источником мпогих важ¬ных и незаменимых органических веществ, в том числе гормонов.

Поступление и превращение соединении азота в растениях

Азот составляет около 1,5% сухой массы растений. Азот входит в состав таких важнейших макромолекул, как белки и нуклеиновые кислоты. Азот содержат фосфолипиды, играющие огромную роль как составная часть мембран клеток. Азот входит в состав соединений группы порфиринов, которые лежат в основе хлорофилла и цитохрома, многочисленных ферментов, в том числе НАД и НАДФ, а также во многие витамины. В связи с центральной ролью азота в метаболизме растительного организма вопросам азотного питания уделялось и уделяется большое внимание.

Формы азота в окружающей растения среде чрезвычайно разнообразны: в атмосфере — газообразный азот и пары аммиака, в почве — неорганические формы азота (азот аммиака, аммония, нитратов, нитритов) и органические (азот аминокислот, амидов, белка, гумуса и др.). Такое разнообразие форм азота ставило перед исследователями вопрос об источниках азотного питания для растительного организма. В растениях соединения азота также находятся в разнообразной форме. В силу этого для понимания особенности азотного питания требовалось установить основные этапы превращения его соединений. Большая роль в выяснении всех указанных вопросов принадлежит русской и советской школе физиологов, особенно работам академика Д. Н. Прянишникова и его учеников.

При выращивании растений на прокаленном песке было установлено, что они содержали лишь столько азота, сколько было в семени. Это показало, что высшие растения не могут усваивать азот атмосферы. Однако есть растения, обогащающие почву азотом, к ним относится семейство бобовых. Г. Гельригель установил, что на корнях бобовых растений образуются вздутия — клубеньки, заполненные живыми клетками бактерий. Эти бактерии живут в симбиозе с высшими растениями семейства бобовых и фиксируют азот атмосферы. Дальнейшие исследования показали, что способностью фиксировать (усваивать) молекулярный азот атмосферы наделен ряд микроорганизмов.