Роль корней в жизнедеятельности растений

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 корня. 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 корня продолжают снабжать надземные органы питательными веществами.

В клетках корня происходят очень активные обменные 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 кислота 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. Было показано, что образование таких азотсодержащих веществ, как алкалоиды, происходит в клетках корня. Опыты показали, что клетки корня не­обходимы для нормальной жизнедеятельности организма, они снаб­жают его какими-то специфическими веществами, возможно, гормо­нального типа. 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 многих важ­ных и незаменимых органических веществ, в том числе гормонов.

Поступление и превращение соединений 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 клетки. 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. Высшие растения не могут усваивать азот атмос­феры.

Однако есть растения, обогащающие почву азотом, к ним от­носится семейство бобовых. Установлено, 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.