Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Биохимия растений

.pdf
Скачиваний:
794
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
8.33 Mб
Скачать

образуют сплошной слой запасного белка, заполняющего про˝- странство между крахмальными зернами.

Основная часть белков альбуминоглобулинового типа, содержащихся в зерне, локализована в зародыше, щитке зародыша и˝

алейроновом слое. Ткани зародыша и щитка зародыша богаты альбуминами (до 40 % сухой массы), которые в этих тканях не об˝- разуют упорядоченных структур. В клетках алейронового сл˝оя

преимущественно откладываются белки глобулинового типа˝ в виде алейроновых зерен размерами 0,1—25 мкм, представляющих˝ собой структуры, окруженные липопротеиновой мембраной. К˝роме белков в них содержится небольшое количество углеводо˝в и липидов, которые образуют комплексы с белками. Из белков алейроновых зерен в процессе прорастания зерна образуют˝ся ферменты, участвующие в гидролизе запасных веществ эндоспер˝ма.

Содержание белковых фракций в зерновках злаковых культу˝р заметно изменяется в зависимости от вида растений, а такж˝е усло-

вий их выращивания. Средние показатели фракционного сост˝ава белков зерна важнейших злаковых культур представлены в т˝абли-

öå 14.1.

14.1. Фракционный состав белков зерна злаковых культур, % обще˝го количества белков

Kультура

Альбумины

Глобулины

Проламины

Глютелины

 

 

 

 

 

Пшеница

10

15

30

35

Ðîæü

25

20

20

25

Ячмень

12

13

35

30

Îâåñ

14

19

25

32

Кукуруза

14

15

38

23

Просо

12

10

55

13

Ðèñ

13

10

7

60

Содержание альбуминов у большинства злаковых культур обычно составляет 5—15 % общего количества белков, а у ржи мо˝- жет достигать 30 %. У пшеницы, кукурузы, ячменя, риса и проса в˝ зерновках содержится 7—15 % глобулинов, а в зерне ржи и овса ˝—

15—25 %. Значительную долю составляют проламины, %: у ржи —

15—25, овса — 20—30, пшеницы — 25—35, ячменя — 30—40, кукурузы и проса — 35—55 %. Однако в зерновках риса этих белков на˝-

капливается значительно меньше — 5—10 %, тогда как на долю

глютелинов (называемых оризенинами) приходится 60—70 %. В зерне пшеницы, ячменя и овса накапливается 30—40 % глютелинов, риса и овса — 20—30, проса — 10—15 %. Количество неэкстрагируемых белков обычно изменяется в пределах 8—12 %.

591

В зерновках злаковых растений кроме белков содержатся в небольшом количестве и другие азотистые соединения: свобод˝ные аминокислоты и их амиды, пептиды, азотистые основания и ну˝к- леотиды, нуклеиновые кислоты и др. На их долю приходится 5—

10 % общего количества азотистых веществ зерна. Наибольшее˝ количество сосредоточено в зародыше и алейроновом слое.

Белковые фракции зерна различаются по аминокислотному с˝о- ставу, в том числе по содержанию незаменимых аминокислот,˝ от

которых зависит биологическая ценность белков. Наиболее˝ высо-

кую биологическую ценность имеют водорастворимые белки˝ —

альбумины, в их составе все незаменимые аминокислоты соде˝р-

жатся почти в оптимальных соотношениях, отмечается лишь н˝е- который дефицит по содержанию метионина. Солерастворимы˝е

белки зерна — глобулины — также характеризуются довол˝ьно хо-

рошо сбалансированным аминокислотным составом, хотя сод˝ер-

жание некоторых незаменимых аминокислот (метионин, трипт˝о-

фан, лейцин) у них ниже, чем в альбуминах. Щелочерастворимые белки — глютелины у ряда злаковых куль-

тур (рис, овес, ячмень, сорго) по содержанию незаменимых ами˝-

нокислот близки к глобулинам, а у других (пшеница, рожь, кук˝у-

руза, просо) характеризуются довольно сильным дефицитом ˝лизи-

на, триптофана и метионина. Самую низкую биологическую це˝н- ность имеют спирторастворимые белки — проламины, котор˝ые

накапливаются только в семенах злаковых растений. Они отл˝ича-

ются очень низким содержанием таких незаменимых аминоки˝с-

лот, как лизин, триптофан, метионин, и высокой концентрацие˝й

глутаминовой кислоты и пролина, на долю которых в расчете˝ на массу этих белков приходится от 20—35 % (рис, просо, кукуруза) до 40—55 % (пшеница, рожь, ячмень, сорго, овес).

При переходе злаковых растений к репродуктивной стадии р˝азвития в формирующемся зерне инициируется синтез фитогор˝монов — ауксинов, гиббереллинов, цитокининов, являющихся р˝егуляторами физиолого-биохимических процессов, в результат˝е чего

резко усиливается аттрагирующая способность зерновок, о˝ни ста-

новятся центрами притяжения ассимилятов, образующихся в˝ листьях, в том числе и низкомолекулярных азотистых веществ, и˝з которых в зерновках синтезируются компоненты белоксинтез˝ирующей системы и весь набор белковых веществ (каталитические, ре-

гуляторные, структурные, запасные белки).

Синтез полипептидов запасных белков начинается в конце фазы формирования зерна с участием крупных полирибосом, с˝вязанных с мембранами гранулярного эндоплазматического р˝етику-

лума (ГЭР). В связи с этим начало синтеза запасных белков мо˝жно

определить по появлению в клетках эндосперма мембран ГЭР˝ и

увеличению числа 80S-рибосом, которые, взаимодействуя с мРНК˝

592

запасных белков, образуют комплексы мембраносвязанных п˝олирибосом.

Наибольшее число мембраносвязанных полирибосом в клетк˝ах эндосперма отмечается в фазу молочной спелости зерна, в э˝то же

время наблюдаются максимальное содержание ДНК и РНК и са-˝ мая высокая скорость синтеза запасных белков. В фазу моло˝чно-

восковой спелости зерна синтез запасных белков замедляе˝тся и из вновь образуемой мРНК только 50 % включается в состав полир˝и-

босом, а остальная часть связывается в виде информосом (транс-

портная и запасная формы мРНК) и таким образом не участвуе˝т в

синтезе белков.

В фазе восковой спелости зерна только часть вновь образуемой мРНК (10—15 %) включается в полирибосомы и, следовательно,

участвует в синтезе белков, тогда как ее бó льшая часть находится в

составе информосом. Вместе с тем в фазе восковой спелости˝ зерна

инициируется синтез некоторых фракций запасных белков. В˝ыяс-

нено, что мРНК запасных белков на 3-конце имеет участок, включающий 150—160 повторяющихся нуклеотидов адениловой

кислоты (поли-А), степень полиаденилирования которого уве˝ли-

чивается в процессе созревания зерна.

У кукурузы и пшеницы при синтезе запасных белков вначале

образуется специфическая аминокислотная последователь˝ность из 30—40 остатков гидрофобных аминокислот (так называемый

сигнальный пептид), которая проталкивается рибосомой чер˝ез

мембрану ГЭР, после чего сигнальный пептид отщепляется пр˝о-

теазой, а остальная часть белковой молекулы в дальнейшем оста-

ется без изменения и откладывается в запас. В крахмалистом эндосперме запасные белки накапливаются в межмембранном п˝ространстве (цистернах) ГЭР и постепенно заполняют весь объ˝ем

клетки. В алейроновых клетках запасные белки откладывают˝ся в вакуолях.

Синтез и накопление белков в зерновках злаковых культур происходят в основном за счет оттока азотистых веществ (г˝лавным

образом аминокислот) из вегетативных органов, так как пог˝лоще-

ние минерального азота корнями и использование его в биос˝интетических процессах после цветения сокращается (особенно˝ у яровых культур). Наибольшее количество азотистых веществ по˝ступает в формирующиеся зерновки из листьев, особенно верхнего˝ яру-

са, меньше — из колосковых чешуй и стеблей. После цветения в˝

листьях, стеблях и колосковых чешуях активизируются проц˝ессы гидролиза высокомолекулярных веществ (полисахаридов, бе˝лков, липидов, нуклеиновых кислот) и усиливается отток образую˝щихся

низкомолекулярных продуктов в зерно.

В наших опытах с использованием меченного 15N азота показа-

но, что на первых этапах формирования зерна в нем содержит˝ся

593

Содержаниеазота, % сухой массы

3

3

 

2

2

 

1

1

 

 

ФЗ МС МВС ПС Фазы формирования

 

 

 

 

зерна

Рис. 14.1. Динамика азотистых веществ в созревающем зерне пшеницы, % сухой массы:

ÔÇ — фаза формирования зерна; ÌÑ — молочная спелость; ÌÂÑ — молочновосковая спелость; ÏÑ — полная спелость; 1 — небелковый азот; 2 — белковый азот при низком уровне азотного питания; 3 — белковый азот при высо-

ком уровне азотного питания

много низкомолекулярных азотистых соединений, представ˝лен-

ных в основном аминокислотами, а также легкорастворимых б˝ел-

ков — альбуминов и глобулинов (рис. 14.1, 14.2). В дальнейшем в ходе созревания зерновок концентрация небелковых азоти˝стых

веществ и белков альбуминоглобулинового типа постепенн˝о сни-

жается, но увеличивается накопление запасных белков — п˝рола-

минов и глютелинов, при этом общее количество белков в зер˝не

также увеличивается.

При определенных условиях выращивания зерновых культур˝

может наблюдаться снижение концентрации белков в фазе мо˝лоч-

ной спелости зерна. Это обычно происходит при затягивании˝ со-

зревания, когда интенсивный отток азотистых веществ из ли˝стьев

в формирующиеся зерновки смещается на более поздние фазы˝ развития, или вследствие недостаточного азотного питани˝я расте-

ний. При высоком уровне азотного питания у большинства зл˝ако-

вых культур снижения концентрации белковых веществ при с˝о-

зревании зерна обычно не происходит.

В связи с тем что в процессе созревания зерна относительн˝ое

содержание альбуминов и глобулинов уменьшается, а количе˝ство проламинов и глютелинов увеличивается, в суммарном белке˝ зерна наблюдаются соответствующие изменения содержания ам˝ино-

Поступление азота некорневой подкормки в белковые фракции зерна, %

 

 

3

 

 

30

 

4

 

 

20

 

 

 

 

10

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Ôàçû

 

ÔÇ ÌÑ ÌÂÑ ÏÑ

 

 

формирования

зерна

Рис. 14.2. Интенсивность синтеза различных групп белков в созревающем зерне пшеницы (поступление ме- ченного 15N азота некорневой подкормки в белковые фракции зерна, %):

ÔÇ — фаза формирования зерна; ÌÑ — молочная спелость; ÌÂÑ — молочно-вос- ковая спелость; ÏÑ — полная спелость; 1 — альбумины; 2 — глобулины; 3 — глиадины; 4 — глютенины

594

кислот. Поскольку при созревании в зерновках увеличивает˝ся доля запасных белков с низким содержанием лизина, триптоф˝ана

èметионина, то и в общем суммарном белке зерна также усили˝ва-

ется дефицит этих незаменимых аминокислот. Поэтому биоло˝ги- ческая ценность суммарного белка в процессе созревания з˝ерна снижается.

Такая закономерность в изменении аминокислотного соста˝ва

суммарного белка особенно заметно проявляется в процесс˝е созревания зерна пшеницы, кукурузы, ячменя, проса, сорго, у ко˝то-

рых на долю проламинов приходится 30—50 % общего количества

белка в зерне.

Óпшеницы по мере накопления запасных белков происходит

формирование клейковинного комплекса зерна, в процессе с˝озре-

вания зерновок содержание клейковины повышается, улучша˝ется ее качество. В фазу молочной спелости зерна клейковина им˝еет

низкую гидратационную способность и плохую связность, а к˝

фазе полной спелости зерновок она приобретает характерн˝ые для нее реологические свойства. В ходе созревания зерна проис˝ходит

постепенное уменьшение числа сульфгидрильных групп (—SН)˝ в

клейковине и увеличение количества дисульфидных связей˝ вследствие снижения концентрации фермента протеиндисул˝ь-

фидредуктазы, катализирующего восстановление дисульфид˝ных

связей.

Накопление углеводов. Основной запасной углевод зерновки

злаков — крахмал, который представлен двумя полисахари˝дами —

амилозой и амилопектином. Соотношение между ними в зернов˝- ках может изменяться в зависимости от условий выращивани˝я.

Содержание амилозы в расчете на общее количество крахмал˝а в зерне обычно варьирует в пределах 15—25 %, а амилопектина — 75—85 %.

Запасной крахмал откладывается в мучнистой части эндосп˝ерма в виде крахмальных зерен величиной 5—50 мкм. Размеры и строение крахмальных зерен у разных видов и даже сортов з˝лаковых растений имеют свою специфику и могут использоваться˝ для характеристики генотипа. Вначале крахмал накапливается˝ в пластидах (амилопластах), затем их мембранная структура разру˝шается

èони превращаются в крахмальные зерна. Содержание крахма˝ла в зерне риса, кукурузы, сорго составляет 50—70 %, пшеницы, ржи и проса –50—60, ячменя — 45—50, овса — 35—40 %.

Кроме крахмала в зерновках злаков накапливаются и другие˝ уг-

леводы, но в меньших количествах, % массы зерна: сахара — 2—˝5,

клетчатка — 2—3 у голозерных и до 4—11 у пленчатых форм, гемицеллюлозы, слизи, пектиновые вещества, полифруктозиды сум˝-

марно — до 18 %.

595

Сахара в зерне наполовину представлены сахарозой, а также˝ моносахаридами, мальтозой и рафинозой, они преимуществен˝но локализованы в зародыше (около 15 %) и периферийных частях мучнистого эндосперма. Клетчатка, гемицеллюлозы, пектино˝вые

вещества входят в состав клеточных стенок, их также много˝ в пленках и семенных оболочках. Полифруктозиды образуются˝ в

зерне на ранних стадиях созревания, в дальнейшем происход˝ит их распад и превращение в другие углеводы.

Âоболочках семян злаковых растений содержится довольно˝

много слизей — полисахаридов, в основном построенных из˝ пен-

тоз, особенно много слизей образуется в зерновках ржи (2—3 ˝%).

Установлено, что слизи, содержащиеся в зерне ржи, улучшают˝ хлебопекарные свойства ржаной муки, укрепляют тесто, заме˝для-

ют в нем гидролитические процессы и оно не расплывается п˝ри

выпечке хлеба, сохраняя его форму.

Полисахариды клеточной стенки (клетчатка, гемицеллюлозы˝,

пектиновые вещества), а также слизистые вещества зерна си˝нтезируются в клетках с участием ферментов, образуемых в ГЭР, и в˝

мембранных структурах аппарата Гольджи, с помощью которы˝х

осуществляется перенос углеводных компонентов к плазма˝лемме

èклеточной стенке. Синтез других углеводов происходит в ˝плас-

тидах и межмембранном пространстве гладкого эндоплазма˝тического ретикулума.

Запасные полисахариды зерна синтезируются из углеводны˝х

продуктов, поступающих из вегетативных органов — листь˝ев,

стеблей, колосковых чешуй. В репродуктивный период развит˝ия

злаков наиболее высокой фотосинтетической активностью ˝обладают листья верхнего яруса и колосья, тогда как в стеблях и˝ листьях нижнего яруса усиливаются процессы распада веществ и п˝ро-

исходит отток образующихся при распаде продуктов в форми˝рующиеся зерновки. В ряде опытов показано, что в процессе расп˝ада полисахаридов в вегетативных органах растений наряду с м˝оносахаридами образуется много сахарозы — транспортной форм˝ы уг-

леводов.

Âсоставе углеводистых веществ, поступающих в зерно, соде˝р- жится довольно много водорастворимых фруктозидов, включ˝ающих от 2 до 10 остатков фруктозы. Это объясняется тем, что в ли˝с- тьях злаковых растений не образуется фотосинтетический˝ крах-

мал, у них продукты фотосинтеза превращаются в полифрукто˝зи-

ды, содержание которых в тканях листьев может достигать 8—˝10 % их сухой массы.

Из поступающих в зерновку моносахаридов, сахарозы и фрук-˝

тозидов синтезируются структурные и запасные углеводы. С˝интез

крахмала начинается в фазу начала формирования зерна и до˝сти-

гает максимума в период молочно-восковой спелости, а зате˝м ин-

596

Рис. 14.3. Изменение содержания углеводов в созревающем зерне ржи:

ÔÇ — фаза формирования зерна; ÌÑ — молочная спелость; ÌÂÑ — молочно-восковая спелость; ÏÑ — полная спелость; 1 — фруктозиды; 2 — сахара; 3 — гемицеллюлозы; 4 — крахмал

Содержание углеводов, % сухой массы

40

4

 

 

 

30

 

 

20

3

 

 

 

10

2

 

 

 

 

1

 

 

ÔÇ ÌÑ ÌÂÑ

Ôàçû

 

ÏÑ

 

 

формирования

 

 

 

зерна

тенсивность синтеза крахмала постепенно снижается всле˝дствие

уменьшающегося притока углеводов из отмирающей вегетат˝ивной

массы. Наряду с крахмалом происходит также синтез и накоп˝ле-

ние гемицеллюлоз, пектиновых веществ, слизей.

Характер превращения углеводов в созревающих зерновках˝

злаковых растений показан на примере ржи (рис. 14.3). По дан-

ным А. Р. Кизеля и В. Л. Кретовича на первых этапах формиро˝ва-

ния зерновок ржи в них содержится много моносахаридов и с˝аха-

розы (до 12 % сухого вещества), а также фруктозидов (свыше 30 %) и очень мало крахмала (около 9 %). К фазе молочной спелости

зерновок происходит интенсивное превращение сахаров и ф˝рук-

тозидов в крахмал и гемицеллюлозы, концентрация которых з˝на-

чительно возрастает.

В дальнейшем темпы превращения углеводов в созревающем зерне ржи замедляются, однако направление превращений ос˝тает-

ся прежним. В полностью созревшем зерне содержание сахаро˝в

составляет около 5 %, а фруктозидов остается очень мало, так˝ как

они почти полностью превращаются в запасные и структурны˝е полисахариды зерна. Синтез клетчатки проходил равномерн˝о, и только к концу созревания ее содержание в зерне несколько˝ повысилось.

Аналогичные результаты получены и в опытах с другими куль˝-

турами. При затягивании созревания, что очень часто бывае˝т при влажной погоде или избыточном азотном питании, может набл˝ю- даться снижение в зерне концентрации углеводов, и прежде ˝всего крахмала, вследствие потерь на дыхание.

Липиды и витамины. Важными компонентами зерна, определя-

ющими его качество, являются также липиды и витамины, кото˝- рые синтезируются непосредственно в созревающих семена˝х или

поступают из вегетативных органов.

На первых этапах формирования зерна образуются главным о˝б- разом структурные липиды — стеролы, фосфолипиды, гликол˝ипи-

ды, а на более поздних происходит накопление их запасных

форм — ацилглицеринов (жиров), свободных фосфатидных ки˝с-

597

лот, фитина, фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов˝. Запасные липиды накапливаются преимущественно в зароды˝ше и алейроновом слое, в эндосперме их содержится значительно˝ меньше. Общее содержание структурных липидов в зрелом зер˝не

злаковых растений составляет 0,5—0,9 %, запасных — 1,5—3, а в зерновках овса, кукурузы, проса и сорго — 4—8 %.

Липиды зерновых культур содержат довольно много ненасыщенных жирных кислот, в том числе линолевой, относящейся к˝

незаменимым кислотам, которые не могут синтезироваться в орга-

низме человека и животных. Фитин, содержащийся в зерне, пре˝д-

ставляет собой важный источник органического фосфора. По˝чти

все запасные липиды, взаимодействуя с белками и углеводам˝и в процессе образования теста, улучшают его хлебопекарные с˝вой-

ñòâà.

Зерно и зерновые продукты — источники витаминов. Их соде˝р-

жание в зерне колеблется от 0,1 до 10 мг%: В1 — 0,4—0,8, Â2

0,1—0,3, Â6 — 0,3—0,6, ÐÐ — 5—9, Â5 — 0,5—1,5, Е — 1—6, фолиевой кислоты — 0,02—0,05, биотина — 0,5—5.

Витамины группы В, никотиновая и пантотеновая кислоты от-˝

кладываются в основном в тканях щитка зародыша, в самом заро-

дыше и клетках алейронового слоя, тогда как их содержание˝ в

мучнистой части эндосперма в несколько раз ниже. Токоферо˝л преимущественно накапливается в зародыше. В процессе соз˝рева-

ния зерна содержание витаминов, как правило, увеличиваетс˝я в

1,5—2 ðàçà.

Пигменты зерна. В семенной оболочке зерна содержатся крася-

щие вещества флавоноидной природы (флавоны и антоцианы), а˝ в эндосперме — каротиноиды (каротин, лютеин, зеаксантин, к˝риптоксантин). От количества пигментов зависит окраска зерн˝а и по-

лучаемых из него продуктов. Кремовый цвет хорошей пшеничн˝ой муки, желтый и кремовый цвет макарон и различных круп, продуктов из кукурузного зерна обусловлен наличием в них кар˝отиноидов. В зерне пшеницы и ржи содержание каротиноидов со-

ставляет 0,02—0,06 мг%, в зерне кукурузы — 2—6 мг%.

При периодическом увлажнении и подсыхании зерна во время˝ созревания, уборки и послеуборочной обработки, а также по˝д воздействием солнечных лучей происходит его обесцвечивани˝е вследствие окисления пигментов. В результате обесцвечив˝ания

ухудшаются товарный вид зерна и его технологические свой˝ства,

ослабляется стойкость зерна при хранении, усиливается по˝ражение его плесневыми грибами.

Минеральные вещества. Зерно злаковых культур служит важ-

ным источником минеральных веществ для человека и сельск˝охо-

зяйственных животных. Эти вещества выделяют из зерновок п˝у-

тем озоления, в ходе которого зольные элементы превращают˝ся в

598

оксиды. Массовую долю золы, образующейся при озолении зерна, называют показателем зольности зерна. Для пшеницы, ржи и к˝у-

курузы этот показатель составляет 1,1—1,8 %, а для пленчатых зл˝а-

ковых (ячмень, овес, просо, сорго, рис) — 2,2—3,9 %. Минеральные вещества в большем количестве накапливаютс˝я в

оболочках, алейроновом слое и зародыше (до 6—10 %), значитель˝-

но меньше зольных элементов содержится в эндосперме (0,3—

0,5 %). Особенно много зольных веществ у пленчатых злаков, у которых они концентрируются в пленках в количестве 10—20 %. В˝

составе золы злаковых значительную долю составляет оксид фос-

фора: у голозерных форм — 40—50 %, пленчатых — 20—35 %. Содержание оксида калия в золе голозерных злаков составляе˝т 28—

35 %, у пленчатых — 10—20 %. Довольно много в составе золы ок-

сидов магния (8—15 %) и кальция (1—6 %), меньшую долю составляют оксиды натрия (1,3—4,1 %), серы (0,3—3 %), железа

(0,3—1,2 %).

В золе пленчатых злаков очень много диоксида кремния (29— 52 %), тогда как у голозерных его во много раз меньше (1—2 %

массы золы). Бó льшая часть кремния в зерновках пленчатых зла-

ков сосредоточена в составе пленок. Кроме указанных химич˝еских элементов в составе золы выявлено более 30 других элементо˝в в

концентрациях, составляющих сотые и тысячные доли процен˝та.

Они выполняют важные функции при формировании зерновок как микроэлементы.

Фосфор в зерновках злаков находится преимущественно в со˝-

ставе органических соединений: в форме фитина, фосфолипид˝ов, и белков, нуклеиновых кислот и нуклеотидов, фосфорнокислы˝х

эфиров моносахаридов и других соединений и лишь небольша˝я его часть содержится в минеральной форме (10—15 %). Сера входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, гомоцистеин˝, метионин) и белков, содержащих серу гетероциклических и тио˝ловых производных; S-гликозидов; сульфогликолипидов, и лишь небольшая ее часть содержится в зерновках в форме сульфат˝ов. Другие химические элементы представлены в зерне в ионной˝ форме или в составе ферментных и других белков.

Вследствие загрязнения природной среды тяжелыми металл˝а- ми и другими токсическими элементами они могут накаплива˝ться в растительных продуктах, в том числе и в зерне. Поэтому для˝ токсических элементов, содержащихся в продовольственном зе˝рне,

установлены предельно допустимые концентрации. В нашей с˝тра-

не осуществляется гигиенический контроль зерна и зернов˝ых про-

дуктов по содержанию 15 токсичных элементов — ртути, кадм˝ия, свинца, мышьяка, меди, олова, цинка, железа, сурьмы, никеля,

селена, хрома, алюминия, фтора и иода.

599

Влияние внешних условий. В созревающих зерновках злаковых культур происходят два взаимозависимых процесса — синт˝езы углеводов и азотистых веществ, каждый из которых характериз˝уется своим оптимумом внешних условий. При изменении условий вы˝-

ращивания могут наблюдаться значительные сдвиги в ходе э˝тих биосинтетических процессов, в результате чего будут меня˝ться хи-

мический состав зерна и его качественные показатели. Так,˝ например, известно, что синтез белков — многоэтапный и энер˝гоем-

кий процесс, требующий для своего осуществления высокой о˝бес-

печенности растений солнечной энергией.

Âто же время для образования углеводов требуется больше

воды, чем для синтеза белков, вследствие чего при дефиците˝ воды биохимические процессы в зерне смещаются в сторону накоп˝ле-

ния белковых веществ. Однако дефицит воды обычно наблюда-˝

ется при солнечной погоде и, следовательно, повышенной те˝м-

пературе.

Таким образом, качество зерна чаще всего зависит от трех в˝заимосвязанных внешних факторов — света, тепла, влаги. В дож˝дли-

вую и прохладную погоду снижается обеспеченность растен˝ий

световой энергией, в результате замедляется синтез белко˝в и в зер-

новках накапливается больше крахмала. И наоборот, при сол˝неч-

ной погоде повышается температура и усиливается испарен˝ие воды, вследствие чего понижается обеспеченность растени˝й вла-

гой, поэтому изменение биохимических процессов в созрева˝ющем

зерне происходит в сторону большего накопления азотисты˝х ве-

ществ, т. е. запасных белков.

Аналогичные явления наблюдаются и под влиянием климати- ческих факторов. В северо-западных регионах нашей страны ˝более влажный климат с умеренными летними температурами не˝

обеспечивает оптимальных условий для накопления белков˝, что затрудняет получение высококачественного зерна. При про˝движении на юг и юго-восток интенсивность световой энергии и ср˝еднесуточные температуры возрастают, усиливается дефицит˝ влаги

и, таким образом, складываются наиболее благоприятные усл˝овия

для накопления в зерне белков.

Âгеографических опытах с разными зерновыми культурами, проведенных по единой методике, было установлено, что в за˝висимости от действия климатических факторов и разных пого˝д-

ных условий содержание белков в зерне может изменяться в ˝1,5—

2 ðàçà.

На синтез и накопление в зерновках злаковых растений запа˝с- ных веществ оказывает влияние не только интенсивность св˝ето-

вой энергии, но и качество света. В опытах установлено, что ˝при

увеличении доли коротковолнового света в составе общей с˝олнеч-

ной радиации из продуктов фотосинтеза образуется больше˝ азоти-

600