О перспективах использования временного «избытка» углеводов в растении для повышения эффективности роста и продуктивности.

Знания о механизме функционирования эндогенной регуляции позволяют строить модели функционирования растений в тех или иных условиях.

Например, углекислотные подкормки и повышение освещенности являются главными факторами, повышающими общий поток ассимилятов в системе целого растения.

Основной целью при попытках практического использования этого явления должно являться превращение временного избытка ассимилятов в повышение продуктивности растения. Направления этого использования определяются точками взаимодействия системы «source-sink» и всеми моментами, усиливающими рост или продуктивность. Так, использовать избыток ассимилятов можно, увеличивая меристематическую активность тканей, плодообразование, боковое побегообразование. Для этого основные пути могут быть связаны с увеличением емкости акцептора — выбор сортов с высокой потенциальной продуктивностью, развитой корневой системой; культур, хорошо откликающихся на увеличение транспорта ассимилятов, или с высокой скоростью их переработки и т.д.

ВОПРОСЫ:

1. Что может происходить с хлоропластами при длительном выращивании растений при высоких уровнях СО₂?

2. Чем ограничивается транспорт по флоэме?

3. Как влияет избыток углеводов в растении на фотосинтез?

4. Когда вероятнее всегшо в растениях накапливается избыток ассимилятов: утром в 7 часов, или днем в 12 часов?

5. Что происходит при повышении концентрации СО2 (дополните последовательность событий)

6. Увеличение концентрации СО2

   б) Активизация..........................

   в)....................... ассимилятов, временно депонируемых растением

7. Чем объясняется снижение интенсивности дыхания при затенении?

Ключевые слова

избыток ассимилятов, система «source-sink», депонирование ассимилятов, избыток углеводов

Глава 6. Минеральное питание и ассимиляция со2 растениями Нитратная и аммонийная форма питания растений и ассимиляция со2 растениями

Азотное питание растений является основной составной частью минерального питания, в наибольшей степени определяющей рост и продуктивность растений. Азотное питание растений происходит в двух формах азота: аммонийной и нитратной.

В течение многих лет исследователи изучали, какая из форм азота более «необходима» или более «предпочтительна» растениям. В результате была доказана равноценная роль для растений обеих форм.

Рассмотрим суть превращений азота в растениях. Азот может ассимилироваться растениями в аммиачной форме (NH₄⁺) (Рис. 36). В этой форме азот включается в состав органических соединений белковой природы, но это трудно уловить в связи с быстрым переходом в амидную форму (Пряншников,1945).

С энергетической точки зрения, более выгодно аммонийное питание, так как при нитратном питании растениям требуется затратить дополнительную энергию для восстановления азота. С другой стороны, роль нитратной формы азота для роста и развития растений велика. Растения, искусственно лишенные азота в нитратной форме, характеризуются специфическими особенностями физиологических процессов. Азот в нитратной форме способствует развитию аппарата, отве чающего за проведение темновых стадий фотосинтеза.

Рис.36 Общая схема ассимиляции разных форм азота

В настоящее время является доказанной высокая сопряженность двух процессов:

• восстановления нитратов в листьях,

• ассимиляции СО₂ растениями.

Это выражается в том, что уже в ювенильной стадии развития растения поглощение СО₂ происходит активнее на нитратном фоне азота, чем на аммонийном. Кроме того, известно, что при аммонийной форме питания азотом ионы К⁺ передвигаются по растению (с восходящими током) медленнее, чем при нитратной. Этому сопутствует снижение интенсивности поглощения К⁺ корнями на фоне NH₄⁺.

Существует гипотеза, описывающая механизм поглощения нитрата корнями растений в качестве обменного механизма (Рис.37).

Рис. 37. Влияние эндогенного калия на поглощение нитрата.

У растений существует, следовательно, потребность в определенном соотношении аммонийной и нитратной форм азота. Это соотношение между нитратной и аммонийной формой азота может меняться в течение вегетации в соответствии с развитием определенных органов, скоростью роста и активностью ассимиляции СО₂.

Интересные данные приводятся Крастиной с соавт. (1980), показавшей, что растения пшеницы, усваивающие азот из некорневых подкормок в обеих формах (NH₄⁺ и NO₃ ^-), в фазу молочной спелости могут усваивать азот только в нитратной форме.

Внешние факторы могут оказывать влияние на поглощение той или иной формы азота. Так, растения томатов поглощают из питательного раствора, в котором присутствуют обе формы азота, в большей мере нитратную его форму. При резком изменении концентрации питательного раствора поглощение становиться преимущественно аммонийным. По-видимому, это свидетельствует об адаптационной эволюционной причине равновесного поглощения обеих форм азота.