Научный журнал

Научное обозрение. Биологические науки

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Пирахунова Ф.Н. 1

---

1 Филиал ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет» в Ташкентской области Республики Узбекистан

Работа посвящена изучению динамики запасных и конституционных белков в листьях растений и установлению взаимосвязи между обменом белковых веществ и окислительно-восстановительными процессами, происходящими в листьях хлопчатника. Исследования показывают, что большая часть растворимых белков в основном на ранних этапах развития хлопчатника, составляют альбумины, т.е. водорастворимая фракция белков. Со старением листьев наблюдается дальнейшее увеличение в них альбуминов и глютелинов. В свою очередь, ослабление синтеза конституционных белков, в данном случае нуклеопротеидов, в листьях хлопчатника связано с изменением окислительно-восстановительных процессов в данной фазе развития. В конце онтогенеза конституционные белки в листьях хлопчатника в окислительно- восстановительный режим смещается в сторону окисления. Из-за однозначности зарядов белков и нуклеиновых кислот синтез нуклеопротеидов прекращается. Таким образом, в клетках листьев хлопчатника в конце онтогенеза количество конституционных белков и нуклеопротеидов заметно падает и выявляется корреляция между содержанием различных форм белковых веществ и окислительно-восстановительным потенциалом клеточного сока листьев, которые могут служить одним из критериев в создании новых сортов и линий растений, которые могут играть важную роль в снижении опадения плодоэлементов, соответственно, и в повышении урожайности хлопчатника на 3–4 ц/га.

Статья в формате PDF

227 KB

белок

окисление

восстановление

онтогенез

сорт

растение

плодоэлементы

1. Гоман Н.В., Попова В.И., Бобренко И.А. Влияние микроудобрений на структуру урожая озимой пшеницы // Вестник Красноярского ГАУ. 2016. № 1. С. 114–117.

2. Ленточкин А.М. Биологические потребности – основа технологии выращивания яровой пшеницы. Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. С. 436.

3. Пирахунова Ф.Н., Абзалов А.А., Тешабаев Б.М. Влияние температуры на содержание белка в листьях хлопчатника // Журнал «Естественные и технические науки». Издательство «Спутник +». 2020. № 8 (146). С. 41–50.

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 6-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 2011. 352 с.

5. Костин В.И., Исайчев В.А., Ошкин В.А., Фёдорова И.Л. Внекорневая подкормка сахарной свёклы и качества корнеплодов // Сахарная свёкла. 2015. № 2. С. 28–31.

6. Пасынкова Е.Н. Агрохимические приемы регулирования урожайности качества зерна пшеницы: дис. … докт. наук. Киров, 2013. С. 20–22.

7. Пасынков А.В. Исследование зависимостей натуры зерна озимой ржи от содержания белка, крахмала и массы зерновки / Агрохимия и экология: история и современность: материалы международной научно-практической конференции. Н. Новгород: Изд. ВВАГС, 2008. Т. 3. С. 282–285.

8. Эргашев А.Э., Абзалов А., Ахмедов У.А., Белолипов И.В., Исломов А. Влияние различных форм азотных удобрений и обеспеченности почвы фосфором на биосинтез фотосинтезирующих пигментов в листьях Artemisim leucodes Schrenk: материалы V съезда общества почвоведов и агрохимиков Узбекистана (16–17 сентября 2010 года). Ташкент, 2010. С. 55–59.

9. Абзалов А.А. Азотное питание хлопчатника и пути его улучшения. Рига: Изд. LAP LAMBERT, Academic Publishing, 2013. С. 219.

Известно, что основные органические вещества представлены в растениях белками и другими азотистыми соединениями, жирами, крахмалом, сахарами, клетчаткой, пектиновыми веществами [1, 2].

Накопление белка в листьях зависит также от многих других факторов: предшественника, срока сева и густоты стояния растений, влагообеспеченности кислотности и уровня плодородия почв. Применяются средства защиты растений, причем наибольшая эффективность последних проявляется при комплексном применении средств защиты растений и повышенных дозах азотных удобрений.

Наиболее важными условиями, которые оказывают значительное влияние на накопление белков в листьях хлопчатника, являются температура и влажность окружающей среды. Содержание основных запасных белков листьев в большей мере зависит от условий вегетационного периода. В связи в этим составная часть исследования заключалась в изучении динамики белковых веществ листьев хлопчатника в течение всей вегетации [3]. Высокобелковые сорта, как правило, обладают повышенной способностью к биосинтезу белковых веществ. Как более полный отток азота из вегетативных органов, пока не обнаружено связи между способностью растений формировать урожай с повышенным содержанием белка и величиной реутилизации азота из вегетативных органов [4].

Исследователи выявили, что независимо от форм азотных удобрений с повышением обеспеченности почвы фосфором наблюдается усиление биосинтеза всех фракций как простых, так и сложных белковых веществ. Следует отметить, что под действием мочевины, по сравнению с другими формами азотных удобрений, происходит более интенсивный биосинтез белковых веществ [5].

Улучшением условий возделывания основным регулированием азотного питания растений можно существенно повысить белковый обмен тканей растений. Увеличение белковости плодоэлементов зависит также и от разной сортовой отзывчивости сельскохозяйственных растений, в том числе и хлопчатника. В связи с этим целью нашего исследования является изучение динамики белковых веществ листьев хлопчатника в течение всей вегетации.

Материалы и методы исследования

В целях изучения белкового обмена в листьях хлопчатника были заложены полевые опыты на опытных участках научно-исследовательских институтов хлопководства и селекции семеноводства Министерства сельского хозяйства Республики Узбекистан. Почвы опытного участка – типичные сероземы с глубоким залеганием грунтовых вод. Содержание общего азота 0,117, фосфора 0,243 %, калия 2,17 % и гумуса 1,202 %. Агротехника опыта общепринятая и соответствует методике полевых опытов научно-исследовательского института хлопководство. Полив осуществляли по схеме: 1–3–1. В качестве азотного удобрения использовали аммиачную селитру, фосфор в форме суперфосфата, а калий в форме KCl в дозах N200P150K100 кг/га. Фосфор полностью вносили осенью под зябь, азот – 30 % перед посевом, 35 % в фазе бутонизации и оставшейся 35 % азота в фазе цветения. Половину дозы калия вносили в бутонизации, а оставшуюся половину в период цветения.

Результаты исследования и их обсуждение

Содержание белка хлопчатника, как и других культур, изучено многими иссле- дователями [6].

Исследователями было установлено, что для хлопчатника наиболее высокие величины интенсивности фотосинтеза, содержания водорастворимых белков и активности ферментов карбоксилирующей фазы фотосинтеза – рибозофосфатизомераза, фосфорибулокиназы характерны также для этих фаз развития растений [7].

Однако различия сортов хлопчатника по содержанию белка исследователями изучена еще недостаточно. Кроме того, в опытах исследованы лишь некоторые (2–3) сорта хлопчатника. В связи с этим нами были изучены сортовые особенности данной культуры по содержанию белка и его фракций. При рассмотрении этого вопроса нами учитывалось содержание водорастворимых (альбуминов), солерастворимых (глобулинов), спирторастворимых (проламинов) и щелочерастворимых (глютелинов) белков (табл. 1–4).

Таблица 1

Водорастворимые фракции белка (мг/г сухого вещества)

Таблица 2

Солерастворимые фракции белка (мг/г сухого вещества)

Таблица 3

Щелочерастворимые фракции белка (мг/г сухого вещества)

Таблица 4

Спирторастворимые фракции белка (мг/г сухого вещества)

Из приведенных табличных данных следует, что в листьях хлопчатника содержание как водорастворимых, солерастворимых, так и щелочерастворимых белков в фазе формирования коробочек по сравнению с периодом цветения уменьшается. Особенно водо- и щелочерастворимых белков, которые объясняются замедлением их синтеза и оттоком в другие органы в связи со старением листьев.

Установлено, что произрастание растений в различных условиях минерального питания оказывает значительное влияние на содержание пластидных пигментов в их листьях. Уменьшение обеспеченности почвы фосфором или исключение из питательной среды приводило к наиболее сильному понижению содержания фотосинтетических пигментов в листьях Artemizia leucoides Schrenk. Было выявлено, что из азотных удобрений сульфат аммония и аммиачная селитра способствуют более сильному биосинтезу пластидных пигментов Artemizia leucoides Schrenk. При старении листьев различные вещества, содержащиеся в них, передвигаются в более молодые, растущие органы. В данном случае, по-видимому, имел место отток этих веществ из листьев в корень, а возможно, и в молодые, формирующиеся листья [8]. По мере старения листьев, в конце вегетации, в них увеличивается содержание альбуминов и глютелинов (табл. 5).

Нуклеиновые кислоты также обладают отрицательным зарядом. Вследствие однозначности зарядов белков и нуклеиновых кислот, синтез нуклеопротеидов прекращается. По этой причине в клетках листьев хлопчатника в конце вегетации содержание нуклеопротеидов и конституционных белков, в целом падает.

Как известно, содержание нуклеопротеидов в молодых растениях выше, чем в старых и прекративших свой рост. Отсюда следует, что ростовые процессы тесно связаны с наличием нуклеопротеидов.

По мнению некоторых ученых [3, 7], ритмичность роста растений зависит от периодического изменения содержания нуклеопротеидов. Перед началом интенсивного роста растений наблюдается накопление нуклеопротеидов, которые в процессах роста расходуются, в результате чего их содержание в растении уменьшается. Из данных табл. 5 видно, что содержание конституционных белков в листьях периодически изменяется: в период интенсивного роста хлопчатника оно возрастает, а в конце вегетации, в период отсутствия видимого роста растений, снижается. Изменение соотношений белковых компонентов в листьях хлопчатника, очевидно, связано с общей перестройкой протеинового комплекса, физиологический смысл которого состоит в образования более подвижных и лабильных форм белковых соединений, способных в дальнейшем к ферментативному гидролизу.

Заключение

Таким образом, значительную часть общего количества растворимых белков, особенно на ранних этапах развития растений, составляет водорастворимая фракция. По мере старения листьев в них увеличивается содержание альбуминов и глютелинов и происходит резкое уменьшение количества конституционных белков, а также содержание конституционных белков периодически изменяется: в период интенсивного роста хлопчатника оно возрастает, а в конце вегетации, в период отсутствия видимого роста, снижается. Наличие корреляционной связи между содержанием различных форм белковых веществ и окислительно-восстановительным потенциалом клеточного сока листьев, белковые вещества могут служить одним из критериев в создании новых сортов и линий растений и играть важную роль в снижении опадения плодоэлементов, а соответственно и в повышении урожайности хлопчатника на 3–4 ц/га. Однозначность зарядов белков и нуклеиновых кислот приводят к прекращению синтеза нуклеопротеидов. По этой причине в клетках листьев хлопчатника в конце вегетации содержание нуклеопротеидов и конституционных белков в целом снижается.

Библиографическая ссылка