Изменения в белковом обмене и минеральном составе – Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение
Изменения в белковом обмене и минеральном составе – Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение
Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение – Изменения в белковом обмене и минеральном составе винограда
Содержание материала
Исследования Милкуса и Стыцько (1972), проведенные с виноградом, зараженным инфекционным хлорозом, показывают, что содержание радиоактивного белка в листьях, ассимилировавших 14СО2, после оттока ночью выше у здоровых растений. В то же время наблюдается более интенсивное включение 14С в белки листьев больных растений, неподкормленных 14СO2, тогда как в листьях здоровых растений 14С интенсивнее включается в аминокислоты. Радиоактивного белка в гроздях больных растений также больше, а аминокислот меньше. В стебле больных растений наблюдается обратное явление.
Милкус и Еремеева (1975) установили, что общее содержание легко- и труднорастворимых белков в листьях и соцветиях винограда, зараженных тем же вирусом, ниже в сравнении с контрольными. Кроме того, при сравнении электрофореграмм белков в листьях и соцветиях установлено, что у больных растений существует зона с относительно небольшой электрофоретической подвижностью и что две из зон, наблюдаемые в соцветиях здоровых растений, у больных отсутствуют. По мнению авторов, эти данные свидетельствуют о различиях в наборе белков у больных и здоровых растений и могут отражать изменения, являющиеся специфической реакцией растений против патогена.
Результаты сравнительных исследований показали, что интенсивность синтеза белка в листьях больных растений понижается в 1,6 раза по сравнению со здоровыми.
Методом дискового электрофореза Shaefer и Briickbauer (1974) установили, что интенсивность полос основного протеина в листьях винограда, зараженного вирусами (короткоузлие, панашюра, мозаика, скручивание листьев и энация), слабее, чем у проб контрольных здоровых растений. Начало этих изменений совпадает с проявлением симптомов. Это относится особенно к сорту Бургундский поздний, пораженному скручиванием листьев. Авторы не установили связи между изменением концентрации основного протеина и характером вирусного заболевания.
Данный Shaefer и Briickbauer (1974), подобные полученным позднее Милкусом и Еремеевой (1975), показывают, что основной протеин зараженных вирусом растений отличается меньшей форетической подвижностью и более низкой концентрацией.
Jако с сотр. (1968) установили, что в листьях винограда сорта Вельтлинер, зараженного вирусом венгерской желтой мозаики, содержится больше спирторастворимого азота, чем в листьях здоровых растений. Концентрация свободных аминокислот и аминокислот, содержащихся в спирторастворимых пептидах, также выше у зараженных растений. Данные анализов показывают, что нет существенных различий в содержании общего азота и азотного содержания кислотных гидролизатов белков в листьях опытных и контрольных кустов, но азотное содержание спиртных гидролизатов белков значительно ниже в зараженных листьях. Из аминокислот, содержащихся в белках, наблюдается значительное увеличение аргинина + гистидина в зараженных листьях.
По мнению авторов, особого внимания заслуживает изменение количества триптофана, так как считается, что его накопление в листьях ведет к недостатку β-индолилуксусной кислоты, что может быть причиной подавления роста винограда. Подобную мысль высказывают Bose и Berlan (1961), установившие, что в листьях зараженных растений количество цистина уменьшено, а триптофана — увеличено по сравнению с контрольными.
Fоg1iаni с сотр. (1959), Милкус (1969), Милкус (1976) и Абрашева (1973) также не установили качественного различия в составе аминокислот в листьях винограда, пораженного инфекционным хлорозом, но наблюдали известные различия в их количестве. Представляет интерес установленное значительное повышение количества пролива в листьях зараженного винограда.
Cook и Goheen (1961) установили, что у винограда, пораженного вирусом скручивания листьев, количество фосфора в листьях не зависит от заражения, но в черешках листьев оно уменьшено. Содержание катионов калия, кальция и магния в листьях зараженных растений понижается, однако в черешках листьев количество калия остается неизменным, а кальция и магния — уменьшается. По мнению авторов, больший интерес в данном случае представляет соотношение катионов калия в листе и черешке: в пластинках листьев количество калия уменьшается, в то время как в черешках наблюдается сильное его увеличение. На основании полученных данных авторы делают заключение, что вирус скручивания листьев нарушает нормальное распределение калия между пластинкой и черешком, изменяя уровень магния и кальция, как и взаимоотношения между этими тремя элементами.
Тенденцию увеличения содержания калия в черешках и известное слабое уменьшение его в пластинках листьев винограда, пораженного скручиванием листьев, установили также Таnnе и Spigel-Roy (1973).
Данные Cook и Goheen (1961) о содержании кальция в листьях показывают, что у зараженных растений оно ниже. Содержание натрия в пластинках листьев зараженных растений большее, а в черешках листьев — меньшее, чем у контрольных здоровых растений. В отличие от упомянутых авторов Таnnе и Spigel-Roy установили, что на содержание фосфора влияет вирус скручивания листьев, причем количество его выше в пластинках и черешках листьев больных растений.
Количество азота, согласно исследованию, ниже у зараженных растений. В июне и июле М и л к у с (1969) наблюдал большее содержание общего азота, общего фосфора и общего калия в пластинках и черешках листьев пораженного инфекционным хлорозом винограда сортов Шасла белая и Пино серый по сравнению со здоровыми. В августе разница в соотношении общего азота сохранилась в черешках листьев сорта Шасла белая, а в остальных вариантах исчезла. Содержание общего фосфора и общего калия сохранилось более высоким в пластинках и черешках листьев зараженных растений. В пластинках и черешках листьев сорта Шасла белая, зараженных инфекционным хлорозом, содержание этих трех элементов было также выше по сравнению со здоровыми растениями, а у сорта Пино серый, пораженного тем же заболеванием, наблюдалось обратное явление. Увеличение содержания общего азота, общего фосфора и общего калия в пластинках и черешках больных растений, по мнению авторов, вероятно, связано со слабым развитием проводящих сосудов и с затрудненным оттоком питательных веществ из листьев.
Данные Абрашева (1973) о содержании общего азота, калия и фосфора в плодоносных и вызревших побегах винограда сорта Болгар, зараженного инфекционным хлорозом, также указывают на его увеличение по сравнению с контролем.
Сообщения о запасах углеводов в плодоносных и вызревших побегах винограда, зараженного вирусами, скудные. Fоgliani с сотр. (1959) констатировали, что нет разницы в содержании углеводов в вызревших побегах здоровых и зараженных вирусом короткоузлия кустов винограда. Ochs (1960), однако, сообщает, что у растений, зараженных вирусом скручивания листьев, содержание клетчатки снизилось до 0,3% по сравнению со здоровыми, а лигнин полностью исчез.
Абрашева (1973) установила, что у зараженного вирусами сорта Болгар сумма углеводов в вызревших побегах в середине октября (14/X) значительно меньшая, чем у контрольных здоровых растений. Различия в пользу здоровых растений касаются содержания моносахаридов и дисахаридов. Количество полисахаридов у больных растений такое же, как у здоровых или несколько большее.
Краткие сведения о физиологическом воздействии вирусных болезней на рост и плодоношение
Содержание материала
П. Абрашева
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЕЙ НА РОСТ И ПЛОДОНОШЕНИЕ ВИНОГРАДНОЙ ЛОЗЫ
Исследования влияния вирусных заболеваний на физиологические и биохимические процессы у винограда немногочисленны. Данные в этом направлении показывают, что как у других растений, так и у виноградной культуры вирусы вызывают глубокие нарушения, приводящие к подавлению роста, снижению количества и качества урожая, а нередко и к гибели зараженных растений.
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ ЛИСТЬЕВ
У пораженных вирусом растений винограда наступают прежде всего изменения в структуре и функциях листового аппарата. Эти изменения влияют на ход обмена веществ и сказываются на росте и плодоношении.
Изменения в структуре зараженных клеток и их фотосинтетическая активность
Описывая вирусные заболевания винограда, Рiеri (1967) сообщает, что вирус скручивания листьев причиняет повреждения лубяной ткани листьев, характеризующиеся некрозом или закупориванием ситовидных трубок, и поражает паренхимные клетки. Впоследствии наступают гипертрофия и гиперплазия паренхимы, расположенной между сосудисто-волокнистыми пучками и дегенерации клеток.
Обстоятельные исследования патогенеза вирусных заболеваний винограда проводил Б. Н. Милкус. По его данным (Милкус, 1969), черешки листьев у винограда, зараженного мозаикой, слабее развиты и клетки флоэмы удлинены. При заражении винограда инфекционным хлорозом в клетках мезофилла часто устанавливаются мультивезикулярные тела и макротела, которые наблюдаются и у здоровых растений (Милкус, 1975). Цитируя других авторов, Милкус отмечает, что микротела принимают участие в фотодыхании и обмене липидов и что увеличение их числа связано с процессами старения клеток. Вирус инфекционного хлороза (Милкус с сотр., 1975; Stellmасh, 1969) вызывает нарушения клеточных структур, особенно внутренней организации хлоропластов. Он ускоряет онтогенетический цикл хлоропластов и их старение, что свидетельствует о сильной напряженности энергетических ресурсов клетки, когда в процессе синтеза вирусных частиц поражаются и эти структуры. Вследствие вирусной инфекции количество пигментов в хлоропластах уменьшается, тогда как содержание липидов увеличивается. Особый интерес представляет вопрос о влиянии вирусных заболеваний на содержание хлорофилла в листьях.
Данные исследований Jако с сотр. (1968), Pozsar с сотр. (1969), М и л к у с а (1969), Милкуса и Стыцько (1972) и Абрашевой (1973) показывают, что содержание хлорофилла в зараженных вирусами листьях уменьшается. У листьев растений, пораженных инфекционным хлорозом, содержание хлорофилла может уменьшиться в три раза (Милкус, 1969). Абрашева (1973) установила, что различные штаммы вируса короткоузлия снижают содержание хлорофилла в различной степени. У растений, пораженных диффузной мозаикой и сплошным пожелтением, содержание хлорофилла сильно уменьшается еще в июне и разница по сравнению с здоровыми растениями увеличивается в течение вегетации, достигая 17,2% в июле и 23 % в октябре. Различное содержание хлорофилла в листьях здоровых и больных растений обуславливается быстрым разрушением хлоропластов у больных растений и нарушениями процессов синтеза и обновления хлорофилла.
Изменения в структуре зараженных клеток (Мi1kus, 1975), деструкция хлоропластов, затруднение оттока ассимилятов вследствие накопления крахмала в листьях и некроза флоэмы являются причиной снижения интенсивности фотосинтеза у зараженных виноградных растений.
Jако et al. (1966) установили, что листья винограда сорта Вельтлинер, зараженные венгерской хромовой мозаикой, отличаются пониженной интенсивностью фотосинтеза по сравнению с листьями здоровых растений. Роzsаr с с сотр. (1969) устанавливают, что интенсивность фотосинтеза зависит от степени проявления внешних симптомов заболевания. У винограда с более слабо выраженными внешними признаками заболевания интенсивность фотосинтеза постепенно понижается, а у винограда с сильно выраженными симптомами — хромово-желтой окраской листьев, фиксация СO2 относительно выше. Это явление, по мнению авторов, можно объяснить повышенной прозрачностью тканей. У сорта Султанина, зараженного тем же вирусом, фотосинтетическая активность листьев понижалась очень быстро, независимо от характера внешних симптомов. Данные Милкуса и Стыцько (1972) о влиянии вируса инфекционного хлороза на фотосинтетическую активность листьев у винограда сорта Пино серый показывают, что листья больного винограда отличаются сильно пониженной ассимиляционной способностью. Аналогичны результаты Абрашевой и Славчева (1974), полученные при исследовании влияния вируса короткоузлия на интенсивность фотосинтеза у сорта Болгар (рис. 1).
Фотосинтетическая активность листьев у зараженного винограда в период исследования — конец июля и начало августа — снижалась в среднем на 20%.
Изменения структуры и функций листьев у зараженного винограда связаны с углеводным обменом, с водным обменом и с активностью ферментной системы (Ваrnа, 1973).
С помощью гистохимического метода Bose и Catalyee (1961) установили повышение количества редуцирующих сахаров в листьях винограда сорта Арамон, зараженного вирусом короткоузлия.
Подобные данные проводят Briickbauer с сотр. (1957), a Fogliani с сотр. (1959) не установили разницы в содержании углеводов в листьях зараженных и здоровых растений. Gоhееn (1965) установил, что у винограда, зараженного вирусом скручивания листьев, содержание крахмала и сахаров выше, чем у здоровых растений.
Рис. 1. Интенсивность фотосинтеза здоровых (1) и зараженных вирусом короткоузлия (fan leaf virus) (2) растений винограда сорта Болгар (1972)
Данные Милкуса и Стыцько (1972), полученные в опытах с виноградом, зараженным инфекционным хлорозом, показывают, что при подкормке 14С листьев III яруса опытных и контрольных растений, в необработанных листьях здоровых растений свободные сахара накопляются интенсивнее, чем в больных. В то же время в неподкормленных листьях и побегах больных растений углеводный обмен изменяется в сторону более интенсивного синтеза полисахаридов. Абрашева (1973) также установила, что в июне, июле и августе количество сахаров в листьях винограда сорта Болгар, зараженного тем же вирусом, меньше, чем в листьях здоровых растений. При этом растения, пораженные пожелтением нерватуры, отличаются незначительными отклонениями от здоровых, а пораженные сплошным пожелтением — значительными. Виноград с симптомами диффузной мозаики занимает промежуточное положение, но стоит ближе к винограду со сплошным пожелтением листьев. В конце вегетации (октябрь) количество сахаров в листьях винограда с диффузной мозаикой и сплошным пожелтением значительно увеличивается по сравнению с листьями растений с пожелтением нерватуры здоровых растений. Эти данные соответствуют сообщениям Jако с сотр. (1968) о сортах Серемский зеленый и Вельтлинер розовый, пораженных венгерской хромовой мозаикой. Повышение содержания сахаров в конце вегетации у больных растений, вероятно, связано с нарушениями оттока ассимилятов.
Нарушение углеводного обмена у больных растений, очевидно, связано с пониженной фотосинтетической активностью листьев и установленными анатомическими и цитохимическими изменениями.
Макро- и микроэлементы, необходимые для растений, и их физиологическая роль
Общие представления о минеральном питании.
Растения питаются простыми веществами не только из воздуха (углекислота и вода – фотосинтез), но и из почвы (ионы минеральных солей – минеральное питание). Они усваивают простые неорганические соединения из внешней природы, синтезируют из них сложные органические вещества и строят свое тело.
Органические вещества растений состоят из органогенных элементов: углерода – 45%, кислорода – 42%, водорода – 6,5% и азота – 2,5% – всего 95%. Углерод, водород, кислород усваиваются растениями в результате воздушного питания. В растениях есть также 5-10% зольных минеральных элементов – они остаются после сжигания растений.
Процесс усвоения зольных элементов и азота из почвы называется почвенным или минеральным питанием растений. Снабжение растений полным набором в оптимальном соотношении минеральных элементов имеет значение для обмена растений, нормального развития, преодоления неблагоприятных воздействий окружающей среды. В сельском хозяйстве давно научились регулировать минеральное питание растений с помощью агроприемов и внесения минеральных удобрений.
Макро- и микроэлементы, необходимые для растений, и их физиологическая роль.
Анализ обнаруживает в растениях почти все элементы периодической системы Менделеева. Главные из них – микро- и макроэлементы.
Их содержание в растениях колеблется от 0,01-10% от сырой массы растения. Необходимые макроэлементы растений: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, натрий, кремний, железо, селен С помощью гравийных и водных культур была показана их необходимость для растений и были разработаны специальные смеси для водных культур.
Входит в состав белков, нуклеиновых кислот, АТФ, АДФ, коферментов, хлорофиллов, цитохромов, некоторых липидов, многих витаминов, гормонов роста растений. Азот является составной частью важнейших для жизни веществ. Он непосредственно влияет на рост растений.
Входит в состав ДНК, РНК, АТФ, коферментов, фосфолипидов, сахарофосфатов, белков, многих других промежуточных продуктов метаболизма. Фосфорсодержащие вещества занимают центральное место в конструктивном и энергетическом обмене. Важна роль фосфора в фотосинтезе и дыхании. Кроме того энергия при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании запасается в макроэргических фосфатных связях АТФ. Фосфор важен для цветения и плодоношения растений.
Не входит в состав органического вещества, регулирует состояние цитоплазмы клеток растений, повышая ее проницаемость и уменьшая вязкость, находится в клеточном соке, принимает активное участие в осмотических явлениях клеток, движении устьиц, усиливает биосинтез крахмала, ускоряет процессы фотосинтетического фосфорилирования, отток ассимилятов. Основная роль калия – регуляторная – принимает участие в процессах обмена веществ в растении.
Содержится во всех белках, входит в состав аминокислот (метионина, цистеина, цистина), содержится в витаминах (тиамин, биотин), липоевой кислоте, сульфолипидах, коферменте А, чесночных и горчичных маслах. Дисульфидные группы участвуют в образовании третичной структуры белков, а сульфгидрильные – в образовании ферментов с участием НАД и ФАД. Сера играет важную роль в белковом и липидном обменах, в энергетике растений, важна для поддержания структуры мембран тилакоидов хлоропластов.
Содержится в растениях в органических веществах и в ионной форме, входит в состав клеточной стенки растений, в состав хромосом, мембран, стабилизируя их структуру. В свободном виде выступает в качестве антагониста калия – повышает вязкость и снижает проницаемость цитоплазмы, нейтрализует избыток органических кислот в клетках, поддерживает жизнедеятельность меристем.
Находится в составе молекулы хлорофилла и хелатов, играет роль в стабилизации структуры рибосом, регулирует состояние цитоплазмы, повышая вязкость и понижая проницаемость цитоплазмы, является кофактором многих ферментов.
Для некоторых групп растений (галофитов) засоленных мест обитания имеет важное значение. Для большинства растений не нужен.
В больших количествах содержится в листьях некоторых древесных пород (в хвое ели), входит в состав клеточных стенок древесины, панциря диатомовых водорослей. Многие растения обходятся без него.
Их содержание в растениях достигает 0,00001-0,001% сырой массы. Являются абсолютно необходимыми для жизнедеятельности растений: медь, цинк, бор, марганец, молибден и некоторые другие. Их действие строго специфично, при исключении хотя бы одного из них из питания растений нарушаются процессы жизнедеятельности, невозможна замена одного на другой.
Содержится в количестве 0,08%. В качестве кофактора входит в состав ферментов, участвующих в синтезе хлорофилла, входит в состав оксиредуктаз, в ферментный комплекс нитрогеназы, то есть участвует в азотфиксации, содержится в молекулах цитохромов, ферредоксина, участвует в процессе переноса электронов.
Встречается в составе ферментов, участвующих в биосинтезе хлорофилла, входит в состав ферментов оксидаз, участвующих в дыхании, в состав белка пластоцианина, активирует нитроредуктазу, то есть участвует в азотном обмене. Недостаток меди вызывает задержку роста и цветения.
Играет важную роль в белковом обмене, входя в состав пептидогидролаз, принимает участие в синтезе индолилуксукной кислоты (гормон растений), влияет на синтез аминокислоты триптофана, активирует ряд ферментов гликолиза и реакции ПФП.
Имеет широкий спектр действия. Влияет на деление клеток, способствуя росту корневых и надземных частей растений, участвует в прорастании пыльцы и росте завязи, способствует оттоку углеводов из хлоропластов, повышает эластичность клеточной стенки и засухоустойчивость растений.
В качестве кофактора некоторых ферментов катализирует реакции фотосинтеза и дыхания, участвует в процессе восстановления нитратов, обмене железа, поддерживает структуру мембран тилакоидов, активирует ферменты цикла Кребса, участвует в синтезе м-РНК в ядре.
Играет важную роль в азотном обмене, участвует в процессе азотфиксации, в реакциях биосинтеза белка, аскорбиновой кислоты, способствует лучшему усвоению кальция, росту корневых систем растений. При недостатке молибдена, рост растений тормозится.
Кроме перечисленных микроэлементов важную роль играют в метаболизме растений селен, иод, ванадий, титан, никель.
77.243.189.108 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Источники:
http://vinograd.info/knigi/fiziologiya-vinograda-stoev/kratkie-svedeniya-o-fiziologicheskom-vozdeystvii-virusnyh-bolezney-na-rost-i-plodonoshenie-2.html
http://vinograd.info/knigi/fiziologiya-vinograda-stoev/kratkie-svedeniya-o-fiziologicheskom-vozdeystvii-virusnyh-bolezney-na-rost-i-plodonoshenie.html
http://studopedia.ru/11_45774_makro–i-mikroelementi-neobhodimie-dlya-rasteniy-i-ih-fiziologicheskaya-rol.html
