BioScience Blog – Научный Биологический блог

Проблема солеустойчивости растений становится с каждым годом все более актуальной. Приблизительно 5% земель мировых сельскохозяйственных угодий и почти 20% орошаемых земель в той или иной степени засолены. И эти площади в результате деятельности человека с каждым годом увеличиваются [1]. Существенным источником загрязняющих веществ является добывающая промышленность. Примером могут служить территорий около солеотвалов г. Соликамск, которые формируются в результате действия комплекса природных и техногенных факторов. В результате у растений страдают практически все стороны метаболизма, в том числе водный режим, углеводный обмен, процессы фотосинтеза и т.д.

В связи с этим, цель настоящей работы — исследование некоторых физиолого-биохимических особенностей растений в условиях техногенного засоления. Для выполнения этой цели была поставлена следующая задача: определить содержание растворимых сахаров и сопоставить их свободную и компартментированную фракции.

Объектами исследований служили клевер белый, подорожник средний, мать-и-мачеха обыкновенная, одуванчик Остенфельда. Материал был собран в г. Соликамск на солеотвале по вариантам: на расстоянии до 5 метров от солеотвала (опыт) и на расстоянии более 5 метров (контроль). В лабораторных условиях проводилось определение растворимых сахаров методом Хагедорн-Иенсена. В каждом определении использовались два режима работы: для легко извлекаемой фракции, которую можно условно назвать свободной, экстракция проводилась в течение 10 минут; для извлечения общего сахара — 30 минут. По разнице этих двух составляющих находилось содержание компартментированной фракции.

Углеводы составляют 75-80% от сухого вещества растительного организма. Растворимую часть этих соединений составляют моно – и дисахара [1]. Система углеводного обмена является одним из основных участников механизма адаптации растений к неблагоприятным внешним воздействиям, в частности к засолению. При засолении и длительном водном дефиците снижается активность ферментов синтеза и активируются гидролитические процессы, в частности гидролиз полисахаридов, что ведет к накоплению в тканях растворимых углеводов. Увеличение фонда неструктурных углеводов способствует поддержанию тургора. Содействует увеличению осмотического давления клеточного сока и сосущей силы клеток. Распределение сахаров по компартментам является важным условием реализации защитных функций растения [2].

По результатам наших исследований, у растений в вариантах с засолением наблюдалось повышение содержания растворимых сахаров по сравнению с контролем. Это повышение произошло за счет как моносахаров, так и дисахаров.

Необходимо учитывать характер компартментированности вещества в пределах отдельных зон клетки или ткани. Компартментация проявляется в том, что в определенных физиологических процессах или биохимических реакциях участвует не вся масса присутствующего в клетке или ткани вещества, а только некоторая часть его [2].

Как показали наши исследования, свободная фракция дисахаров у одуванчика, мать-и-мачехи и клевера увеличились на 36 % у мать-и-мачехи, и до 123 % у одуванчика. Известно, что дисахара выполняют важные функции в растениях, они участвуют в регуляции развития тканей, кроме того, они являются осмотически активными соединениями и представляют собой одну из устойчивых форм запасания энергии.

В отличии от этих растений, у подорожника увеличилось содержание свободной фракции моносахаров, которые также играют важную роль в клетках растения. При их участии образуются органические кислоты, которые могут связывать минеральные соли и переводить их в химически неактивные состояния.

Несколько иная закономерность отмечена для компартментированной фракции сахаров, которые находятся в пассивном состоянии и выполняют функции метаболитов, сопоставимые с запасными веществами. Содержание этой фракции фракции дисахаров увеличилось у одуванчика на 46 % и у клевера на 53 %, а моносахаров у мать-и-мачехи на 58 % и подорожника на 78% по сравнению с контролем. Тем не менее в арсенале всех исследуемых растений имеются дополнительные возможности для пополнения запасов в одних случаях моносахаров, в других — дисахаров, что очень важно в условиях воздействия избыточного засоления.

Таким образом, в условиях техногенного засоления у разных растений наблюдается увеличение содержания моно – и дисахаров, и перераспределение их количественного соотношения между компартментированной и свободной фракцией.

Литература

1.                               Алехина Н.Д. и др. Физиология растений. — М: Изд. центр Академия, 2005. – 640 с.

2.               Холодова В.П. Компартментация cахаров в тканях растений // Рост растений. Первичные механизмы. – М: Наука, 1978. – С. 289.