одержание марганца в листьях, растения, возрастает медленнее, чем его концентрация в растворе. При малых концентрациях марганца в растворе общее накопление биомассы может обогнать накопление марганца, и растение, выращенное на питательном растворе с большей концентрацией марганца, будет содержать в листьях меньшие количества этого элемента.

При высоких концентрациях марганца в растворе содержание марганца в тканях увеличивается не пропорционально, а в гораздо меньшей степени.

2.5 Влияние марганца на образование дубильных веществ и алкалоидов в картофеле

Изучение растений на содержание алкалоидов представляет большое теоретическое и практическое значение. Алкалоиды широко применяются в медицине как лекарства, а в сельском хозяйстве - как средства борьбы с вредителями растений. Определение алкалоидов в некоторых растениях важно для оценки их кормовых качеств, поскольку алкалоиды ядовиты. Исследования в области алкалоидов нужны также для познания процессов жизнедеятельности растительных организмов.

Однако, до сих пор окончательно не выяснены ни химизм образования алкалоидов в растениях, ни их связь с прочими веществами этого организма, ни роль, которую они играют в его жизни. Обычно алкалоиды находятся в растениях в виде солей различных органических кислот и реже в свободном состоянии. Особенно часто встречаются они в виде солей яблочной, лимонной, щавелевой, янтарной и дубильных кислот [13]. Но о физиологической роли гликоалкалоидов в пасленовых растениях до настоящего времени известно очень мало.

Еще совсем недавно в науке существовало мнение, что соланин - отброс или запасное вещество в растениях [18], [19]. Однако, уже тот факт, что соланина почти нет в клубнях, но он активно новообразуется в ростках, как это показала Петроченко [14], говорит о том, что соланину несомненно принадлежит какая-то важная роль в обмене веществ меристематической ткани. Об этом свидетельствуют также данные по содержанию соланина в различных тканях картофельного растения [4, 24]. Наиболее высокое содержание соланина наблюдается всегда в ростках, молодых побегах, цветах, меристематических тканях.

По-видимому, в местах наибольшего скопления происходит и синтез соланина, но не перетекание его из каких-то других органов. Основанием для такого предположения служит, с одной стороны, факт отсутствия соланина в проводящих путях [3], с другой стороны, наличие непосредственного предшественника - аглюкрна соланидина - в частях растения, наиболее богатых глюкоалкалоидом, в частности, в ростках картофеля, причем, содержание соланидина в ростках иногда-достигает весьма значительных величин (до 0,15% на сырой вес [25]).

Юнусов [17] полагал, что алкалоиды, которые находятся в зеленых частях, главным образом, в листьях, являются в основном передатчиками кислорода. Это предположение имеет большую достоверность. Действительно, для многих алкалоидоносных растений характерно наличие не только свободных оснований, но и присутствие в определенном равновесии их N-оксидных форм.

Юнусов [17] качественные и количественные колебания содержания алкалоидов в отдельных кустах дикорастущих растений объясняет, главным образом, неравномерным распределением в почве микроэлементов, азотистых веществ и влаги.

По данным Бертрана и Зильберштейна [20], наивысшую концентрацию марганца имеют алкалоидоносы. В свою очередь, Штейнберг [], установил, что синтез алкалоидов в листьях табака при исключении бора даже усиливается, а при исключении марганца полностью подавляется. Сыровый, Бесворт и др. отметили, что содержание алкалоидов у дурмана в условиях песчаных культур при добавлении в питательный раствор небольшого количества солей марганца или кобальта значительно повышалось.

Работы кафедры химии Челябинского педагогического института установили, что при усиленном снабжении марганцем растений - танидоносов, у них происходит энергичное накопление танидов. Известно, что в картофеле находится немало дубильных веществ и соланина, содержание которых в растениях сильно колеблется. Установлено, что картофель является типичным манганофилом. Каталымов [6] определил, высокое содержание марганца в ботве картофеля (от212мг/кг до 1486 мг/кг), то есть максимальное содержание марганца превосходит минимальное в 7 раз.

Мы решили выяснить, как влияет на содержание соланина накопление в картофеле танидов, вызванное марганцевым удобрением. Повышение содержания дубильных веществ под влиянием марганцевого микроудобрения доказано на многих растениях работами Леванидова и его сотрудников. Например, Лысенко [9] применяла марганцевое удобрение при выращивании щавеля тяньшанского. Как выяснилось, марганцевое удобрение способствовало накоплению танидов в корнях и листьях. В корнях их количество возрастает по сравнению с контролем в пять раз.

По картофелю соответствующих работ нет. О том, как влияет марганец на картофель, установлено следующее: марганцевое удобрение в опытах Марданова [12], Вонсавичане [2] и других способствует повышению урожая картофеля. Маленов [10], Грегор [21] указывают, что марганцевое удобрение повышает устойчивость ботвы и клубней картофеля к фито фторе. Макарова [11] считает, что марганцевое удобрение увеличивает не только урожай, но также повышает количество растворимых сахаров, крахмала, аскорбиновой кислоты в ботве и клубнях. Мы исследовали, как влияет марганцевое микроудобрение на накопление танидов и алкалоидов в картофеле в условиях полевого опыта. Весной 1965 года картофель сорта "Берли-хинген" был посажен на биостанции Челябинского педагогического института. Рельеф местности ровный. Почва - выщелочный чернозем суглинистого механического состава. Содержание общего азота в пахотном слое составляет 0,50%; нитратного азота от 7 до 10 мг/кг почвы; Р2О5-15 мг и Кг О-13,5 мг на 100 г почвы. Реакция почвенного раствора РН солевое - 6. Воднорастворимого марганца в почве 0,009 мг/кг, обменного - 3,9 мг/кг, карбонатно-фосфатного - 24,8. мг/кг. Легкоподвижные формы азота определялись колориметрически, нитраты феноловым методом. Легкоподвижный фосфор определяется методом Чирикова [1], калий-методом Бровкиной [15], марганец - методом Хорошкина [16]. Участок разделили на 20 делянок по 15 м2, повторность опыта была четырехкратной. Способ посева картофеля рядовой, 35 см на 70 см, расстояние между делянками один метр. Микроудобрения (суперфосфат, сульфат аммония, хлористый калий) вносились в лунку в сухом виде из расчета РбоКзоКзо на гектар, а марганец путем внекорневого опрыскивания растворами сульфата марганца следующих концентраций: 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,5%. Опрыскивание Проводилось в вечерние часы. Растения в контроле опрыскивались водой. В сезон каждое растение получило следующее количество микроудобрения в мг марганца на один куст:

Пробы для анализа были взяты через две недели после внекорневой подкормки раствором сернокислого марганца (то есть 1 и 15 июля), третий раз - в период созревания клубней (7 сентября). С каждой делянки брали по 10 кустов. Взвешивали листья, стебли, корни с 10 кустов во влажном виде, а затем после воздушной сушки.

Мы определяли в растениях марганец по Йоу в модификации Леванидова [8], дубильные вещества методом Левенталя в том виде, как он описан у Иванова [5]. Экстракцию танидов вели по методу, принятому в работах Курсанова [7]. Для определения алкалоидов пользовались колориметрическим методом Пфанкуха [22].

1 июля с каждой делянки собрали по десять кустов и провели анализы на содержание марганца, дубильных веществ и алкалоидов в"картофеле. Почва участка богата марганцем, поэтому контрольные растения содержали 82 мг/кг марганца в листьях. Однако подкормка марганцем увеличила урожай листьев на 35%, стеблей на 49%, корней на 19%. Наибольший выход биомассы получен при подкормке 0,1-процентным*раствором сульфата марганца. Значительное повышение содержания марганца в листьях, стеблях и корнях увеличило содержание танидов и особенно резко алкалоидов с 6,1 мг/г до 8,3 мг/г в листьях, а в корнях с 3,9 мг/г до 5,5 мг/г. Между тем танидов в стеблях содержится минимальное количество, алкалоиды же почти отсутствуют. Можно сделать вывод, что накопление марганца в стеблях вызывает сильное увеличение в них танидов по сравнению с контролем (с 4,6 мг/г до 9,9 мг/г). В листьях танидов содержится много. Однако накопление марганца в листьях не привело к большому увеличению танидов, но резко повысилось содержание алкалоидов по сравнению с контролем.

15 июля провели повторный сбор картофеля-с каждой делянки по десять кустов. Оптимальной для накопления биомассы в условиях нашего опыта является концентрация 0,1-процентного раствора сернокислого марганца. Это привело к увеличению накопления биомассы листьев по сравнению с контролем на 40%, стеблей на 50% и корней на 32%. Нарастающее количество марганца в картофеле резко увеличило содержание танидов в листьях (с 27,9 мг/г до 37,9 мг/г), в корнях (с 5,9 мг/г до 7,9 мг/г). С увеличением содержания марганца наблюдаем и увеличение содержания алкалоидов в листьях (с 6,6 мг/г до 10,5 мг/г), в корнях (с 7,7 мг/г до 11,2 мг/г).

Третий сбор провели 7 сентября. Он показал, что растения продолжают накапливать марганец и дубильные вещества. Количество алкалоидов в листьях уменьшилось, в корнях немного увеличилось. В кожуре - клубней содержание марганца повысилось с 34,3 мг/кг до 47,4 мг/кг и соответственно увеличилось количество дубильных веществ (с 14,6 могут до 18,1 мг/г) и алкалоидов (с 3,3 мг/г до 5,2 мг/г). Применение для подкормки картофеля 0,1-процентного раствора сернокислого марганца привело к повышению урожая клубней. На контрольном участке с десяти кустов было получено 9,3 кг клубней, при подкормке 0,05-процентным раствором--12,8 кг, 0,1-процентным - 12,9 кг, при подкормке 0,2-процентным раствором-11,2 кг, 0,5-процентным - 8,7 кг. Максимальная

Накопление исследуемых компонентов в картофеле (на 10 растений) на 7 сентября 1965 г.:

Прибавка урожая составила 37%. Таким образом, опыт показал, что наивысший урожай картофеля получен при подкормке 0,1-процентным раствором сернокислого марганца.

Применение для подкормки картофеля 0,2-и 0,5-процентного раствора сернокислого марганца снизило биомассу по сравнению с 0,1-процентным раствором. Поэтому, несмотря на повышение содержания марганца, танидов и алкалоидов, поскольку снизилась биомасса, - уменьшилось и общее накопление их.

Наши данные по содержанию марганца в ботве картофеля несравнимы с данными Каталымова. Он выращивал картофель на кислых почвах, нуждающихся в известковании, т.е. > содержащих гораздо большее усвояемого марганца.

Проведенный опыт позволяет сделать следующие выводы:

1. Марганцевое удобрение, применяемое при выращивании картофеля, повышает количество танидов в листьях, корнях, стеблях и алкалоидов в листьях и корнях.

2. Наилучший урожай клубней получен при подкормке 0,1-процентным раствором сульфата марганца. Очевидно, что при меньшем содержании доступного марганца в почве эта норма должна быть повышена.

Заключение

Известно, что из множества химических элементов в состав живых организмов входят только некоторые элементы. Наиболее важными ионами металлов оказываются ионы натрия, калия, магния, кальция, цинка, меди, кобальта, марганца, железа и молибдена. Из неметаллоидов в живых системах практически всегда можно встретить атомы водорода, кислорода, азота, углерода, фосфора и серы в составе органических соединений и атомы галогенов и бора как в виде ионов, так и в составе органических частиц [4]. Отклонение в содержании большинства из этих элементов в живых организмах часто приводит к достаточно тяжелым нарушениям метаболизма.

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO2. Большое значение имеют также минералы гаусманит - Mn3O4 и браунит - Mn2O3.

Марганец - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 7070 С устойчив -марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 7070 С обусловливает его хрупкость.

Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше. Например, в листьях свёклы содержится до 0,03%, в организме рыжих муравьёв - до 0,05%, а в некоторых бактериях даже до нескольких процентов Mn. Опыты с кормлением мышей показали, что марганец является необходимой составной частью их пищи. В организме человека больше всего марганца (до 0,0004%) содержит сердце, печень и надпочечники. Влияние его на жизнедеятельность, по-видимому, очень разнообразно и сказывается главным образом на росте, образовании крови и функции половых желёз.

В избыточных против нормы количествах марганцовые соединения действуют как яды, вызывая хроническое отравление. Последнее может быть обусловлено вдыханием содержащей эти соединения пыли. Проявляется оно в различных расстройствах нервной системы, причём развивается болезнь очень медленно.

Среднее содержание марганца в растениях равно 0,001%. Марганец служит катализатором процессов дыхания растений, принимает участие в процессе фотосинтеза. Исходя из высокого окислительно-восстановительного потенциала марганца можно думать, что марганец играет такую же роль для растительных клеток, как железо - для животных.

Марганец входит в состав либо является активатором ряда ферментативных систем; регулирует отношение Fe2+-Fe3+, тем самым влияя на окислительно-восстановительные процессы, совершающиеся с помощью железа.

Марганец усиливает гидролитические процессы, в результате чего нарастает количество аминокислот, способствует продвижению ассимилятов, образующихся в процессе фотосинтеза от листьев к корням и другим органам. По данным П.А. Власюка, марганец при нитратном питании растений ведет себя как восстановитель, тогда как при аммиачном - как окислитель. Благодаря этому с помощью марганца можно воздействовать на процессы сахарообразования и синтеза белков.

Благотворное влияние марганца на рост и развитие растений очевидно; так, И.В. Мичурин подметил, что у гибридных сеянцев миндаля под влиянием марганца срок первого плодоношения ускоряется на 6 лет. Этот факт явился первым описанным в литературе случаем замечательного ускорения роста и созревания растений под влиянием микроэлементов.

При недостатке марганца в почвах (низком содержании либо неблагоприятных условиях для усвоения его растениями) возникают заболевания растений, характеризующиеся в общем появлением на листьях растений хлоротичных пятен, которые в дальнейшем переходят в очаги некроза (отмирания). Обычно при этом заболевании происходит задержка роста растений и их гибель.

Список литературы

1. ??????? ?.?., ????? ? ?????????????? ?????. - ?.: ?????? ?????, 1989

2. ???????? ? ????????: ??????????? ? ?????????? ???????? ??????????????. // ??. ??????. ?.: ?????, 1985

3. ?????????? ?.?. ?? ????? ????? ? ????????. ?.: ?????, 1987

4. ???????????? ?.?. ????????????? ? ?????, ?., 1956.

5. ??????? ?.?. ????????????? ? ???????????? ????????????? ???????? ? ????? ???????? ? ????????. ?., 1958.

6. ??????????? ?.?., ?????? ?.?., ????? ? ?????????????? ?????. - ?.: ?????, 1993

7. ?????????? ?.?. ????????????????? ?????. ????: ???? ?????, 1989

8. ?????? ?., ????????? ??., ?????? ?????????????? ?????. - ?.: ???, 1979

9. ????????????? ????????? ?????????? ???? ? ??????: ??????????. ?.: ???????????????, 1993

10. ??????? ?.?. ????? ? ????????. ?.: ???????????, 1981

11. ?????????? ?.?. ????????????? ????????: ??????????. ? 2? ?. ??? 13, ???????. ?.: ????????, 1995

12. ???????? ?.?., ??????? ????? ?????. - ?.: ?????, 1981

13. ??????????? ?.?. ????????? ?? ?????????. ?????: ???????? ?????, 1990

14. ?????????? ?.?. ??????????????? ?????. ?.: ???????????, 1987

15. ?????????? ?.?. ????? ????? (????????? ?????). ?.: ?????, 1990

16. ????? ? ? ????????????? ? ???????? ????????? ????????????? ?????? ????.?., 1954.

17. ????? ? ? ????????????? ? ????????, ?., 1960.

18. ???????? ?.?. ???????????? ????? ? ????????. // ????? ? ????? (1995),N3: 4043

19. ?????? ?. ????????????? ? ????? ???????? ? ????????. ?., 1949

20. ???????? ?.?. ???????? ? ????, ????????????, ?????????? ? ??????. ?.: ??????, 1983

21. ???????? ?.?. ? ???????? ?.?. ????????????? ? ???????? ?????????. ?., 1957.

22. ???????? ?.?. ???????? ?????????????? ? ????? ???????? ? ? ??????????. ?? ????, 1950.

23. ??????? ?.?. ????? ??? ????. ?.: ??????, 1987

24.I. Wilmut, A. E. Schnieke, J. McWhir, A. J. Kind & K. H. S. Campbell. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells (Letter to Nature) // Nature (1997), v.385, No6619, pp.810-819

Страницы: 1, 2, 3, 4

Голосование

Как вы оцениваете работу нашего сайта? Отлично Хорошо Нормально Плохо Результаты