Физиология и биохимия растений

Засоление обычно связано с накоплением в почве натриевых солей, и степень повреждения растений зависит от того, какие анионы находятся в среде. Наиболее токсичными являются анионы НСО₃^-‚ меньшей токсичностью обладают анионы хлора и сульфатов. Особо токсичное действие оказывают на многие физиолого-биохимические процессы ионы натрия и хлора. Токсичность сульфатов и нитратов несколько ниже: сильное сульфатное засоление оказывает такое же действие, как слабое хлоридное. В условиях сульфатного засоления растения подвергаются преимущественно осмотическому действию солей, а в условиях хлоридного -- и токсическому.

Основные культурные растения слабо или совсем неустойчивы к засолению -- высокие концентрации ионов натрия и хлора изменяют их осмотические свойства, приводят к разрушению цитоплазматических мембран, снижают активность ферментных систем, связанных с мембранами, а это, в свою очередь, снижает фото- и окислительное фосфорилирование, следовательно, энергетический процесс нарушается. Засоленность ведет к нарушению белкового обмена, вызывая интенсивное накопление свободных аминокислот, и способствует образованию токсичных продуктов, таких, как кадаверин, путресцин (аналоги трупного яда) и аммиак‚ образующийся при дезаминировании аминокислот.

Большое влияние оказывает засоление на поглощение корнями растений других‚ помимо засоляющих ионов. У разных видов растений, как правило, наблюдается торможение поглощения многих элементов минерального питания. При этом отмечается, что при засолении не только тормозится поглощение нитратов, фосфора, кальция, калия и других необходимых элементов, но в еще большей степени -- их транспорт в надземные органы и метаболическое использование.

Наряду с ограничением поглощения, передвижения и метаболизма элементов минерального питания наблюдается и изменение в распределении и локализации их по органам.

Сильному изменению в тканях органов растений при хлоридном засолении подвергается отношение К:Na, которому придается большое значение для солевого обмена. Поддержание оптимального отношения между калием и натрием в тканях растений, вероятно, является проявлением механизма солеустойчивости.

При хлоридном засолении отмечается повышение содержания магния у таких растений, как пшеница, кукуруза, просо, ячмень, томат.

Одной из ответных реакций растений на засоление среды является изменение осмотического потенциала клеток. Большинство исследователей считает, что повышение осмотического потенциала клеточного сока растения -- адаптивный ответ на за соление, защитно-приспособительная реакция на неблагоприятные условия. Благодаря повышенному осмотическому потенциалу растения могут создавать градиент сосущей силы и таким образом противостоять внешнему высокому осмотическому давлению солевого раствора. Однако повышение концентрации клеточного сока свыше определенного предела задерживает рост растений, а это в конечном итоге приводит к снижению продуктивности растений. В то же самое время снижение ростовых процессов у засоленных растений осуществляет и некоторую адаптивную функцию, так как снятие засоленности может впоследствии несколько восстановить рост, правда, уже на более низком уровне.

Таким образом, рост растений при засолении лимитируется в основном тремя факторами: нарушением водного баланса, затрудняющего водоснабжение целостного растения и, следовательно, работу механизмов саморегуляции; нарушением ионного равновесия во внешней среде, что приводит к изменению в поглощении и транспорте ионов в растении; специфическим ионным стрессом или соленой токсичностью, обусловленными высоким содержанием ионов в растениях. Эти факторы действуют одновременно, и среди них трудно выделить определяющий.

К солеустойчивым растениям можно отнести ячмень, горчицу, хлопчатник, клевер, капусту, сахарную свеклу, шпинат, из древесных -- облепиху; к среднеустойчивым -- овес, просо, кукурузу, подсолнечник, рожь, люцерну, картофель, лук, морковь, томат, виноград; к слабоустойчивым -- пшеницу, сорго, гречиху, лен, редьку, фасоль, огурец, яблоню, вишню, персик, лимон.

Ответная реакция растений на засоленность среды выражается в проявлении некроза краев листьев, а в дальнейшем в подсыхании и сбрасывании листьев сначала нижних, а затем и сред них ярусов, а также завязей.

Повышение солеустойчивости растений -- фактор получения стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Вместе с тем физиологически обоснованных приемов повышения устойчивости культурных растений к соли мало. В настоящее время можно применять метод соленой закалки, разработанный П.А. Генкелем. Автор предлагает проводить предпосевную обработку семян некоторых культур растворами солей NaCl, MgSO₄, Na₂CO₃ соответственно для повышения устойчивости к действию хлоридного, сульфатного и содового засоления. Можно выделить и такие методы, как обработка растений физиологически активными веществами (ретардантами, антитранспирантами, ауксинами, гиббереллинами‚ цитокининами и др.); изменение условий минерального питания; отбор солеустойчивых растений, проводимый методами селекции, включая мутагенез и генную инженерию.

Литература

1. Кретович В.Л. Биохимия растений. М.: Высшая школа, 1986. 502 с.

2. Ремпе Э.Х. Значение для растений витаминов, синтезируемых корневой микрофлорой //Физиология растений. 1972. Вып. 3. С. 663-668.

3. Рубин Б.А. Курс физиологии растений.М.: Высшая школа, 1976. 156 с.

4. Спиридонова Н.С. Аскорбиновая кислота в растениях. Свердловск: Средне-Уральское книжное издательство, 1968. 80 с.

5.Строганов Б.П., Генкель К.П. Роль витаминов в жизнедеятельности растений и проблема физиологии семян в исследованиях Э. Овчарова //Физиологиярастений.1976. Вып.1. С. 34 -37.

Размещено на Allbest.ru