Физиологическая роль микроэлементов в растениях

Марганец поступает в растение в виде ионов Мn2+. Среднее содержание марганца в растениях 0,001 %. В растении марганец находится в разной степени окисления (Мn2+, Мn3+, Мn4+).

Марганец характеризуется высоким показателем окислительно-восстановительного потенциала. Он необходим для нормального протекания фотосинтеза, осуществляет разложение воды и выделение кислорода. он участвует в восстановлении С02, играет роль в поддержании структуры хлоропластов. В отсутствие марганца хлорофилл быстро разрушается на свету. Он участвует в азотном обмене в восстановлении нитратов до аммиака. В связи с этим у растений,

испытывающих недостаток марганца, затруднено использование нитратов в качестве источника азотного питания. М связан с синтезом белка через регуляцию активности ДНК-полимеразы и РНК-полимеразы. М активирует ферменты, участвующие в окислении важнейшего фитогормона — ауксина.

Медь поступает в растение в виде иона Сu2+ или Сu+. Среднее содержание меди в растениях 0,0002%.

М входит в состав ряда ферментных систем, относящихся к группе оксидаз, таких, как полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза, цитохромоксидаза. Полифенолоксидаза и аскорбатоксидаза осуществляют окисление фенолов и аскорбиновой кислоты, а цитохромоксидаза входит в состав дыхательной цепи митохондрий. Большая часть м (75%) концентрируется в хлоропластах. В хлоропластах сосредоточен и медьсодержащий белок синего цвета — пластоцианин. Содержание м в пластоцианине составляет 0,57%. Мобладает способностью к обратимому окислению и восстановлению. Именно поэтому пластоцианин участвует в переносе электронов от ФС II к ФС I. При дефиците меди снижается активность первой фотосистемы.

Цинк поступает в растение в виде ионов Zn2+. Среднее содержание цинка в растениях 0,002%.

В растениях Ц не участвует в окислительно-восстановительных реакциях, поскольку не меняет степень окисления. ц активирует такие ферменты, как енолаза, альдолаза, гексокиназа, триозофосфатдегидрогеназа. Ц играет важную роль при образовании фитогормона ауксина. Внесение цинка повышает содержание ауксинов и заметно сказывается на темпах роста растений. При дефиците цинка возрастает проницаемость мембран.

Ц влияет на белковый синтез, на активность РНКазы. Обнаружены белки, содержащие цинк и участвующие в репликации ДНК и транскрипции.

Молибден поступает в растения в виде аниона Мо042-. Содержание молибдена в растениях составляет 0,0005—0,002%.

М, выполняет при этом не только каталитическую, но и структурную функцию. М вместе с железом входит в состав активного центра ферментного комплекса нитрогеназы в виде Mo-Fe-белок и участвует в фиксации азота атмосферы различными микроорганизмами. При недостатке м наблюдается уменьшение синтеза белка при одновременном падении содержания аминокислот и амидов. При недостатке м резко падает содержание аскорбиновой кислоты. При отсутствии м наблюдаются нарушения в фосфорном обмене растений.

Бор поступает в растение в виде аниона борной кислоты — В033-. Среднее содержание бора в растениях 0,0001%.

Большое значение для осуществления функции бора имеет его способность давать комплексные соединения. Комплексы с борной кислотой образуют простые сахара, полисахариды, спирты, фенольные соединения и др. б влияет на скорость ферментативных реакций через субстраты, на которые действуют ферменты. способность бора образовывать комплексы с углеводами оказывает влияние на клеточную oболочку, регулируя ориентацию мицелл целлюлозы, что способствует ее большей эластичности. У растений, испытывающих недостаток бора, наблюдается быстрая потеря эластичности клеточных оболочек, что, в свою очередь, связано с более жесткой ориентацией мицелл целлюлозы. Б играет роль в поддержании структуры мембран. При недостатке б,

повышается проницаемость мембран. При недостатке б сахара накапливаются в листьях, и их отток резко тормозится, нарушается синтез нуклеиновых кислот. В боронедостаточных растениях заторможен процесс аминирования органических кислот. Б может выступать как ингибитор активности ряда ферментов, в первую очередь катализирующих образование фенольных со-единений. При недостатке бора наблюдается накопление кофейной и хлорогеновой кислот, которые считаются ингибиторами роста растений. Б усиливает рост пыльцевых трубок, прорастание пыльцы. В этой связи опрыскивание бором способствует оплодотворению.

Кобальт находится в тканях растений в ионной (Со2+, Со3+) и комплексной форме. Содержание кобальта в среднем составляет 0,00002%.

Особенно к необходим бобовым растениям, поскольку участвует в фиксации атмосферного азота. К входит в состав кобаламина (витамин В12 и его производные), который синтезируется бактериями в клубеньках бобовых растений, а также в состав ферментов у азотфиксирующих организмов, участвующих в синтезе метионина, ДНК и делении клеток бактерий. При дефиците к подавляется синтез леггемоглобина, снижается синтез белка, и уменьшаются размеры бактероидов. Установлена потребность в к для высших растений, не способных к азотфиксации. Показано влияние к на функционирование фотосинтетического аппарата, синтез белка, его связь с ауксиновым обменом.

Хлор поступает в растение в виде Сl-. Х необходим для работы ФС II на этапе фотосинтетического разложения воды и выделения кислорода. Показано влияние хлоридов на работу Н+-АТФаз тонопласта, участие в делении клетки. влияние х на азотный обмен. Так, хлориды стимулируют активность аспарагинсинтетазы, которая участвует в переносе аминогруппы на аспарагин. Концентрируясь в растении в вакуолях, хлориды могут выполнять осморегулирующую функцию. Недостаток х проявляется редко и наблюдается только на очень щелочных почвах.

Никель поступает в растения в виде иона Ni2+, но может также находиться в виде Ni+ и Ni3+. У высших растений н входит в состав фермента уреазы, который осуществляет реакцию разложения мочевины. в растениях, обеспеченных н, активность уреазы выше и соответственно ниже содержание мочевины по сравнению с необеспеченными. Н активирует ряд ферментов, в т. ч. нитратредуктазу и другие, оказывает стабилизирующее влияние на структуру рибосом.