Метаболическая роль корня.

Корень невозможно рассматривать только как связывающее звено между почвенной средой и надземной частью. Много веществ, которые поступают из почвы, активно включаются в разнообразные вещества и лишь после этого транспортируются в надземные органы, где активно принимают участие в различных процессах жизнедеятельности. Потому выделяют еще одну физиологически важную функцию корня – метаболическую. Современные представления о метаболической роли корня сформированы в 20-70 годах прошлого века на основании исследований Сабинина и Курсанова. Согласно этим представлениям ионы, поглощенные корнями, активно превращаются в вещества основного и вторичного обмена, и являются необходимыми для нормальной жизнедеятельности растений. Так, сразу после поступления в корень ионов азота в виде NO₃^– 50-70% из них включается в синтез аминокислот и амидов. Фосфор ( в форме PO₄^–) уже в первые секунды появляться в составе АТФ, а через 5-10 минут – в фосфорных эфирах триоз и гексоз.. Некоторые части образовавшихся веществ остаются, как известно в корне и принимают участие в дыхании, синтезе белков и различных специфичных веществ вторичного обмена ( алкалоиды, фитогормоны, каучук и др.)Интересные исследования, которые показывают роль коня в синтезе алкалоидов, провел 1941 году Шмук. После прививки побегов паслена ( безалкалоидный вид) на корневую систему табака, которые образуют никотин, он обнаружил этот алкалоид в листьях привоя, т.е паслёна. Когда же табак прививали на корневую систему белины, то в листьях привоя обнаружили не никотин, а атропин. Корни являются местом синтеза таких растительных гормонов как цитокинин, абсцизовая кислота, без которых не могут расти и развиваться наземные части растений. Так растения без корней не развиваются даже на полном питательном растворе. Это говорит о том, что корни поставляют в надземные части растений пластические, биологически активные и другие жизненно необходимые и важные вещества. Химический состав их, как выяснилось, характеризуется не только видовыми, но и сортовыми особенностями растений. Вот потому корневая система подвоя влияет на химический состав листьев и плодов привоя, на активность его ферментов, устойчивость к низким температурам, болезням и т.д. Корни влияют на образование фотосинтеза в листьях хлорофилла. Так пробеги альбиносных растений кукурузы, перенесенных на корневую систему нормальных зеленых растений, зеленеют, и, напротив, пересадка зеленых побегов на корни альбиносных растений, теряют зеленую окраску.

Влияние почвенной среды на поглотительную способность корней. На поглощение питательных веществ корнем играют почвенные условия. Поглощающая способность корней зависит как от степени их развития, та к и от формы элементов питания, которые могут быть в виде минеральных солей или органических соединений.

Наиболее доступны растению ионы. Интенсивность их поглощения зависит от актуальной кислотности (рН) почвенного раствора, буферной ёмкости, концентрации, уравновешенности (степень сбалансированности разновалент

ных ионов). Оказалось что растворы чистых солей, даже необходимых для растения проявляют токсичное действие на рост корней. В растворах СаСl₂ или NaCl₂ у проростков пшеницы развивались только короткие корешки. В растворе состоящем из этих двух солей, наблюдалось улучшение развития, а при добавлении третьей соли КCl развивались совершенно нормальные корни ( рис. ). Такое явление устранения токсического действия одних ионов другими, получило название антагонизма ионов. Растворы в которых проявляется антагонизм максимально, называют уравновешенными. Антагонизм проявляется как между ионами разных валентностей (К⁺ и Са²⁺), так и одинаковой ( Na⁺ и К⁺). В первом случае антагонизм сильнее. К естественным уравновешенным растворам относится морская вода, у животных – плазма крови, тканевая жидкость, почвенный раствор черноземной почвы. Поэтому,чтобы растения хорошо росли, почвенный и искусственные питательные смеси, используемые для выращивания растений, тоже должны быть уравновешенными. Актуальная кислотность влияет на растворимость солей и на их доступность для растений. В случае изменения рН почвенного раствора в сильно-кислую или сильно-щелочную сторону способность растений усваивать определенные элементы резко снижается. Так при возрастании щелочной реакции почвенного раствора легкодоступный одновалентный ион Н₂РО переходит в менее доступные дву- и трехвалентные формы. В то же время в кислой среде сильно возрастает растворимость солей железа, в результате чего они становятся токсичным для растений. От актуальной кислотности почвенного раствора зависит способность клеточных стенок корневых волосков адсорбировать или десорбировать определенные ионы. В связи с этим для каждого вида растений существует определенный диапазон рН, при котором они лучше всего поглощают элементы. Например, люпин, рожь, и ячмень лучше растут при рН 4,0-7,0; овес, картофель – 4,0-8.0, горох и пшеница 5.0-8.0, свекла и люцерна – при 6.0-8.0. Однако, почва способная противостоять резкой смене рН, то б то обладает определенной буфернотью. Это обусловливается присутствием в нем одновременно кислых и щелочных солей ( например, КН₂РО₄ и К₂НРО₄), кислотные остатки которых дисоциируют или ассоциируют и тем самым препятствуют сдвигу рН в ту или иную сторону. Благодаря буферности почвенного раствора сдвиги его рН, которые возникают в результате выделений микроорганизмов, корней, и внесению удобрений, обычно уравниваются. Однако буферная емкость почвы не безгранична и если в него вносят много физиологически кислых или физиологически щелочных солей, то рН в конце концов изменяется на столько, что много элементов питания становится недоступными. Поступление ионов в корень зависит также от их концентрации. При умеренной концентрации солей ионы поглощаются избирательно. Когда же концентрация сильно возрастает, ионы начинают бесконтрольно поступать в корень и в неограниченных количествах, не успевают связываться тканями и проявляют токсическое действие на клетки. Это необходимо всегда иметь в виду при внесении минеральных веществ в почву.