АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ ХВОИ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ РЕГУЛЯЦИИ АЗОТНОГО И БОРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Надежда Петровна Чернобровкина; Елена Вильямовна Робонен; Nadezhda Chernobrovkina; Elena Robonen

doi:10.17076/eb217

АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ ХВОИ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ РЕГУЛЯЦИИ АЗОТНОГО И БОРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Надежда Петровна Чернобровкина, Елена Вильямовна Робонен, Nadezhda Chernobrovkina, Elena Robonen

Аннотация

Исследовано содержание азота, бора и свободных аминокислот в хвое сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в связи с различным обеспечением азотом
и бором. Выявлены особенности взаимного влияния азота и бора на аминокислотный состав хвои. Содержание бора в хвое сеянцев повышалось в соответствии с дозами борной кислоты, внесение азота снижало уровень бора в хвое. Высокая доза азота и оптимальная бора повышали cодержание общего, белкового азота и суммы свободных аминокислот в хвое. При внесении азота на трех фонах борного обеспечения повышался уровень преимущественно аргинина, а также орнитина и лизина, в условиях дефицита бора содержание в хвое ОН-лизина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, аланина, серина, треонина, пролина и метионина увеличивалось, а в условиях оптимального борного обеспечения – сокращалось. Оптимизация
борного питания сеянцев приводила к повышению суммы свободных аминокислот в хвое в условиях низкого фона азота за счет глутамата, аспартата, аланина и ОН-лизина, а в условиях высокого фона азота – преимущественно за счет аргинина.
Уровень фенилаланина и тирозина в последнем варианте также повышался, а всех остальных аминокислот – снижался. При высокой дозе борной кислоты на двух фонах азотного питания отмечались снижение или тенденция к снижению содержания всех форм азота и большинства свободных аминокислот в хвое за исключением цистеина на низком и пролина на высоком фоне азотного обеспечения.

Ключевые слова

Pinus sylvestris; сеянцы; азот; бор; аминокислоты

Полный текст:

PDF

Литература

Алаудинова Е. В. Экологические особенности низкотемпературной адаптации лесообразующих хвойных видов Сибири: структурно-химические изменения меристем почек: дис. … докт. биол. наук. Красноярск, 2011. С. 160–171.

Бирюкова З. П. Свободный пролин как показатель физиологического состояния сосны обыкновенной // Физиология растений. 1986. Т. 33. Вып. 5. С. 1027–1030.

Борщенко Г. П. Белоксинтезирующая система корней гороха при борной недостаточности // В кн.: Физиологическая роль микроэлементов у растений. Л.: Наука, 1970. С. 61–71.

Бритиков Е.А. Биологическая роль пролина. М.: Наука, 1975. 88 с.

НовицкаяЮ.Е., Чикина П. Ф. Азотный обмен у сосны на Севере. Л.: Наука, 1980. 166 с.

Патент РФ № 2515015/12.03.2014.

Патент РФ № 2540354/18.12.2014а.

Плешков Б. П. Практикум по биохимии растений. М.: Колос, 1976. 256 с.

Серегин И. В. Фитохелатины и их роль в детоксикации кадмия у высших растений // Успехи биол. химии. 2001. Т. 41. С. 283–300.

Судачкова Н. Е. Состояние и перспективы изучения влияния стрессов на древесные растения // Лесоведение. 1998. № 2. С. 3–9.

Таланова В. В., Титов А. Ф., Боева Н. П. Влияние ионов кадмия и свинца на рост и содержание пролина и АБК в проростках огурца // Физиология растений. 1999. Т. 46. № 1. С. 164–167.

Титов А. Ф., Таланова В. В., Казнина Н. М., Лайдинен Г. Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам / Ред. Н. Н. Немова. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 172 с.

Чернобровкина Н. П. Экофизиологическая характеристика использования азота сосной обыкновенной. С.Пб.: Наука, 2001. 175 с.

Чернобровкина Н. П., Робонен Е. В., Иготти С. А., Дорофеева О. С., Шенгелиа И. Д. Влияние обеспеченности бором на рост сеянцев сосны обыкновенной // Лесоведение. 2007. № 5. С. 69–76.

Чернобровкина Н. П., Робонен Е. В., Морозов А. К., Макарова Т. Н. Накопление L-аргинина в хвое ели европейской при регуляции азотного и борного обеспечения // Труды КарНЦ РАН. 2013. № 3. С. 159–165.

Чернобровкина Н. П., Робонен Е. В., Зайцева М. И. Накопление L-аргинина в хвое сосны обыкновенной при регуляции азотного и борного обеспечения // Химия растительного сырья. 2010. № 3. С. 71–75.

Школьник М. Я. Микроэлементы в жизни растений. Л.: Наука, 1974. 324с.

Шуляковская Т.А., Репин А.В., Шредерс С.М. Влияние подкормок азотом на развитие саженцев березы повислой и карельской березы // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. 2010. № 1. С. 9–13.

Ялынская Е. Е., Чернобровкина Н. П. Устойчивость сеянцев сосны обыкновенной к снежному шютте как интегральный показатель функциональной диагностики обеспеченности бором // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. 2008. № 6 (63). С. 16–21.

Clements S. Palmgren M. G. A long way ahead: understanding and engineering plant metal accumulation // Trends Plant Sci. 2002. V. 7. N. 7. P. 309–315.

Clements S., Simm C. Schizosaccharomyces pombe as model for metal homeostasis in plant cells: the phytochelatin-dependent pathway is the main cadmium detoxification mechanism // New Phytol. 2003. V. 159. P. 244–276.

Cobbett C. S. Phitochelatins and their roles in heavy metal detoxification // Plant Physiol. 2000. V. 123. P. 825–832.

Dudareva N., Klempien A., Muhlemann J. K., Kaplan I. Biosynthesis, function and metabolic engineering of plant volatile organic compounds // New Phytologist. 2013. V. 198 P. 16–32. doi: 10.1111/nph.12145.

Durzan D. I. Nitrogen metabolism of Picea glauca. I. Seasonal changes of free amino acids in buds, shoots, apices and leaves and the metabolism of uniformly labeled C-I-arginine by buds during the onset of dormancy // Canad. J. Bot.1968. V. 46. № 7. P. 909–919.

Grill E., Winnacker E. L., Zenk M. Phytochelatins: The principal heavy metal complexing peptides of higher plants // Science. 1985. V. 230. P. 674–676.

Hamer D. N. Metallothioneins // Annu. Rev. Biochem. 1986. V. 55. P. 913–951.

Haydon M. J., Cobbett C. S. Transporters of ligands for essential metal ions in plants // New Phytol. 2007. V. 174. P. 499–506.

Neish A. C. Biochemistry of Phenolic Compounds. New York: Academic Press, 1964. 234 p.

Robinson B. H., Evans I. M., Cheeks C., Jackson P. J. Plant metallothioneins // Biochem. J. 1993. V. 295. P. 1–10.

Yoo H., Widhalm J. R., Qian Y., Maeda H., Cooper B. R., Jannasch A. S., Gonda I., Lewinsohn E., Rhodes D., Dudareva N. An alternative pathway contributes to phenylalanine biosynthesis in plants via a cytosolic tyrosine: phenylpyruvate aminotransferase. Nat Commun. 2013. 4: 2833 doi:10.1038/ncomms 3833.

Zenk M. H. Heavy metal detoxication in higher plants - a review // Gene. 1996. V. 179. P. 21–30.

Zhu Y. L., Pilon-Smits E. A. H., Tarun A. S., Jouanin L., Terry N. Ove-rexpression of glutathione synthetase in Indian mustard enhances cadmium accumulation and tolerance // Plant Physiol. 1999. V. 119. P. 73–79.

REFERENCES in ENGLISH

Alaudinova E. V. Ekologicheskie osobennosti nizkotemperaturnoy adaptatsii lesoobrazuyuschih hvoynyih vidov Sibiri: strukturno-himicheskie izmeneniya meristem pochek [Ecological peculiar properties of low-temperature adaptation of forest tree species of conifer Siberia: the structural and chemical changes meristems kidney]: dis. … dokt .biol. nauk. Krasnoyarsk, 2011. S. 160–171.

Biryukova Z. P. Svobodnyiy prolin kak pokazatel fiziologicheskogo sostoyaniya sosnyi obyiknovennoy [Free proline as an indicator of the physiological state of Scots pine]. Fiziologiya rasteniy. 1986. T. 33. Vyip. 5. S. 1027–1030.

Borschenko G. P. Beloksinteziruyuschaya sistema korney goroha pri bornoy nedostatochnosti [Protein-synthesizing system of pea roots with boron deficiency] V kn.: Fiziologicheskaya rol mikroelementov u rasteniy. L.: Nauka, 1970. S. 61–71.

Britikov E. A. Biologicheskaya rol prolina [The biological role of proline]. M.: Nauka, 1975. 88 s.

Novickaja Ju.E., Chikina P. F. Azotnyj obmen u sosny na Severe. [Pine Nitrogen metabolism in the North]. L.: Nauka, 1980. 166 s.

Patent RF № 2515015/12.03.2014.

Patent RF № 2540354/18.12.2014a

Pleshkov B. P. Praktikum po biohimii rasteniy [Practical work on Plant Biochemistry]. M.: Kolos, 1976. 256 s.

Seregin I. V. Fitohelatinyi i ih rol v detoksikatsii kadmiya u vyisshih rasteniy [Phytochelatins and their role in the detoxification of cadmium in higher plants]. Advances biol. chemistry / Uspehi biol. himii. – 2001. – T. 41. – S. 283–300.

Sudachkova N. E. Sostoyanie i perspektivyi izucheniya vliyaniya stressov na drevesnyie rasteniya [Status and prospects of studying the effects of stress on woody plants]. Lesovedenie. 1998. № 2. S. 3–9.

Talanova V. V., Titov A. F., Boeva N. P. Vliyanie ionov kadmiya i svintsa na rost i soderzhanie prolina i ABK v prorostkah ogurtsa [Effect of cadmium and lead ions on the growth and proline content and ABA in seedlings of cucumber]. Fiziologiya rasteniy. 1999. T. 46. № 1. S. 164–167.

Titov A. F., Talanova V. V., Kaznina N. M., Laydinen G. F. Ustoychivost rasteniy k tyazhelyim metallam [The resistance of plants to heavy metals]. Red. N.N. Nemova. Petrozavodsk: Karelskiy nauchnyiy tsentr RAN, 2007. 172 s.

Chernobrovkina N. P. Ekofiziologicheskaya harakteristika ispolzovaniya azota sosnoy obyiknovennoy [Ecophysiological characteristics of nitrogen utilization by Scots pine.]. S.Pb.: Nauka, 2001. 175 s.

Chernobrovkina N. P., Robonen E. V., Igotti S. A., Dorofeeva O. S., Shengelia I. D. Vliyanie obespechennosti borom na rost seyantsev sosnyi obyiknovennoy [The effect of availability of boron on growth of seedlings of Scots pine]. Lesovedenie. 2007. № 5. S. 69–76.

Chernobrovkina N. P., Robonen E. V., Morozov A. K., Makarova T. N. Nakoplenie L-arginina v hvoe eli evropeyskoy pri regulyatsii azotnogo i bornogo obespecheniya [Accumulation of L-arginine in needles of norway spruce with regulated nitrogen and boron availability]. Trudyi KarNTs RAN. 2013. № 3. S. 159–165.

Chernobrovkina N. P., Robonen E. V., Zaytseva M. I. Nakoplenie L-arginina v hvoe sosnyi obyiknovennoy pri regulyatsii azotnogo i bornogo obespecheniya [Accumulation of L-arginine in the needles of Scots pine in the regulation of nitrogen and boron ensure]. Himiya rastitelnogo syirya. 2010. № 3. S. 71–75.

Shkolnik M. Ya. Mikroelementyi v zhizni rasteniy [Trace elements in the plant life]. L.: Nauka, 1974. 324 s.

Shuljakovskaja T.A., Repin A.V., Shreders S.M. Vlijanie podkormok azotom na razvitie sazhencev berezy povisloj i karel'skoj berezy [Effect of Nitrogen Fertilization on the Development of Silver Birch and Curly Birch Saplings] // Vestnik MGUL – Lesnoj vestnik. 2010. № 1. S. 9–13.

Yalyinskaya E. E., Chernobrovkina N. P. Ustoychivost seyantsev sosnyi obyiknovennoy k snezhnomu shyutte kak integralnyiy pokazatel funktsionalnoy diagnostiki obespechennosti borom [Stability of seedlings of Scots pine to snow Schutte as an integral indicator of functional diagnostics security boron]. Vestnik MGUL – Lesnoy vestnik. 2008. № 6 (63). S. 16–21.