Физиология растений

Явление обособления протоплазмы в растительных клетках

Доктора биологических наук П. А. Генкель и Е. 3. Окнина (Институт физиологии растений имени К. А. Тимирязева АН СССР) обнаружили явление обособления протоплазмы у растений. Оно характеризует состояние их зимнего и летнего покоя, а также состояние покоя многих зрелых семян. Зимой у растений обособленная протоплазма предохраняется от вредного действия образующихся кристаллов льда. Растения, находящиеся в летнем покое, а также зрелые семена при хранении благодаря происходящему в их клетках процессу обособления протоплазмы защищены от повреждений, вызываемых засухой и подсушиванием.

На основе этого открытия стала возможной разработка простых микроскопических методов диагностики морозоустойчивости плодовых и других культур по глубине покоя их тканей. Микроскопическим путем констатируется процесс обособления протоплазмы и накопления в клетках растения крахмала, Сахаров, жира, белка, липоидов и их комплексных соединений.

Открытие П. А. Генкеля и Е. 3. Окниной внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 5 с приоритетом от 29 ноября 1945 г. в следующей формулировке:

"Установлено ранее неизвестное явление обособления протоплазмы в растительных клетках при переходе их в состояние покоя. Обособление протоплазмы выражается в потере связи между клетками, разобщении плазмо-дем и отхождении протоплазмы от стенок клеток. При выходе клеток из состояния покоя обособление протоплазмы прекращается".

Явление поглощения паров воды из межклеточного пространства листьев

Кандидат биологических наук Л. Н. Бабушкин (Молдавский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия и овощеводства Министерства сельского хозяйства Молдавской ССР) открыл явление поглощения паров воды из межклеточного пространства листьев растений. Оно было установлено при помощи двух изобретенных автором оригинальных приборов для количественного изучения интенсивности испарения (транспирации) и поглощения паров воды из межклеточного пространства в листьях высших растений.

Вода поступает в листья растений из корней по проводящим сосудам. Под действием солнечных лучей она испаряется. Пары ее поступают в межклеточное пространство. Значительная часть паров воды выходит через устьица и покровные ткани листьев. По данным автора открытия, клетками внутренних тканей листа поглощается в среднем 20-40% образовавшихся в межклеточном пространстве паров воды.

Экспериментально было установлено, что процесс поглощения паров зависит от концентрации углекислоты в межклеточном пространстве. Максимальная интенсивность поглощения паров наблюдается при ее оптимальной концентрации. Абсолютные значения этой концентрации для каждого вида растений различны. При отклонении концентрации углекислоты от оптимальной в ту или другую сторону интенсивность поглощения паров воды уменьшается.

Более 50 лет на страницах научных изданий велась дискуссия о роли и механизмах устьичного и внеустьичного регулирования транспирации, при этом регуляторы обычно противопоставляли друг другу. Л. Н. Бабушкин доказал, что основу устьичного и внеустьичного регулирования транспирации составляет процесс поглощения паров воды из межклеточного пространства. Его открытие имеет большое прикладное значение. Оно позволяет разработать новые способы регулирования расхода воды растениями. Самим автором открытия предложен способ сокращения расхода воды томатами методом внекорневых подкормок смесью макро- и микроэлементов. Расход воды снижается на 18-19%, увеличивается ранний урожай. Разработка наиболее совершенных способов регулирования расхода воды растениями ведется во многих странах.

Л. Н. Бабушкин получил данные, характеризующие энергетическую сторону явления поглощения паров воды. Они позволяют сделать предположение о превращениях одних видов энергии в растениях в другие при выполнении важных физиологических функций. Все эти исследования помогут объяснить механизм открытого явления и его роль в жизни растений.

Открытие Л. Н. Бабушкина внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 64 с приоритетом от 14 февраля 1967 г. Формула открытия такова:

"Установлено явление поглощения паров воды из межклеточного пространства клетками листьев высших растений, происходящего одновременно с транспирацией и зависящего от концентрации углекислоты в межклеточном пространстве".

Свойства гликолатоксидазной системы

В 1948 г. доктор биологических наук П. А. Колесников (Институт биохимии имени А. Н. Баха АН СССР) открыл неизвестную ранее окислительно-восстановительную гликолатоксидазную систему в обмене веществ растений. Он обнаружил, что дыхание растений стимулируется гликолевой кислотой и что в условиях фотосинтеза в растениях накапливается глиоксалевая. кислота.

Оказалось, что выделенный им из зеленых растений фермент - растворимый в воде белок флавопротеиновой природы - обладает свойствами катализировать окисление гликолевой кислоты в глиоксалевую кислоту с одновременным образованием перекиси водорода. Этот фермент широко распространен1 в растительном мире и содержится главным образом в зеленых органах растений или в незеленых органах, потенциально способных накапливать хлорофилл. Активность фермента зависит от света. Гликолатоксидазная система участвует в окислительно-восстановительных реакциях обмена веществ в растениях.

Выводы П. А. Колесникова полностью подтверждены в США, Великобритании, ГДР, ФРГ, Японии и в других странах. Фермент, обнаруженный им, вошел в специальные справочники и в учебники по биохимии растений.

Открытие служит основой дальнейшего изучения обмена веществ растений, в особенности процессов фотосинтеза и дыхания растений. В настоящее время получены новые важные сведения о влиянии гликолатоксидазной системы на роль углерода в процессе фотосинтеза и дыхания растений, на механизмы превращения энергии в растениях, на иммунитет растений и т. п.

Открытие П. А. Колесникова зарегистрировано под № 25 с приоритетом от 22 марта 1948г.

Академик А. Л. Курсанов и доктор биологических наук М. Н. Запрометов (Институт физиологии растений имени К. А. Тимирязева АН СССР) обнаружили свойство катехинов, выделяемых из чайных листьев, регулировать проницаемость кровеносных сосудов и укреплять их стенки, предотвращая кровоизлияния.

С открытием неизвестных ранее свойств катехины по праву заняли ведущее место среди веществ с Р-витаминной активностью благодаря не только положительному воздействию на кровеносные сосуды, но и обширной сырьевой базе для их получения. На основе своего открытия А. Л. Курсанов и М. Н. Запрометов разработали способ получения витамина Р из отходов чайного производства. Препарат успешно применяется при лечении тяжелых заболеваний, связанных с нарушением функций капилляров - геморрагических диатезов, капилляроток-сикозов, отеков сосудистого происхождения, язв от лучевых повреждений, гипертонической болезни, гематурии и пр.

Открытие зарегистрировано под № 4 с приоритетом от 12 августа 1950 г. Авторам открытия вручены дипломы со следующей его формулой:

"Установлено неизвестное ранее свойство высокой биологической активности катехинов, заключающееся в укреплении ими стенок кровеносных капилляров и восстановлении нарушений проницаемости капилляров".

Свойства и строение нового гетерополисахарида эремурана

Доктор биологических наук Б. Н. Степаненко, кандидат биологических наук Е. М. Афанасьева (Институт биохимии имени А. Н. Баха АН СССР), кандидат фармакологических наук О. Н. Пономарева и научный сотрудник Р. А. Баксова (1-й Московский медицинский институт) обнаружили в корнях представителя семейства лилейных эремуруса Регеля новый полисахарид, построенный из остатков двух простых Сахаров - глюкозы и маннозы.

Очень интересна способность этого полисахарида окрашиваться раствором йода в красный цвет. Раньше это явление для полисахаридов, состоящих из разных Сахаров, известно не было. Красное окрашивание, как считалось прежде, - характерное свойство лишь полисахарида животного происхождения - гликогена.

Обнаруженный полисахарид, названный авторами эремураном, является запасным, выполняющим у эрему-русов ту же роль, которую у большинства других растений играет крахмал. Количество эремурана в корнях эремуруса постепенно увеличивается и достигает максимума к концу "вегетационного периода (до 36% воздушно-сухого веса корней).

"Один из компонентов эремурана - манноза, - рассказывает Б. Н. Степаненко, - используется химиками для ряда синтезов, в частности для синтеза дегранола - одного из лекарственных веществ, применяющихся для; лечения злокачественных опухолей. Манноза нужна и микробиологам как составная часть питательных сред для выращивания микроорганизмов. Установив, в каких средах данный микроорганизм растет и в каких не растет, микробиологи узнают, с каким именно микроорганизмом они имеют дело. Так, манноза нужна для обнаружения присутствия возбудителя холеры".

До настоящего времени манноза покупалась за границей. Эремурусы, широко распространенные в Средней Азии, могут служить дешевым сырьем для получения отечественной маннозы, тем более что исследования показали, что эремуран или близко родственный ему полисаха-рид, содержащий у некоторых эремурусов еще большее количество маннозы, присутствует, также в корнях других видов эремурусов и некоторых других лилейных растений. В лаборатории углеводов Института биохимии имени А. Н. Баха АН СССР разработан простой метод получения маннозы непосредственно из растительного сырья, содержащего подобные полисахариды.

Высокая вязкость водных растворов эремурана и отсутствие у него токсичности делают oего пригодным для приготовления эмульсий в фармацевтической промышленности. Его свойства как эмульгатора выше, чем у применяемых для этой цели других растений.

Интерес медиков привлекает также возможность использования эремурана в качестве кровезаменителя. Поскольку при хирургических операциях часто не хватает крови, ее иногда заменяют растворами некоторых веществ, например, полисахаридов, в частности декстрана, получаемого при помощи микроорганизмов. Есть основания полагать, что декстран может быть заменен специально обработанным эремураном.

В последнее время обнаружено, что эремуран - биологически активное вещество, способствующее ускорению восстановительных процессов в печени при ее цирроти-ческом перерождении под влиянием отравления некоторыми ядами. Внутримышечные инъекции раствора эремурана (опыты проводились на мышах, отравившихся четыреххлористым углеродом) быстро нормали^ зуют белковый обмен и некоторые другие функции печени.

Описанное открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 8 с приоритетом от января 1955 г.