Е. И. Чиркова
До сих пор не установлено вполне определенно связи между активностью симбиотических азотфиксаторов и какими-либо признаками бактерий или клубеньков, хотя исследования по этому вопросу велись многими авторами и в разных направлениях.
Нами была проведена работа по изучению химизма клубеньков сои, гороха и вики и сделана попытка установить связь между биохимическими показателями клубеньков и вирулентностью и активностью бактерий. Исходным материалом служили шесть сортов сои: Днепропетровская, Гибрид Иллини, Кинельская, Пагода, Пипер и Каяга, а также горох сорта Летний и вика Рядовая.
Клубеньки анализировались на содержание сахаров, крахмала, клетчатки, жиров, белков, аскорбиновой кислоты, каталазы, дегидраз и гетероауксина.
Использовались гистохимические методики, описанные в работе З. В. Абрамовой и О. А. Карлинского (1960). Исследования проводились на тонких срезах, обработанных соответствующими реактивами. Об относительном количестве того или иного вещества судили по интенсивности окрашивания. Оценка осуществлялась по пятибалльной системе. Анализы проводились в различные фазы вегетации. Вирулентность определялась подсчетом количества клубеньков на корнях. Об активности клубеньковых бактерий судили по накоплению азота растениями.
Наши исследования показали, что клубеньки различных сортов сои почти не различаются по химическому составу. Однако содержание исследуемых веществ в клубеньках менялось в зависимости от фазы развития растения. В фазе бутонизации в клубеньках сои и гороха содержалось много белка, жира, немного клетчатки и совсем мало аскорбиновой кислоты. С наступлением фазы цветения в клубеньках увеличивалось количество сахаров, клетчатки, жира. Увеличивалось также содержание дегидраз и аскорбиновой кислоты. Однако в фазе завязывания бобов последняя совсем исчезла из клубеньков.
К фазе цветения снижалось количество крахмала в клубеньках. По-видимому, часть его расщеплялась, и по этой причине в клубеньках обнаруживалось больше сахаров. В фазе завязывания бобов количество крахмала в клубеньках значительно увеличивались (до 4—5 баллов), а количество сахаров снижалось с 4—5 до 1—2 баллов. Таким образом, в клубеньках происходит превращение сахара в крахмал и обратный процесс. Количество клетчатки увеличивалось по мере старения клеток клубенька. Напротив, количество белка в клубеньках со временем снижалось. Наибольшее содержание белков (4 балла) отмечалось в фазе бутонизации, а к наступлению фазы завязывания бобов их оставалось очень мало (1—2 балла).
Снижение количества белков, вероятно, связано со старением клубенька и отмиранием его клеток. По-видимому, с этим же связано и постепенное уменьшение количества жиров и дегидраз.
Следует отметить, что во всех фазах развития растений в клубеньках обнаруживалось много каталазы (5 баллов), что заставляет сделать предположение о большой активности окислительных процессов в клубеньках. Анализ клубеньков во всех фазах показал почти полное отсутствие в них гетероауксина.
Установленные закономерности характерны для всех исследованных растений. Но клубеньки разных видов различались по содержанию сахара, крахмала и дегидраз. Во всех исследуемых фазах развития растений эти показатели у сои выше на один балл, чем у гороха.
Наши исследования показали, что изученные виды бобовых растений обладают наибольшей азотфиксирующей активностью в фазе цветения. В этой же фазе растения характеризуются наибольшим количеством клубеньков на корнях и наибольшим содержанием азота в растениях. Соответственно некоторые биохимические показатели клубеньков в этой же фазе достигали максимума: количество сахаров, жиров, аскорбиновой кислоты, дегидраз. Это характерно не только для разных видов, но и для разных сортов одного вида.
Снижение вирулентности и активности клубеньковых бактерий сои, гороха и вики под влиянием обработки растений колхицином и 8—азагуанином (в концентрации 0,01%) приводило к уменьшению в клубеньках количества сахаров, жиров, аскорбиновой кислоты и дегидраз.
Это обстоятельство позволяет предположить о наличии некоторой связи между вирулентностью и активностью клубеньковых бактерий и химическим составом клубеньков.