Для выявления взаимодействия различных звеньев обмена веществ значительный интерес представляют опыты лабораторного промораживания черенков с одновременным воздействием хлорамфеникола (ХФ) и динитрофенола (ДНФ).
Рис. 2. Динамика содержания: а — крахмала (%); б — сахарозы (%); в — моносахаридов (%); г — свободных липидов (%); д — галактолипидов (mg%); е — олигосахаридов (mg%) прн взаимодействии ХФ и ДНФ в опытах лабораторного закаливания и промораживания черенков винограда
I — морозоустойчивый сорт; II — неморозоустойчивый сорт
Действие этих антиметаболитов зависит от множества факторов, причем их конечным результатом является приостановка образования новых пептидных связей в присутствии ХФ и снижение энергетических запасов клетки под влиянием ДНФ вследствие разобщения процессов окисления и фосфорилирования.
В литературе имеются сведения о влиянии ХФ на щелочерастворимую фракцию белков в побегах винограда (Гриненко, 1972; Поспелова, 1969; Марутян с сотр., 1972).
Обсуждая полученные данные (рис. 2), Марутян и Дограмаджян (1971) обратили внимание на следующие узловые моменты.
- Крахмал является универсальным веществом, катаболизм которого настроен на обеспечение биосинтетических и энергетических нужд клетки при воздействии холода, минуя пути, блокированные ХФ и ДНФ.
- Под влиянием антиметаболитов проявляется ярко выраженное сортовое различие в обмене липидов. Обычно при последовательном и нормальном прохождении режимов закаливания и промораживания (0—18°) в побегах морозоустойчивых растений (контрольные образцы), содержание свободных липидов уменьшается. Этот процесс, однако, приостанавливается под действием как ДНФ, так и ХФ. Получается, что использование свободных липидов при морозах имеет отношение к синтезу белков и к энергетике клетки. Их блокирование, видимо, перекрывает путь перехода свободных липидов в связанную фракцию.
- Сортовая специфичность к ингибиторам в галактолипидах не проявляется.
- Обращает на себя внимание поведение стахиозы. Если у неморозоустойчивых сортов при температуре —18° (без закалки) идет использование стахиозы, то у морозоустойчивых во всех вариантах (контроль, ХФ, ДНФ) отмечается ее синтез.
- Содержание фракции белков изменяется под влиянием ХФ, и в сортовом разрезе сдвиги бывают разные.
По полученным данным из многообразных и взаимосвязанных звеньев метаболизма (крахмал — сахароза, сахароза — моносахара, крахмал — липид, галактолипид — олигосахарид, белок — аминокислота и др.) важную роль в создании повышенной морозоустойчивости виноградной лозы, видимо играет сопряженность процессов обмена в звеньях фосфолипид липопротеид ↔ белок. Остальные изученные звенья совместно с этим ведущим вносят определенный вклад в реализацию потенциала морозоустойчивости. В связи с этим биохимическое понимание морозоустойчивости виноградной лозы в определенной степени может объяснить механизм сохранения клеточных структур при воздействии низких температур. Совокупность проведенных исследований показывает специфичность и сравнительную энергетическую эффективность всего комплекса углеводного, липидного, белкового, нуклеотидного обмена в формировании высокой морозоустойчивости растений. Следовательно, морозоустойчивость обуславливается не только способностью растений винограда к накоплению низкомолекулярных веществ, входящих в "молекулярный актив" защитного механизма, но и способностью непрерывного биосинтеза биополимеров (олигосахаридов, белков, фосфолипидов, триглицеридов, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, липопротеидов). Весь комплекс этих соединений создает водоудерживающие силы.
Сложность связей между структурой и функцией воздвигла труднопреодолимый барьер на пути исследования преобразующих систем. Тем не менее, попытки понять общую картину, происходящую в побегах винограда, представляется более обещающей, чем детальное исследование лишь отдельных звеньев метаболизма. Дальнейшее приближение к решению проблемы, связанной со структурой и функцией клетки, следует ожидать исследованием явлений, лежащих на границе физики, химии, биологии. Возникает необходимость иметь дело почти со всеми разделами биохимии — от вопросов промежуточного метаболизма до химии белков, липидов; от биохимии макромолекул до изучения роли ионов металлов и кофакторов. Поэтому неоднократные попытки исследователей выявить единые собирательные показатели оценки морозоустойчивости винограда не дали эффекта, поскольку в той или иной обстановке параметры внешних и внутренних факторов становления морозоустойчивости разнообразны и многочисленны. Использование отдельных показателей для диагностики морозоустойчивости винограда недостаточно и ненадежно.
Резюмируя вышеизложенное, следует отметить, что проведенные исследования расширяют существующие представления об обмене веществ виноградной лозы в связи с ее морозоустойчивостью в масштабе целого растения. Намечаются новые пути для биохимической диагностики морозоустойчивости у разновозрастных растений с учетом их физиологических состояний; перехода из вегетирующей стадии в состояние покоя, процесса закаливания, приобретения максимальной морозоустойчивости, предвегетационного периода, во время весеннего плача, в процессе ускорения черенков.
В процессе исследований разработаны новые методы, впервые примененные на виноградной лозе, и унифицированы некоторые существующие, исходя из специфики изучаемого объекта (пасока, корешки, одревесневшие побеги, почки, листья).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Свойство морозоустойчивости виноградной лозы входит в потенциал этой культуры и формируется в единстве генетической основы растений и условий среды. Феномен морозоустойчивости —многофакторный, и обусловлен биохимическими сдвигами всех звеньев обмена веществ в побегах и почках винограда в осенне-зимнее время. Сортовые различия метаболизма винограда наиболее четко улавливаются в холодные зимы и при воздействии критических морозов.
В состоянии покоя происходят процессы гидролиза, окисления, а также ресинтеза углеводов с образованием и использованием органических кислот, аминокислот, макроэргических соединений (АТФ), галактолипидов, триглицеридов, фосфолипидов, белков, липопротеидов и других соединений. Установлено селективное участие зольных элементов в процессе закаливания побегов у различных по степени морозоустойчивости сортов.
Сравнительно легкая повреждаемость тканей неморозоустойчивых и незакаленных растений связана с угнетением обменных и энергетических (АТФ) процессов в условиях низких температур и с нарушением координации действия оксидоредуктаз с синтетическими процессами.
