Серо-азотное взаимодействие в растении

Азот и сера выполняют ключевую роль в синтезе белков в растении, именно поэтому поставки этих питательных веществ в растение очень взаимосвязаны. Отношения между серой и азотом были установлены во многих исследованиях, с точки зрения сухих веществ и урожайности в нескольких культурах.

Барни и Буш (1985), при изучении выращивания растений табака, пришли к выводу о том, что накопление азота было ограничено, когда доступная сера в грунте присутствовала в недостаточном количестве, и что накопленный азот активно использовался для синтеза белка, когда восстанавливался объём доступной серы в растении. Итак, недостаток доступной серы в почве приводит к снижению использования доступных форм азота растением, тем самым увеличивая выщелачивание нитратов, и наоборот. О’Коннор и Варта (1969) отметили, что большие дозы гипса снижали выход сена, когда состояние азота в почве было неудовлетворительным. Было установлено, что на каждые 15 частей азота в белке есть 1 часть серы, что подразумевает, что отношение N: S фиксировано в узком диапазоне 15: 1. Clarkson et al, (1989), работая над растениями ячменя, продемонстрировали, что на протяжении всего периода вегетации поглощение сопровождается очевидной связью соотношения SO42 к NO3. Сера и азот оба необходимы для синтеза белка, следовательно, отношение общего количества N к количеству S в растительной ткани может отражать способность растения синтезировать белок (Brunold and Suter, 1984). Таким образом, отношение уменьшенного N к восстановленной S (NR / SR), которое отражает количество S-аминокислот, предполагает, изменение метаболизма белка и значительно влияет на качество белка (Friedrich and Schrader, 1978).

Соотношение взаимодействия серы и азота и влияние на урожайность и качество сельскохозяйственных культур.

Важная роль в соотношении S и N для выхода семян наблюдалась для рапса и горчицы, подсолнечника, льна, арахиса и сои. Максимальный урожай зерна горчицы получали при внесении серы в норме 30 кг/га, поставляемой в виде гипса наряду с 120 кг/га азота в качестве мочевины. Aulakh et al., (1980), основанный на результатах трехлетних полевых экспериментов по горчице, сообщили, что максимальные выходы масла были получены, когда объёмы внесения N (75 кг/га) и S (60 кг/га) были высокими, что указывают на значительное взаимодействие S и N. Объединённое применение S и N оказало наибольшее влияние на концентрацию и поглощение S и N и содержание белка и масла в зернах. Максимальные отклики от рапса к S и N наблюдались только тогда, когда доступность S и N находилась в приблизительном балансе. Увеличение 25-42% с применением 40 кг/га S с 180 и 230 кг/га N. Также было обнаружено снижение урожайности, когда N применяли в норме внесения 180-230 кг/га без S.

Shinde и др. (1980) отметили значительное взаимодействие S и N в озимой пшенице. Урожай не реагировал на внесение S, когда N не соответствовал оптимальному количеству, а с избытком азота увеличилось содержание серы в растении, а не урожай зерна.

Хокинг и др. (1987) сообщили о снижении на 30% концентрации цистеина и метионина в семенах S-дефицитных, но N достаточных подсолнечных растений. Бейли (1986) сравнил семена люцерны и ячменя в их реакции на наличие серы. Ячмень был наиболее восприимчивым к применению S, хотя он имел самую низкую концентрацию S (0,15 мг S g-1 сухой массы) и самое высокое соотношение N: S (16) с наибольшим выходом. Dev и Kumar (1982) сообщили о соотношении N: S 15,6, 3,1, 14,8 и 7.1 в зерне для максимальной реакции на серу в кукурузе, горчице, арахисе и пшенице, соответственно. Существует очень узкий диапазон в отношении N: S, который обеспечивает оптимальный выход и качество урожая и несбалансированное использование удобрений неблагоприятно влияет на растениеводство. Дефицит серы вызывает глубокое изменения в метаболизме N с уменьшенным синтезом белка и накопление растворимых органических и неорганических азотистых соединений. Отсутствие S сопровождается накоплением нитратов и протеаз, приводящий к образованию NH4 и органических азотных соединений, таких как амид и аминокислоты (Charliers and Карпентер, 1956). Когда NO3 был ограничен в питательном растворе или отсутствовала S в ткани, репрессии в отношении активности NR. Положительная роль сульфата в регуляции нитратредуктазы (фермент, который выполняет коррелированние шага), был описан Pal et al., (1976), и Фридрих и Шрадер (1978). Смит (1975) заметил роль азота в регуляции усвоения сульфата на стадии ATP-сульфурилазы. Работа Джамаля и др. (2006b) и Ahmad et al., (2007) показали, что сера играет роль в регуляции редуктазы нитратов, в дополнение к ее роли в регуляции АТФ-сульфилазы. Кроме того, доступность азота играет роль в регуляции АТФ-сульфурилазы, а также регулируя редуктазу нитратов. Синтез цистеина в виде результат введения сульфидной части в оацетилсерин представляется точкой встречи между N-и S-metabolism. Естественно встречающиеся тиоловые соединения, а именно цистеин и глутатиона, как было показано, оказывают влияние на активность нитратредуктазы в пшенице. Сообщалось также о том, что сера конкретно участвуют в фиксации азота в бобовых и S-дополнениях значительно увеличилась фиксация N2, масса тела узла-1, вес узла в расчете на единицу массы корня и N2-фиксацию на единицу веса узла. Фридрих и др. также наблюдали тяжелые снижение активности нитратредуктазы (NRA) в S-лишенном саженце кукурузы.