Метаболизм соединений азотной, углеводной и фенольной природы
В процессе изучения морозо- и зимостойкости растений у исследователей почти всегда возникает вопрос о необходимости выяснения внутренних причин, обеспечивающих данную устойчивость растительного организма.
Как правило, такие исследования не ограничивались одними экспериментами по выяснению физико-химических свойств протоплазмы. Они подтверждались и биохимическими анализами растений, позволяющими получить информацию о внутренней природе стойкости, выявить сортовые различия или признаки, дающие возможность проводить диагностику растений на данные показатели, а также иметь физиолого-биохимические параметры определяющие биологические свойства изучаемых представителей.
Исследования в этой области были начаты еще в XIX в. и свидетельствуют о том, что холодостойкость изучаемых объектов связана с защитным действием сахаров, которые накапливаются в тканях растений с понижением температуры воздуха в результате гидролиза крахмала.
При этом не отрицалась и положительная роль белков, а также солей, растворенных в клеточном соке исследуемых растений. Эксперименты показали, что при обработке растительных тканей растворами сахаров, минеральных солей и органических кислот их холодостойкость значительно повышается.
Следовательно, положительное действие таких веществ сводится к защите поверхностного слоя плазмы от повреждений льдом и сохранению тем самым осмотических свойств клетки с определенной концентрацией клеточного сока. Такие исследования способствовали созданию теории защитных веществ, повышающих устойчивость растений к низким температурам, основоположником которой был И. Л. Максимов.
Рассмотрим метаболизм некоторых веществ, характеризующих устойчивость виноградного растения к низким температурам в осенне-зимний период.
Формы азота. Данные по этому вопросу раскрывают различия в методах исследований и в трактовке полученных результатов. Некоторыми авторами была отмечена положительная связь между количеством небелкового азота и зимостойкостью растений, другие же обнаружили коррелятивную связь между содержанием белкового азота и развитием стойкости. Некоторые авторы такой связи не установили.
Исследования по данному вопросу были проведены D. Siminovitch с соавторами. Они установили прямую зависимость между количеством растворимой фракции белка и морозостойкостью растений. Защитное действие растворимых белков, по их мнению, сводится к повышению закаливания, что сопровождается увеличением способности протоплазмы переохлаждаться, а это сдерживает процесс льдообразования непосредственно в клетке. Кроме того, данные вещества выполняют роль буфера при уменьшении объема клетки во время дегидратации и образования межклеточного льда.
Увеличение растворимого белка в холодное время года данные авторы не считают единственным фактором устойчивости. Усиление этого свойства может произойти и под влиянием возрастания гидрофильности плазмы, повышения концентрации растворимых углеводов, изменения физико-химических свойств плазменных структур.