Магний. По содержанию в растениях магний занимает четвертое место после калия, азота и кальция. У высших растений среднее его содержание в расчете на сухую массу 0,02-3,1% , у водорослей 3,0-3,5%. Особенно много магния в молодых клетках и растущих тканях, а также в генеративных органах и запасающих тканях. Около 10-12% магния входит в состав хлорофилла. Эта функция магния уникальна: ни один другой элемент не может заменить его в хлорофилле. Магний необходим для синтеза протопорфирина IX – непосредственного предшественника хлорофиллов. На свету ионы магния освобождаются из полости тилакоидов в строму хлоропласта. Увеличение концентрации магния в строме активирует рибулозобисфосфаткарбоксилазу и другие ферменты. Предполагается, что возрастание концентрации магния (до 5 ммоль/л) в строме приводит к увеличению сродства рибулозобисфосфаткарбоксилазы к СО2 и активации восстановления СО2. Магний может непосредственно влиять на конформацию фермента, а также обеспечивать оптимальные условия для его работы, влияя на рН цитоплазмы как противоион протонов. Аналогично могут действовать и ионы калия. Магний активирует ряд реакций переноса электронов при фотофосфорилировании: восстановление NADР+, скорость реакции Хилла, он необходим при передаче электронов от ФСII к ФСI. Недостаток магния приводит к уменьшению содержания фосфора в растениях, даже если фосфаты в достаточных количествах имеются в питательном субстрате. Поэтому дефицит магния будет тормозить образование фосфоорганических соединений и соответственно распределение фосфора в растительном организме. При недостатке магния нарушается формирование пластид: матрикс хлоропластов просветляется, граны слипаются. Ламеллы стромы разрываются и не образуют единой структуры, вместо них появляется много везикул. При магниевом голодании между зелеными жилками появляются пятна и полосы светло-зеленого, а затем желтого цвета. Края листовых пластинок приобретают желтый, оранжевый, красный цвет. На более поздних стадиях магниевого голодания светло-желтые и беловатые полоски отмечаются и на молодых листьях, свидетельствуя о разрушении в них хлоропластов, а затем и каротиноидов, причем зоны листа, прилежащие к сосудам, дольше остаются зелеными. Впоследствии развиваются хлороз и некроз, затрагивая в первую очередь верхушки листьев.

Железо. Среднее содержание железа в растениях составляет 0,02-0,08% (20-80 мг на 1 кг сухой массы). В составе соединений, содержащих гем (все цитохромы, каталаза, пероксидаза ), и в негемовой форме (железосерные центры) железо принимает участие в функционировании основных редокс-систем фотосинтеза и дыхания. Железо в восстановленной форме катализирует также начальные этапы биосинтеза хлорофилла (образование -аминолевулиновой кислоты и протопорфиринов) и железосодержащих соединений хлоропластов (цитохромов, ферредоксина). Дефицит железа резко нарушает функционирование циклического и нециклического фотофосфорилирования, синтез пигментов и изменяет структуру хлоропластов. Поэтому недостаточное поступление железа в растения в условиях переувлажнения и на карбонатных почвах приводит к снижению интенсивности дыхания и фотосинтеза и выражается в пожелтении листьев (хлороз) и быстром их опадении.

Марганец. Среднее содержание марганца составляет 0,001%, или 1 мг на 1кг сухой массы тканей. В клетки он поступает в форме Mg2+. Накапливается в листьях зеленых растений и участвует в фотоокислении воды, функционируя в составе одного из полипептидов (33 кДа) кислородовыделяющего комплекса фотосистемыII, восстанавливает СО2 при фотосинтезе, активирует фосфоенолпируваткарбоксилазу. Поэтому недостаточность питания по марганцу отрицательно сказывается на интенсивности фотосинтеза. При исключении марганца из питательной среды в тканях растений возрастает уровень основных элементов минерального питания, нарушается их соотношение. Характерный симптом марганцевого голодания – точечный хлороз листьев: между жилками появляются желтые пятна, а затем ткани в этих участках отмирают.

Хлор. В высших растениях этот микроэлемент находится в виде аниона или в связанном состоянии. Наиболее важная функция, которую выполняет хлор в растениях, - это участие в фотолизе воды и выделении кислорода.

Медь. Среднее содержание меди в растениях 0,0002%, или 0.2 мг на 1 кг массы, и зависит от видовых особенностей и почвенных условий. В растительную клетку медь поступает в виде Cu2+ и образует стабильные комплексы с органическими соединениями в большей степени, чем другие металлы. Поэтому почти вся медь прочно связана с белками. Около 70% всей меди, находящейся в листьях, сконцентрировано в хлоропластах и почти половина – в составе пластоцианина, осуществляющего перенос электронов между фотосистемами II и I. Поэтому у растений дефицит меди вызывает снижение интенсивности фотосинтеза.

Литература:

1.Медведев С.С. Физиология растений: учебник. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. – 336 с.

2. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высш. шк., 1989. – 464 с.