Резюме

Въведение

Фиксирането на възел на CO2 очевидно е здраво свързано с активността на нитрогеназата. При развиване на възли PEPC протеин се появява заедно с нитрогеназния протеин (Suganuma et al., 1997). Намаляването на PEPC в възлите уврежда азотната фиксация (Schulze et al., 1998b; Nomura et al., 2006). Вземайки предвид цялото растение, фиксирането на въглероден възел в възел представлява механизъм за спестяване на въглерод, когато фиксираният въглерод се използва за асимилация на азот и транспортиране на азот до издънките. Докато всеки малат, канализиран в симбиозомата, се диша бързо, използването на оксалоацетат за асимилация на N е свързано с карбоксилирането на PEP. На свой ред, всяко използване на въглеродни скелети от цикъла на трикарбоновата киселина (TCA цикъл) за асимилация на N е свързано с предшестващо декарбоксилиране на пируват. На основата на корен/нодул използването на фиксиран въглерод за транспорт на N е свързано с определена енергийна печалба от гликолизата, заедно с фиксирането на CO2, а не със загубата на CO2.

фиксация

Въпреки че е общоприето, че при повечето условия възлите са достатъчно снабдени с асимилати, различни условия на стрес, засягащи фотосинтезата (суша, недостиг на фосфор), могат да променят ситуацията (Galvez et al., 2005; Schulze et al., 2006). Нещо повече, по време на онтогенезата началото на образуването на шушулките променя дълбоко отношенията източник-потъване в растенията, по-специално в зърнените бобови култури (Salon et al., 2001). Растящите шушулки не само привличат значително по-голямо количество азот, отколкото появяващите се листа, но и значителни количества въглерод (Voisin et al., 2003a, b). По този начин азотът е в нарастващо търсене от възли по време на образуването на шушулки и пълненето на шушулки, които в същото време най-вероятно се оказват в положение на по-ненадеждно асимилирано снабдяване. Ако възлите не могат да отговорят на N нуждите на шушулките, допълнителен азот се привлича от по-старите листа, предизвиквайки прогресивно стареене (Schiltz et al., 2005). Това от своя страна намалява общия фотосинтетичен капацитет на растението. В крайна сметка тези взаимовръзки, поне отчасти, определят бързината на узряване и степента на добив на азот в шушулките (Schulze et al., 1998a). Това може да е от решаващо значение, особено при зърнени бобови култури като полулист сорт грах. При такива сортове усилията за размножаване за агрономически ползи са свързани със значително намаляване на фотосинтетичния капацитет.

Хипотезата на настоящата статия е, че фиксирането на азот по време на образуването на шушулки срещу вегетативния растеж ще бъде подпомогнато чрез повишена фиксация на възел CO2, доставяща органични киселини и въглеродни скелети за асимилация на N, като по този начин се постига по-ефективно фиксиране на азот. За това изследване е избран полулист сорт грахови растения. Растеж, асимилация на N, аминокиселини на възелчета (AA), органични киселини (OA) и състав на свободна захар бяха сравнени между 14 d интервал на растеж преди цъфтежа (вегетативен растеж) и един по време на образуването на шушулки. Освен това при допълнителни експерименти беше измерена фиксация на корени/възли на 15 N2 и 13 CO2, както и отделяне на H2 и CO2 на двата етапа на онтогенезата.

Материали и методи

Експериментален дизайн