Опыт 14.6. Изучение распределения продуктов фотосинтеза у растений гороха

В основе описанного ниже опыта лежат данные, использованные в учебной телевизионной программе "Исследование фотосинтеза и транспорта ассимилятов". В этом опыте фотосинтезирующим растениям гороха (Pisum sativum) давали углекислоту, содержавшую радиоактивный изотоп углерода ¹⁴С. Это весьма удобный изотоп, так как у него очень большой период полураспада (5570 лет), поэтому его радиоактивность практически не меняется на протяжении всего эксперимента (сравните с ¹¹С, у которого период полураспада составляет всего лишь 20,5 мин). К тому же с ним относительно безопасно работать, так как его излучение - слабопроникающее (β-частицы с низкой энергией).

Растение использует ¹⁴СО₂ для фотосинтеза точно так же, как и обычную углекислоту (¹²СО₂), и включает ее в органические продукты (ассимиляты). Можно экспериментально проследить перемещение таких ассимилятов, потому что в них содержится 14С; о таких веществах говорят, что они помечены ¹⁴С.

На рис. 14.21 представлены основные этапы эксперимента, в котором ¹⁴СО₂ поступает извне в нижний или в верхний лист отдельных растений гороха, имеющих по одному бобу. После этого в течение суток меченные ¹⁴С ассимиляты транспортируются из листьев в другие части растения. По прошествии этих суток исследуют распределение радиоактивности методом радиоавтографии или же путем измерения количества ¹⁴С в каждой из частей растения. Можно сначала получить радиоавтографы, а затем разрезать растение на части и определить в них содержание 14С после сжигания.

Рис. 14.21.Этапы эксперимента по изучению распределения ассимилятов, меченных ¹⁴С, у гороха

Результаты радиоавтографии представлены на рис. 14.21. Результаты подсчета радиоактивности ¹⁴С в разных частях растения приведены в табл. 14.8.

Таблица 14.8. Радиоактивность (имп./мин) различных частей растения гороха через 24 ч после включения ¹⁴СО₂^*

^* (За вычетом естественного фона, обусловленного космическим излучением.)

14.30. а) Взяв данные из табл. 14.8, рассчитайте долю радиоактивности (в %) в различных частях обоих растений и прямо сравните распределение меченых ассимилятов в этих двух случаях. Каковы основные различия и в чем сходство картины экспорта 14С из верхних и из нижних листьев?

б) Оцените физиологическое значение наблюдаемых различий или сходств в связи с ростом всего растения и отдельных его частей. (Попробуйте нарисовать простейшую схему растения гороха, изобразив на ней около восьми листьев и поместив боб в районе третьего от вершины листа, а затем указать направление и интенсивность движения ассимилятов от верхнего и от нижнего листа к бобу и к корневой системе.)