Холодно или голодно? Изменения окраски растений как сигнал для агронома
низкие положительные температуры вызывают антоцианоз у многих растений
Любуетесь своими бескрайними полями? Их цвет естественно приятен любому человеческому глазу, а профессиональному ещё и о многом расскажет. Начинаем расшифровку!
Основные пигменты растений
1. Хлорофиллы (a и b) — зелёные пигменты, локализованные в хлоропластах и отвечающие за процесс фотосинтеза. Хлорофилл a имеет сине-зелёный оттенок, хлорофилл b — жёлто-зелёный.
2. Каротиноиды — жёлтые, оранжевые и красные пигменты, также находящиеся в хлоропластах. К ним относятся каротины (оранжево-красные) и ксантофиллы (жёлтые). Помимо участия в фотосинтезе, они защищают растение от окислительного стресса.
3. Антоцианы — водорастворимые пигменты, придающие растениям красную, пурпурную или синюю окраску в зависимости от pH клеточного сока.
4. Беталаины — азотсодержащие пигменты, встречающиеся только в растениях порядка Caryophyllales (свекла, амарант и др.). Это красно-фиолетовые бетацианины и жёлто-оранжевые бетаксантины.
5. Флавоноиды — большая группа соединений, включающая антоцианы, а также бесцветные или светло-жёлтые флавоны и флавонолы.
Нормальная зелёная окраска листьев обусловлена преобладанием хлорофиллов, которые маскируют другие пигменты. При нарушении синтеза хлорофилла или его деградации проявляются каротиноиды, придавая листьям жёлтую окраску. В условиях стресса или на определённых стадиях развития активируется синтез антоцианов, что приводит к появлению красной или пурпурной окраски.
1. Хлорофиллы (a и b) — зелёные пигменты, локализованные в хлоропластах и отвечающие за процесс фотосинтеза. Хлорофилл a имеет сине-зелёный оттенок, хлорофилл b — жёлто-зелёный.
2. Каротиноиды — жёлтые, оранжевые и красные пигменты, также находящиеся в хлоропластах. К ним относятся каротины (оранжево-красные) и ксантофиллы (жёлтые). Помимо участия в фотосинтезе, они защищают растение от окислительного стресса.
3. Антоцианы — водорастворимые пигменты, придающие растениям красную, пурпурную или синюю окраску в зависимости от pH клеточного сока.
4. Беталаины — азотсодержащие пигменты, встречающиеся только в растениях порядка Caryophyllales (свекла, амарант и др.). Это красно-фиолетовые бетацианины и жёлто-оранжевые бетаксантины.
5. Флавоноиды — большая группа соединений, включающая антоцианы, а также бесцветные или светло-жёлтые флавоны и флавонолы.
Нормальная зелёная окраска листьев обусловлена преобладанием хлорофиллов, которые маскируют другие пигменты. При нарушении синтеза хлорофилла или его деградации проявляются каротиноиды, придавая листьям жёлтую окраску. В условиях стресса или на определённых стадиях развития активируется синтез антоцианов, что приводит к появлению красной или пурпурной окраски.
Жёлтая и жёлто-зелёная окраска
Жёлтая окраска листьев, или хлороз, — один из наиболее распространенных симптомов нарушения физиологии растений. При этом различные причины могут вызывать похожие хлоротичные проявления, однако характер их распределения по растению и динамика развития позволяют дифференцировать основные типы хлорозов.
Недостаток азота проявляется в виде равномерного пожелтения старых листьев, начиная с их кончиков и краев, постепенно распространяющегося на всю листовую пластинку. Молодые листья длительное время остаются зелёными, поскольку азот — мобильный элемент, и растение перераспределяет его из старых тканей в молодые. Механизм развития азотного хлороза связан с тем, что азот входит в состав хлорофилла, а при его дефиците нарушается синтез этого пигмента.
Дефицит железа вызывает характерный межжилковый хлороз молодых листьев — пожелтение листовой пластинки при сохранении зелёной окраски жилок, создающее эффект «зелёной сетки на жёлтом фоне». Этот тип хлороза начинается с верхушки растения, поскольку железо — малоподвижный элемент в растении. Причина железодефицитного хлороза — нарушение синтеза хлорофилла, так как железо необходимо для работы ферментов, участвующих в его синтезе, а также входит в состав железосодержащих белков электрон-транспортной цепи фотосинтеза.
Недостаток магния также проявляется в виде межжилкового хлороза, но, в отличие от железодефицитного, начинается со старых листьев. При магниевом хлорозе между жилками формируются жёлтые или даже белёсые участки, а сами жилки и прилегающие к ним ткани остаются зелёными. Магний — центральный структурный компонент молекулы хлорофилла, поэтому его дефицит напрямую влияет на содержание этого пигмента.
Дефицит серы вызывает равномерное пожелтение молодых листьев, поскольку сера, в отличие от азота, малоподвижна в растении. Хлороз при недостатке серы часто сопровождается некротическими пятнами и уменьшением размера листьев. Сера необходима для синтеза аминокислот цистеина и метионина, входящих в состав многих белков, в том числе ферментов синтеза хлорофилла.
Переувлажнение почвы приводит к гипоксии корней, что нарушает их нормальное функционирование и поглощение питательных веществ. В результате развивается хлороз, часто начинающийся с нижних листьев и имеющий неравномерный, пятнистый характер. При длительном переувлажнении хлороз может охватить все растение.
Недостаток азота проявляется в виде равномерного пожелтения старых листьев, начиная с их кончиков и краев, постепенно распространяющегося на всю листовую пластинку. Молодые листья длительное время остаются зелёными, поскольку азот — мобильный элемент, и растение перераспределяет его из старых тканей в молодые. Механизм развития азотного хлороза связан с тем, что азот входит в состав хлорофилла, а при его дефиците нарушается синтез этого пигмента.
Дефицит железа вызывает характерный межжилковый хлороз молодых листьев — пожелтение листовой пластинки при сохранении зелёной окраски жилок, создающее эффект «зелёной сетки на жёлтом фоне». Этот тип хлороза начинается с верхушки растения, поскольку железо — малоподвижный элемент в растении. Причина железодефицитного хлороза — нарушение синтеза хлорофилла, так как железо необходимо для работы ферментов, участвующих в его синтезе, а также входит в состав железосодержащих белков электрон-транспортной цепи фотосинтеза.
Недостаток магния также проявляется в виде межжилкового хлороза, но, в отличие от железодефицитного, начинается со старых листьев. При магниевом хлорозе между жилками формируются жёлтые или даже белёсые участки, а сами жилки и прилегающие к ним ткани остаются зелёными. Магний — центральный структурный компонент молекулы хлорофилла, поэтому его дефицит напрямую влияет на содержание этого пигмента.
Дефицит серы вызывает равномерное пожелтение молодых листьев, поскольку сера, в отличие от азота, малоподвижна в растении. Хлороз при недостатке серы часто сопровождается некротическими пятнами и уменьшением размера листьев. Сера необходима для синтеза аминокислот цистеина и метионина, входящих в состав многих белков, в том числе ферментов синтеза хлорофилла.
Переувлажнение почвы приводит к гипоксии корней, что нарушает их нормальное функционирование и поглощение питательных веществ. В результате развивается хлороз, часто начинающийся с нижних листьев и имеющий неравномерный, пятнистый характер. При длительном переувлажнении хлороз может охватить все растение.
Основные типы хлорозов
Красная, пурпурная и фиолетовая окраска
Появление красной, пурпурной или фиолетовой окраски у растений, не имеющих ее в норме, обычно связано с накоплением антоцианов — водорастворимых пигментов из группы флавоноидов. Это явление, называемое антоцианозом, часто является индикатором различных стрессовых состояний.
Дефицит фосфора — одна из наиболее распространенных причин антоцианоза у многих сельскохозяйственных культур. При недостатке фосфора окраска проявляется сначала на нижней стороне старых листьев, затем распространяется на верхнюю сторону и стебли, придавая пурпурный или фиолетовый оттенок. Биохимический механизм связан с накоплением сахаров в тканях (из-за нарушения их метаболизма при дефиците фосфора) и последующей активацией генов, отвечающих за синтез антоцианов.
Низкие положительные температуры (особенно в сочетании с высокой освещённостью) вызывают антоцианоз у многих растений. Это защитная реакция, поскольку антоцианы поглощают избыточную световую энергию, которая не может быть использована для фотосинтеза из-за замедления биохимических процессов при низких температурах, и защищают фотосинтетический аппарат от фотоокисления. Температурный антоцианоз часто наблюдается весной у озимых культур или осенью у многих растений.
Дефицит азота также может вызывать покраснение листьев, особенно у некоторых овощных культур. Механизм связан с нарушением синтеза белков и накоплением углеводов, что активирует синтез антоцианов. В отличие от фосфорного антоцианоза, при азотном голодании обычно наблюдается и выраженный хлороз.
Засуха может вызывать покраснение листьев у многих растений. Это связано с нарушением транспирации и перегревом тканей, что приводит к окислительному стрессу. Антоцианы в этом случае выполняют функцию антиоксидантов, защищая клетки от повреждения активными формами кислорода.
Избыточная инсоляция, особенно с высокой долей ультрафиолетового излучения, стимулирует синтез антоцианов, защищающих внутренние ткани листа от повреждающего действия УФ-лучей. Этот тип антоцианоза часто наблюдается у растений высокогорий или в регионах с интенсивной солнечной радиацией.
Недостаток калия может проявляться в виде краевого покраснения листьев, часто сопровождающегося хлорозом и некрозом. Механизм связан с нарушением транспорта продуктов фотосинтеза, а также водного режима растения.
Важно отметить, что в некоторых случаях антоцианоз является не патологией, а нормальной онтогенетической реакцией растения на определенных стадиях развития или специфической особенностью сорта. Например, покраснение листьев у молодых всходов кукурузы при прохладной погоде или антоциановая окраска стеблей у некоторых сортов томатов.
Дефицит фосфора — одна из наиболее распространенных причин антоцианоза у многих сельскохозяйственных культур. При недостатке фосфора окраска проявляется сначала на нижней стороне старых листьев, затем распространяется на верхнюю сторону и стебли, придавая пурпурный или фиолетовый оттенок. Биохимический механизм связан с накоплением сахаров в тканях (из-за нарушения их метаболизма при дефиците фосфора) и последующей активацией генов, отвечающих за синтез антоцианов.
Низкие положительные температуры (особенно в сочетании с высокой освещённостью) вызывают антоцианоз у многих растений. Это защитная реакция, поскольку антоцианы поглощают избыточную световую энергию, которая не может быть использована для фотосинтеза из-за замедления биохимических процессов при низких температурах, и защищают фотосинтетический аппарат от фотоокисления. Температурный антоцианоз часто наблюдается весной у озимых культур или осенью у многих растений.
Дефицит азота также может вызывать покраснение листьев, особенно у некоторых овощных культур. Механизм связан с нарушением синтеза белков и накоплением углеводов, что активирует синтез антоцианов. В отличие от фосфорного антоцианоза, при азотном голодании обычно наблюдается и выраженный хлороз.
Засуха может вызывать покраснение листьев у многих растений. Это связано с нарушением транспирации и перегревом тканей, что приводит к окислительному стрессу. Антоцианы в этом случае выполняют функцию антиоксидантов, защищая клетки от повреждения активными формами кислорода.
Избыточная инсоляция, особенно с высокой долей ультрафиолетового излучения, стимулирует синтез антоцианов, защищающих внутренние ткани листа от повреждающего действия УФ-лучей. Этот тип антоцианоза часто наблюдается у растений высокогорий или в регионах с интенсивной солнечной радиацией.
Недостаток калия может проявляться в виде краевого покраснения листьев, часто сопровождающегося хлорозом и некрозом. Механизм связан с нарушением транспорта продуктов фотосинтеза, а также водного режима растения.
Важно отметить, что в некоторых случаях антоцианоз является не патологией, а нормальной онтогенетической реакцией растения на определенных стадиях развития или специфической особенностью сорта. Например, покраснение листьев у молодых всходов кукурузы при прохладной погоде или антоциановая окраска стеблей у некоторых сортов томатов.
Бронзовая и медно-коричневая окраска
Бронзовая или медно-коричневая окраска листьев часто указывает на окислительный стресс, вызванный различными факторами. Эта окраска обусловлена окислением клеточных компонентов, в первую очередь, липидов мембран, и накоплением продуктов их окисления.
Недостаток меди проявляется в виде хлороза молодых листьев, который сменяется бронзовой или медно-коричневой окраской. Листья могут закручиваться, а кончики — отмирать. Медь входит в состав многих ферментов, в том числе защищающих клетки от окислительного стресса. При дефиците меди активируются свободнорадикальные процессы, приводящие к перекисному окислению липидов и появлению бронзовой окраски.
Высокие концентрации озона в приземном слое воздуха (фотохимический смог) вызывают характерную бронзовую окраску на верхней стороне листьев, особенно у чувствительных культур, таких как табак, фасоль, картофель. Озон, проникая через устьица, взаимодействует с клеточными компонентами, вызывая окислительный стресс и повреждение мембран.
Перенос растений, выращенных в тени или теплице, к прямому солнечному свету или несвоевременное опрыскивание посевов могут вызывать солнечные ожоги, проявляющиеся в виде бронзовых пятен на листьях и плодах. Это связано с фотоокислением пигментов и клеточных структур под действием интенсивного света.
Недостаток меди проявляется в виде хлороза молодых листьев, который сменяется бронзовой или медно-коричневой окраской. Листья могут закручиваться, а кончики — отмирать. Медь входит в состав многих ферментов, в том числе защищающих клетки от окислительного стресса. При дефиците меди активируются свободнорадикальные процессы, приводящие к перекисному окислению липидов и появлению бронзовой окраски.
Высокие концентрации озона в приземном слое воздуха (фотохимический смог) вызывают характерную бронзовую окраску на верхней стороне листьев, особенно у чувствительных культур, таких как табак, фасоль, картофель. Озон, проникая через устьица, взаимодействует с клеточными компонентами, вызывая окислительный стресс и повреждение мембран.
Перенос растений, выращенных в тени или теплице, к прямому солнечному свету или несвоевременное опрыскивание посевов могут вызывать солнечные ожоги, проявляющиеся в виде бронзовых пятен на листьях и плодах. Это связано с фотоокислением пигментов и клеточных структур под действием интенсивного света.
Белая и серебристая окраска
Появление белых или серебристых участков на листьях может быть вызвано как физиологическими нарушениями, так и повреждением вредителями.
Град, сильный ветер с песком или пылью могут повреждать эпидермис (самую верхнюю тонкую плёнку) листа, в результате чего между эпидермисом и лежащим ниже слоем — мезофиллом — образуются воздушные полости, придающие ткани серебристый оттенок. Подобные повреждения часто выглядят как чёрточки или линии.
Мелкие крылатые вредители вроде трипсов высасывают содержимое клеток эпидермиса, после чего клетки заполняются воздухом и приобретают серебристый блеск. Характерным признаком повреждения трипсами являются чёрные точки — экскременты вредителей — на серебристом фоне.
Развитие мучнистой росы на поверхности листьев создаёт белый налет, состоящий из мицелия и спор грибов. При сильном развитии болезни белый налет может покрывать значительную часть растения.
У некоторых культур, например, у сои, может наблюдаться физиологическая пятнистость — появление белых или серебристых пятен на листьях, не связанное с патогенами или вредителями. Это генетически обусловленная особенность, проявляющаяся при определённых условиях выращивания.
Град, сильный ветер с песком или пылью могут повреждать эпидермис (самую верхнюю тонкую плёнку) листа, в результате чего между эпидермисом и лежащим ниже слоем — мезофиллом — образуются воздушные полости, придающие ткани серебристый оттенок. Подобные повреждения часто выглядят как чёрточки или линии.
Мелкие крылатые вредители вроде трипсов высасывают содержимое клеток эпидермиса, после чего клетки заполняются воздухом и приобретают серебристый блеск. Характерным признаком повреждения трипсами являются чёрные точки — экскременты вредителей — на серебристом фоне.
Развитие мучнистой росы на поверхности листьев создаёт белый налет, состоящий из мицелия и спор грибов. При сильном развитии болезни белый налет может покрывать значительную часть растения.
У некоторых культур, например, у сои, может наблюдаться физиологическая пятнистость — появление белых или серебристых пятен на листьях, не связанное с патогенами или вредителями. Это генетически обусловленная особенность, проявляющаяся при определённых условиях выращивания.
Мраморность и мозаичность
Многие вирусы растений вызывают характерные симптомы мозаики — чередование участков нормальной зелёной окраски с бледно-зелёными или жёлтыми. Вирусы нарушают функционирование хлоропластов в инфицированных клетках, что приводит к снижению содержания хлорофилла. Характер мозаики (размер и форма пятен, их расположение) зависит от конкретного вируса и вида растения-хозяина.
Химеры — растения, ткани которых имеют различный генотип — часто проявляют мраморность листьев. Это связано с тем, что клетки с различным генотипом по-разному синтезируют хлорофилл. Химерность может быть как естественной (спонтанные мутации), так и искусственно вызванной, например, применением мутагенов.
Дефицит цинка также может вызывать симптомы, напоминающие мозаику, — хлоротичные участки между жилками, часто в виде полос или пятен. При сильном дефиците листья мельчают и деформируются, что ещё больше усиливает эффект мозаичности.
Химеры — растения, ткани которых имеют различный генотип — часто проявляют мраморность листьев. Это связано с тем, что клетки с различным генотипом по-разному синтезируют хлорофилл. Химерность может быть как естественной (спонтанные мутации), так и искусственно вызванной, например, применением мутагенов.
Дефицит цинка также может вызывать симптомы, напоминающие мозаику, — хлоротичные участки между жилками, часто в виде полос или пятен. При сильном дефиците листья мельчают и деформируются, что ещё больше усиливает эффект мозаичности.
Тёмно-зелёная и насыщенно-зелёная окраска
Переизбыток азотных удобрений приводит к интенсивно-тёмной окраске листьев, увеличению их размера и усиленному вегетативному росту, часто в ущерб генеративному развитию. Растения с избытком азота более подвержены грибковым и бактериальным заболеваниям из-за формирования рыхлых тканей с тонкими клеточными стенками.
Интересно, что недостаток калия также может вызывать потемнение листьев, особенно у таких культур, как картофель и томаты. Это связано с накоплением растворимых азотистых соединений, которые не могут быть использованы для синтеза белка из-за нарушения метаболизма углеводов при дефиците калия.
Растения, находящиеся в условиях недостаточной освещённости, увеличивают содержание хлорофилла в листьях для более эффективного использования доступного света. Это приводит к более тёмной окраске листьев, особенно заметной при внезапном изменении условий освещения.
Для существ, не наделённых речью, растения довольно выразительны, не правда ли? Целая гамма сигналов… Специализированное программное обеспечение умеет «переводить» ценные сведения с растительного «языка» на человеческий, а наша команда профессионалов поможет вам расшифровать послание и не оставить его без ответа!
Интересно, что недостаток калия также может вызывать потемнение листьев, особенно у таких культур, как картофель и томаты. Это связано с накоплением растворимых азотистых соединений, которые не могут быть использованы для синтеза белка из-за нарушения метаболизма углеводов при дефиците калия.
Растения, находящиеся в условиях недостаточной освещённости, увеличивают содержание хлорофилла в листьях для более эффективного использования доступного света. Это приводит к более тёмной окраске листьев, особенно заметной при внезапном изменении условий освещения.
Для существ, не наделённых речью, растения довольно выразительны, не правда ли? Целая гамма сигналов… Специализированное программное обеспечение умеет «переводить» ценные сведения с растительного «языка» на человеческий, а наша команда профессионалов поможет вам расшифровать послание и не оставить его без ответа!
Растения подают сигналы, а вы их игнорируете — проверьте, что означает их цвет прямо сейчас!
Оставить заявку
Нажимая на кнопку, вы подтверждаете, что согласны с нашей Политикой обработки персональных данных
Понравилась эта статья?