ХИМИЧЕСКИИ СОСТАВ КУТИКУЛЫ КАК РЕГУЛЯТОРА ГАЗОВОГО ОБМЕНА ПЛОДОВ

Кутикула имеет большое значение, так как является барьером для поступления кислорода внутрь плодов и выделения из них углекислого газа, создавая определенный газовый режим внутри плодов.

В настоящем сообщении приводятся полученные нами данные

о              составе кутикулы у двух отечественных сортов — Антоновка н Славянка, различающихся по лежкости и по устойчивости к физиологическим заболеваниям.

Для отделения кутикулы от эпидермиса кожуру яблок заливали щавелевокислым аммонием pH 4,0 и оставляли на 48 час. при 37° С. Затем тщательно отмывали водой в течение суток и высушивали иа воздухе. Влажность воздушно-сухого материала

5. 7%, Обработанная таким образом кожура состояла из кутикулы и небольшого слоя эпидермальных клеток (рис. 4). Высушенную кутикулу фракционировали по следующей схеме:

   ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ КУТИКУЛЫ ЯБЛОК

Первую экстракцию проводили петролейным эфиром (температура кипения 50—70° С) для удаления восковых веществ в аппаратах Сокслета в течение 10 час.

15 Биохимические основы защиты растений

дый воск выпадал в осадок, а мягкий оставался растворенным в ацетоне. Твердый воск отфильтровывали, а после отгона растворителя с током азота получали осадок мягкого воска. Фракция урсоловой кислоты была получена при экстракции освобожденной от восков кожуры серпым эфиром. Экстракцию проводили в аппаратах Сокслета в течение 8 — 10 час. Эфир отгоняли с током азота, и полученный осадок считали неочищенной урсоловой

Ряс. 1. Кутикула и эппдермис яблок после обработки щавелевокислым аммонием 1 — воск; 2 — кутикула; 3 — эпидермис

кислотой. Освобожденную от восков и урсоловой кислоты кутикулу кипятили 2 час. с 0,5 н. спиртовой КОН. После, омыления щелочной раствор отфильтровывали, фильтрат разбавляли водой в 7—10 раз и дважды промывали в делительной воронке серным эфиром. Водный раствор отделяли от эфира и подкисляла соляной кислотой до полного осаждения высших жирных кислот. Выпавший осадок отфильтровывали и экстрагировали серным эфиром. Осадок, полученный после отгона эфира с током азота, считали фракцией кутина [10, 11].

Полученные описанным способом препараты восков, урсоловой кислоты и кутина были охарактеризованы по некоторым химическим константам, представленным ниже.

Как показывают данные, в твердом воске преобладают углеводороды и высшие жирные кислоты. Сравнительно низкая величина нодного числа свидетельствует о том, что воск состоит преимущественно из насыщенных кислот, таких, как стеариновая и пальмитиновая (температура плавления 65 — 71.1'). В мягком воске содержание свободных кислот значительно выше, чем в твердом: кислотное число в мягком воске Антоновки вдвое, а в воске Славянки втрое выше, чем в твердим. В мягком воске количество ненасыщенных соединении заметно выше, чем в твердом — йодное число этого воска в 6 раз больше, чем твердого. Кутпн также состоит из ненасыщенных и свободных кислот, одиако ненасыщенных соединении в нем меньше, чем в мягком воске. Твердый н мягкий воск из кутикулы Антоновки отличается также по величине числа омыления, тогда как у Славянки этого различия не обнаружено. Полученная нами фракция урсоловой кислоты имела температуру плавления 240—250° С. При однократной перекристаллизации из ацетона она поднялась до 260° С. Дальнейшую очистку мы не проводили, но можно полагать, что многократная перекристаллизация позволит получить чистую урсоловую кислоту с температурой плавления 285° С.

Полученные данные свидетельствуют о том, что состав твердого воска в кутикуле обоих сортов довольно близок, но состав мягкого воска заметно отличается. Так, в мягком воске Славянки на 20—25% больше эфиросвязанных и свободных кислот, чем у Антоновки.

Выделенные нами четыре фракции составляют в сумме около половпны всей кутикулы. Остальное приходится на целлюлозу, пектиновые и другие вещества (табл. 2).

Из данных табл. 2 следует, что основным компонентом кутикулы яблок является урсоловая кислота — 40% у Антоновки п 30% у Славянки. Кутин составляет соответственно 30 и 22%, твердый воск—14 и 23%, мягкий воск 18 н 22%. Из кутикулы Славянки было выделено твердого воска больше, чем из кутикулы Антоновки, в среднем на 40%, количество мягкого воска оказалось одинаковым у обоих сортов, тогда как содержание урсоло- воп кислоты на 20—30% выше в кутикуле Антоновки.

При хранении плодов содержание твердого воска практически не менялось, тогда как количество мягкого возрастало с октября по февраль на 50—60%. Несколько отличается динамика урсоловой кислоты в кутикуле обоих сортов: у Антоновки ее содержание не менялось, а у Славянки возросло на 20%.

Однако динамика кутикулообразующих веществ, выраженная в относительных единицах (мг/г), не отражает полностью всех изменений, так как толщина самой кутикулы может заметно отличаться у разных сортов. Согласно нашпм наблюдениям, кутикула Славянки в полтора раза толще, чем кутикула Антоновки.

Состав кутикулы у разных сортов яблок при хранении (в мг/г сухого веса)

Следовательно, единице веса у Славянки соответствует меньшая поверхность кутикулы, чем у Антоновки. Поэтому был произведен пересчет содержания восковых веществ и кутина на единицу поверхности плода (в мг на 100 см2). Данные приведены ниже.

Антоновка              Славянка

Твердый воск                            50,1              124,3

Мягкий воск                            101,7              153,7

Урсоловая кислота                            143              169,5

Кутин                             121,6              156,9

Сумма экстрагируемых веществ . .              416,4              605,7

Из приведенных данных следует, что на 100 см2 поверхности Славянки приходится в 2,5 раза больше твердого воска, в 1,5 раза больше мягкого воска, в 1,2 раза больше кутина и урсоловой кислоты. Таким образом, восковой покров Славянки оказывается более плотным, чем тот же покров у Антоновки.

Несомненно, что толщина воскового покрова оказывает заметное влияние на интенсивность газового обмена плодов, в первую очередь дыхательного газообмена. Действительно, имеющиеся в литературе данные показывают, что интенсивность дыхания Славянки меньше интенсивности дыхания Антоновки [13—14].

Нарушение целостности или уменьшение толщины кутикулы у плодов одного сорта приводит к более свободному доступу кислорода, вызывая усиление некомпенсированного окисления. Это в свою очередь влечет за собой развитие физиологических заболеваний.

Согласно нашим данным, кутикула побуревших яолок значительно беднее воеками, чем кутикула здоровых. Ниже приведен состав кутикул здоровых и побуревших яблок Антоновка (в лег/г сухого веса).

Здоровая Побуревшая

Твердый воск                            20,0              14,5

Мягкий воск                            63,0              46,5

Урсоловая кислота                            114              79

Кутин                             152              166

Сумма экстрагируемых веществ . .              349              306

Сравнительное изучение толщины и состава кутикулы у различающихся по устойчивости к физиологическим заболеваниям плодов позволит выяснить роль поверхностпых тканей в развитии этих заболеваний. Полученные нами для двух сортов данные подтверждают паше предположение о большей устойчивости плодов с плотной кутикулой.