Radiorespirometric study of the utilization of exogenous sucrose, glucose and fructose by germinating apple pollen

Abstract

Pořadí intensity, s jakou prodýchávají pylové láčky testované cukry z 0,3 M roztoků, je sacharosa> glukosa> invertní cukr> fruktosa. Stejné pořadí je zaehováno na cukr-agarových mediích s výjimkou prvých dvou hodin inkubace, během kterých jsou sacharosa, glukosa a fruktosa prodýchávány téměř stejnou rychlostí. Během této doby se v prostředí fruktosy, stejně jako v kontrole bez cukru, nevytvořily pylové láčky, zatím za přitomnosti sacharosy dosahovaly délky až 450 µ. Jestliže byla použita pro radioaktivní cukry jako nosič sacharosa, byla fruktosa-¹⁴C prodýchávána až 12krát, glukosa-¹⁴C až 6krât intensivnëji neá sacharosa-¹⁴C. Za použití nosiče sacharosa+glukosa či sacharosa+fruktosa (molárni poměry 1:1), prodýchávaji pylové lácky sacharosu-¹⁴C pomaleji než příslušny monosaeharid a rovněž pomaleji než z prostředí samotnéé sacharosy. Jestliže byla nosičem sacharosy-¹⁴C glukosa nebo fruktosa, byla (v některých časových úsecíeh pokusu) produkce¹⁴CO₂ pylovými láckami několik desítek procent mohutnější než za použití nosiče sacharosového. Z prostředí invertního cukru je přednostně prodýchäväna fruktosa.

Je tedy kapacita pylových enzymových systémů začleňujících sledované cukry do jejich dýchacích cest pro fruktosu>glukosu> sacharosu, což je opačné pořadí než platí pro intensitu růstového účinku těchto cukrů a než jaké bylo zjištěno pro rychlost jejich prodýchávání, jestliže nebyly navzájem kombinovány. Ve specifickém růstovém efektu sacharosy nemůže tedy být primárním faktorem ani rychlost její absorpce, ani intensita jejího prodýcháváni. Rychlá utilisace samotné sacharosy je následkem intensivnějšího růstu v jejím prostředí. Získané výsledky dále ukazují, že sacharosa je využívána především cestou její inverse, při čemž je přednostně prodýchávána fruktosová složka.

Summary

The sequence of intensities with which pollen tubes utilize tested sugars from their 0.3 M solutions, is the following: sucrose >glucose >invert sugar > >fructose. The same sequence is maintained in sugar-agar media with the exception of the first two hours of incubation when sucrose, glucose and fructose are all utilized at a practically equal rate. During this period no pollen tubes were formed in the presence of fructose, in common with the sugar-free control, while in the presence of sucrose they reached a length of up to 450 µ. If sucrose was used as carrier for radioactive sugars, fructose-¹⁴C was utilized up to 12 times and glucose-¹⁴C as much as 6 times more actively than sucrose-¹⁴C. When sucrose + glucose or sucrose + fructose (in molar ratio 1 : 1) were used the pollen tubes utilized sucrose-¹⁴C at a slower rate than the corresponding monosaccharide and also at a slower rate than observed with sucrose alone. When glucose or fructose was used as carrier for sucrose-¹⁴C . the carbon dioxide-¹⁴C production by the pollen tubes was (during several time intervals of the experiment) several tens per cent higher than when sucrose served as carrier. Fructose is utilized preferentially from a medium with invert sugar.

It thus appears that the capacity of the pollen enzymic systems for incorporating the sugars tested into their respiratory pathways is as follows: fructose >glucose > sucrose, this sequence being the opposite to that found for the intensity of their growth effect and to that established for the rate of their utilization, unless present in combination. The specific growth effect of sucrose cannot thus be due primarily to the rate of its absorption or to the intensty of its utilization. The rapid rate of utilization of sucrose alone is due to the more intense growth in the presence of sucrose. The results obtained further suggest that sucrose is utilized above all via its inversion when the fructose component is respired preferentially.

Abstract

Сравнивая интенсивн ость, с какой исследуемые сахара (0,3 М раствор) иснользуюо тся пыльцевыми трубками для дыхания, можно составить следуюнщий ряд: сахароза > глюкоза > инвертированный сахар > фруктоза. Эта же последовательнос тъ наблюдаетсн также в случае применения сахаро-агаровых питательных сред, за исключением двух первых часов инкубации, когда сахароза, глюкоза и фруктоза иснользуютсн почтн с одинаковои скоростъю. В теченеие зтого времени в среде сс однои фруктозой, также как и в среде контролъной без сахара, пылъцевые трубки не образовалисъ, в то время как в среде, содержащей сахарозу, они достигали даже до 450 μ длины. Если в качестве носителя для радноактивНых сахаров использоваласъ сахароза, то фруктоза-С- используе тся для дыхания даже в 12 раз, глюкоза-С > в 6 раз интенсивнее, чем сахарозаС В случае применения в качестве носителя смеси сахароза + глюкоза или сахароза + фруктоза (молярное отношение 1 : 1), то и в зтом случае пыльцевые трубки иснолъуют сахарозу-С¹⁴ медленнее, чем соответствующий моносахарид, и также медленнее, чем в среде, содержащей одну сахарозу. Если носителем длн сахарозы-С¹⁴ служила глюкоза или фруктоза, то выделение С-¹⁴О₂ ныльцевыми трубками оыло на несколъко десятков процентов силънее, чем нри применении сахарозного носителя. В нрисутствии инвертированного сахара длн дыхания иснользуется, прежде всего, фруктоза.

Таким образом, сравнивая емкость энзиматических систем, включающих отдельпые исследованные сахара в нроцессе дыхания пыльцы, можно построить следующий ряд: фруктоза > глюкоза > сахароза. Следует отметить, что здесь имеет место совсем противоположная носледовательностъ, чем в случае интенсивности действия зтих сахаров на рост или в случае скорости их исполъзования длн дыхания если они не были взаимно комбиннрованы. Нозтому спенифическое действие сахарозы на рост не может бытъ, в нервую очередъ, обусловлено ни скоростью ее абсорбции, ни интенснвностъю ее иснользования в качестве дыхательного субстрата. Быстрое усвоение самой сахарозы является следствием более интенсивНого роста в ее нрисутствии.