Кратко: при дефиците азота (N) у растений запускаются метаболические и сигнальные реакции, которые перераспределяют ресурсы и изменяют ростовые программы. У A в ответ доминируют процессы угнетения побеговой ткани и мобилизации N из листьев (сокращение листовой массы), у B — включаются локальные и системные сигналы, стимулирующие разрастание корней (увеличение корневой системы). Ниже — причинно‑следственные связи по пунктам.
1) Ограничение синтеза белков и хлорофилла
- N входит в аминокислоты и хлорофилл; при дефиците уменьшаются скорость деления и расширения клеток в меристемах листьев, падает образование фотосинтетических пигментов → листовой рост и площадь снижаются.
- Одновременно активируется протеолиз и ремобилизация N из старых листьев в активно растущие органы → преждевременная листовая старость и опадение.
2) Гормональные изменения, ухудшающие рост листьев
- Низкий N снижает синтез цитокининов в корнях и их транспорт в побеги; это уменьшает стимуляцию деления клеток и удерживает рост побегов.
- Изменения в соотношении ауксин/цитокинин и повышение регуляции этилена способствуют индукции листосмерти и уменьшению листовой массы.
3) Сигнализация и реакция корней (почему у B корни разрастаются)
- Корневые системы имеют локальные датчики нитрата (например, NRT1.1) и систему системных пептидных сигналов (CEP → CEPD и др.). При низком N активируются сигнальные каскады, которые: повышают экспрессию нитраттранспортеров, стимулируют локально накопление ауксина в корнях и индукцию боковых корней и корневых волосков.
- Перераспределение углеводов и ресурсов в сторону корней (из‑за уменьшения роста побегов и системной регуляции) обеспечивает материальную базу для увеличения корневой массы.
4) Адаптивный смысл и видовое разнообразие ответов
- Увеличение корневой системы — стратегическая адаптация для повышения поглощения редкого N (поиск и освоение почвенных ресуров).
- Снижение листовой массы — экономия N: уменьшение потребности в N на поддержание большого листового аппарата и предоставление мобилизованного N для корней или семян. Разные виды/генотипы реализуют эти стратегии в разной степени (A — склонность к сокращению листьев, B — активный корнеформирующий ответ).
Вывод: дефицит N прямо ограничивает биосинтез белков и хлорофилла и через гормонально‑сигнальные пути вызывает у A уменьшение листьев (ремобилизация N и снижение клеточного деления), а у B — стимулирует корневой рост (локальные N‑сенсоры, системные пептидные сигналы, накопление ауксина и перераспределение углеводов), что является адаптацией к поиску и поглощению азота.