Снижение содержания белка в срезанных листьях происходит на фоне быстрой убыли в них РНК и снижения включения в нее метки (Wollgiehn, 1961; Osborne, 1962). При этом наиболее быстро метка перестает обнаруживаться в высокополимерных фракциях РНК, которые элюируются с колонки МАК после рРНК (Кулаева и др., 1967, 1971; Wolligiehn, 1967) и, по-видимому, наряду с другими РНК содержат иРНК. Исчезновение в них метки может происходить за счет торможения их синтеза или ускорения распада. В обоих случаях клетки срезанных листьев лишаются этих фракций, что должно приводить к нарушениям в их белоксинтезирующей системе. Указанные изменения в метаболизме РНК отличают старение срезанных листьев от их естественного старения на растении, так как старение листьев на растении хотя и сопровождается убылью содержания в листьях всех типов РНК, но при этом сохраняется способность к включению в них метки.
Можно предполагать, что указанные различия в метаболизме РНК листьев, стареющих на растении и в срезанном состоянии, определяют тот факт, что активация синтеза белка у листьев на растении может быть вызвана с помощью азотной подкормки, тогда как на срезанных листьях это не удается (Mothes, 1960).
Нарушения в метаболизме и структуре клеток срезанных листьев могут быть в значительной мере устранены с помощью цитокининов, которым, как и другим фитогормонам, принадлежит существенная роль в регуляции старения листьев.
Участие фитогормонов в регуляции старения листьев. В листьях растений найдены все известные в настоящее время типы фитогормонов: ауксины, гиббереллины и цитокинины. Кроме того, в листьях обнаружены такие природные ингибиторы роста, как абсцизовая кислота и этилен. Каждому возрастному состоянию листа соответствует, по-видимому, определенное соотношение этих регуляторных веществ.

Старение срезанных листьев травянистых растений существенно отличается от старения листьев на растении. Этот процесс следует рассматривать не как обычное старение, а как старение, сопровождающееся рядом нарушений в жизнедеятельности клеток листа, связанных с его изоляцией от других органов растения.
Изоляция листьев, с одной стороны, лишает их поступающих из корневой системы продуктов питания, которые включают в себя минеральные элементы, специфические и неспецифические продукты жизнедеятельности корней и вещества, исходно образованные в надземных органах, поступившие затем в корни и возвращающиеся в побеги в составе пасоки.
С другой стороны, изоляция изменяет условия оттока веществ из листьев, которые, как правило, оттекают у срезанных листьев в черешок и там накапливаются. При изоляции отдельных участков листа отток веществ из них еще более ограничен.
Приведенные примеры подтверждают представление о том, что убыль белка в срезанных листьях происходит наряду с существенными изменениями ферментативного состава клеток листа. Эти изменения могут, по-видимому, частично возникать за счет перехода в активное состояние существовавших в клетках ферментов, например, за счет выхода из сферозом ряда гидролитических ферментов (Balz, 1966), а частично происходить за счет их новообразования. Об этом говорят данные по подавлению развития активности в срезанных листьях овса РНКазы и фосфоэстераз в присутствии специфического ингибитора синтеза белка — циклогексимида (Udvardy et al., 1969).

По-видимому, при старении интактных листьев не накапливается бездействующих, не активных в синтезе белка рибосом, и снижение интенсивности синтеза белка происходит пропорционально уменьшению числа рибосом в клетках. Очевидно, что активация белкового синтеза старых листьев, например, при азотных подкормках, должна сопровождаться новообразованием этих структур.
В соответствии с разрушением рибосом при старении листьев снижается содержание в них рибосомальной РНК, а также тРНК и тех фракций РНК, которые содержат иРНК. Фракционирование РНК самыми различными способами показывает, что старение листьев сопровождается снижением содержания в них всех типов РНК (Кулаева и др., 1967; Woll-giehn, 1967).
На основании приведенных выше данных можно сделать вывод, что старение листьев сопровождается значительным снижением содержания в них РНК, которое распространяется на все ее фракции, и значительным снижением содержания белка. Это происходит как за счет уменьшения активности их синтеза, так и за счет усиления распада, что является результатом активации в клетках гидролитических ферментов.
Однако в ходе старения листьев на растении сохраняется способность их клеток к синтезу всех типов РНК. Точно так же не нарушается способность рибосом к синтезу белка, и его интенсивность ослабевается лишь за счет резкого снижения количества рибосом в клетке без нарушений функционирования оставшихся рибосом.
Сохранение способности клеток к синтезу всех типов РНК является условием быстрого восстановления интенсивного синтеза белка после представления стареющим листьям на растении азотной подкормки. Этим старение листьев на растении принципиально отличается от старения срезанных листьев, к рассмотрению которого мы переходим.

По-видимому, иначе обстоит дело со срезанными листьями. У изолированных листьев мы наблюдаем комплекс изменений, очень напоминающий старение интактных листьев, хотя скорость, а иногда последовательность дегенеративных процессов может несколько различаться. Изоляция листьев приводит к их быстрому пожелтению, сопровождающемуся распадом белка и РНК. Вместе с тем процессы оттока у изолированных листьев нарушены и благодаря этому в них происходит накопление свободных аминокислот и других растворимых продуктов деградации биополимеров. Однако, несмотря на то, что в данном случае пулы предшественников не только не истощаются, но, напротив, сильно увеличены, интенсивность синтеза белка и РНК неуклонно падает со временем после изоляции.
Сопоставление этих двух типов старения листьев показывает, что размер пулов предшественников вряд ли можно рассматривать как единственный фактор, определяющий скорость синтеза белка в стареющих листьях.
Определенный интерес представляет вопрос, происходит ли при старении листьев накапливание рибосом, не активных в синтезе белка. Мы попытались ответить на этот вопрос, изучая семядоли тыквы на разных стадиях их старения (Клячко и др., 1971). Семядоли тыквы после прорастания семян выносятся на поверхность почвы, растут и зеленеют, во многом напоминая обычные зеленые листья. При этом существенно, что они полностью желтеют и отмирают за сравнительно короткое время и благодаря этому удобны для изучения процесса старения. Мы определяли содержание суммарной РНК в семядолях н считали, что оно приблизительно коррелирует с содержанием в них рибосом. Расчет интенсивности включения 14С-лейцина в белковую фракцию на единицу содержания РНК показал, что эта величина в процессе старения не изменяется. Следовательно, снижение интенсивности синтеза белка при старении происходило только за счет резкого уменьшения размера белоксинтезирующего аппарата семядолей без изменения активности работы рибосом.

Изменение активности ферментов зависит не только от их содержания в клетке, но и в значительной мере от их локализации. Это было отчетливо продемонстрировано при изучении гидролитических ферментов. Значительная часть их может быть локализована в особых, ограниченных однослойной мембраной пузырьках — сферосомах, которые очень похожи на лизосомы животных. Другим вместилищем гидролаз служит вакуоль. Таким образом, старение листьев проявляется в ослаблении их основных жизненных функций и в значительных изменениях спектра активности содержащихся в их клетках ферментов. Это может происходить за счет изменений в интенсивности синтеза или распада ферментов, а также путем изменений их компартментации.
Убыль содержания белка и РНК в листьях — одно из ранних и основных проявлений их старения. В основе этого лежит, по-видимому, одновременное снижение синтетической активности листьев и активация в них гидролитических процессов.
Уменьшение интенсивности синтеза белка и РНК при старении листьев было показано в ряде работ, в которых измеряли скорость включения в белок и РНК меченых предшественников. И хотя вопрос о размере внутренних пулов предшественников в некоторых случаях затрудняет интерпретацию полученных данных, снижение синтетической активности при старении листьев не вызывает сомнений.
Почему снижается интенсивность синтеза белка в стареющих листьях и в какой мере обратим этот процесс? Листья, стареющие на растении, очень долго сохраняют способность к синтезу белка и РНК. Удаление остальной надземной массы и азотная подкормка приводят к восстановлению интенсивности синтеза белка и РНК даже у очень старых, пожелтевших листьев. Очевидно, ограничение скорости синтеза белка в стареющих интактных листьях определяется не каким-то необратимым нарушением в аппарате белкового синтеза, а оттоком растворимых соединений азота в более молодые части растения и возникающим за этот счет дефицитом в старых листьях предшественников для синтеза белка.