Симбиоз с микроорганизмами — основа жизни растений - Фаня Юрьевна Гельцер

начал в симбиотрофном существовании растительного мира. Подробно его учение изложено в III главе книги Л. Н. Хахиной «Проблемы симбиогенеза» (1979). Нужно присоединиться к утверждению этого автора, что К. С. Мережковский обладал «редким даром научного предвидения».

В 60‑х годах интересы довольно широкого круга ученых в нашей стране были сосредоточены на изучении различных химических препаратов, оказывающих стимулирующее влияние на образование белковых веществ, ДНК, РНК, углеводов, рост и продуктивность культур, неполегаемость зерновых. К таким препаратам относятся кинетин, гибберелловая кислота, гетероауксин, полифенол, хлорхолинхлорид, углекислый калий и многие другие соединения. Результаты этих исследований были доложены на конференции Прибалтийских республик по вопросам стимулирования растений, животных и микроорганизмов (лето 1969 г.) и опубликованы в книге «Стимуляторы роста организмов».

В результате рассмотрения докладов, посвященных растениям, становится очевидным, что никто из их авторов не учел наличия симбиотрофной природы изучаемых культур и необходимости воздействия на стимуляцию растений через повышение их микотрофности, которая обеспечивает биологически активными веществами корни и надземную часть растений. Нетрудно доказать, что положительное действие примененных препаратов определялось их влиянием на микотрофность данного растения, в чем авторы могли бы убедиться при микроскопическом изучении тонких корней после их мацерации. Большой интерес представляли доклады о стимулирующем действии различных витаминов, которое тоже определяется воздействием на симбионтные грибы растений.

Если уже сейчас не вызывает сомнений возможность значительного повышения продуктивности культур путем усиления их микотрофности, то можно рассчитывать, что дальнейшие исследования научных коллективов в указанном направлении обеспечат значительные сдвиги в практическом применении достижений этой науки.

Выводы

1. Изучение продуктов синтеза чистых культур эндофитов, выбеленных из корней растений, с достоверностью показало, что эндофиты образуют гормональные вещества, эффективность которых определяется степенью микотрофности корней, из которых они были выделены. Изготовленные из них ростовые препараты, названные нами «симбионтами», стимулируют развитие корневых систем растений, повышают микотрофность и продуктивность культур. Этими препаратами можно обрабатывать семена и клубни перед посевом, опрыскивать всходы, намачивать черенки.

2. Применение гормональных препаратов в сочетании с одним из микроэлементов способствует повышению эффективности их действия. Хорошие условия роста обработанных препаратом культур являются обязательными для положительного действия ростовых препаратов.

3. Кроме гормональных веществ, эндофиты синтезируют в растениях витамины, ферменты, липиды и пигменты разного цвета, взамен чего они получают от растения продукты его фотосинтеза, которые служат для них пищей и источником энергии.

4. Уже перечисленные факторы, число которых при дальнейшем рассмотрении результатов наших исследований будет увеличено, определяют значимость симбиотрофного существования растительного мира и невозможность наличия в природе растений вне этого симбиоза.

5. Микробиологическая теория иммунитета растений

В современной медицине признано, что иммунная система человека и животных состоит из белых клеток крови двух типов — В и Т, защищающих организм от вирусов, патогенных бактерий и раковых образований. С возрастом человека клетки обоих типов ослабляют свое действие, что приводит к снижению иммунитета в старости (Курцмен и Гордон, 1982).

По отношению к растениям до последнего времени наукой не была разработана общая система их иммунитета, хотя и предлагались отдельные приемы воздействия на растение, способствующие повышению их невосприимчивости к различным патогенам. Ограничивающим фактором для разработки иммунной системы являлось ошибочное представление об автотрофности растительного мира, которое не учитывало его симбиотрофное существование с микроорганизмами, снабжающими растение такими мобильными продуктами, как гормональиые вещества, перемещающиеся по всему растению.

В трудах выдающегося ученого Н. И. Вавилова, для которого вопрос иммунитета растений был центральным на протяжении всей его научной деятельности, мы па шли только одно указание о симбиозе растений с эндофитами (Вавилов, 1964, с. 175): «Явление фагоцитоза у растений в случаях эндотрофной микоризы представляет большой интерес и заслуживает дальнейшего изучения, но пока, насколько нам известно, нет определенных данных о значительной роли фагоцитоза у растений в явлениях иммунитета». Основной причиной отсутствия общей системы иммунитета у растений Н. М. Вавилов (1964) считал не невозможность образования у них антител, а неспособность их передвижения в растительном организме в связи с отсутствием общего тока жидкости, подобно крови у животных. Такое предположение неправомочно не только для нашего времени, но и для первой четверти века, когда была доказана способность растений приходить на помощь каждому нанесенному ему повреждению при наличии близлежащего пучка тонких сосудов, по которому двигаются гормональные вещества, создающие защитную каллюсную ткань (Habcrlandt, 1922). Н. Г. Холодный (1939) в своем труде «Фитогормоны» подробно рассмотрел работы Г. Хаберланда и в результате своих исследовании по этому вопросу пришел к выводу, что каждый растительный организм и каждый его орган для нормального прохождения стадий в процессе развития нуждается в целом комплексе различных активных веществ, которыми его снабжает само растение. Формулировка Ф. Вента, что без ростовых веществ нет роста (Went, 1928), совпадает с выводом Н. Г. Холодного. В предыдущих главах мы показали, что все биологически активные вещества синтезируют эндофиты в корнях растения и снабжают ими надземные его части, что указывает на возможность их миграции внутри растения.

Ниже мы на экспериментальных данных постараемся доказать наличие иммунной системы у растений, для чего вначале нужно установить существование общих реакций растений на применение различных приемов, обеспечивающих повышение их иммунитета. Еще Н. И. Вавилов (1964) отметил, что сложность установления природы иммунитета у растений связана с невозможностью свести ее к единой физиологической или биологической причине.

Изучая в начале 60‑х годов лучшие сорта озимых пшениц советских селекционеров, такие, как Одесская 3 и 16, Безостная 1 селекции П. П. Лукьяненко, Мироновские 216 и 808 селекции В. Н. Ремесло, Киевская 839 и др., а также яровую пшеницу Барнаульская 32, которая в благоприятные годы давала урожай до 40 ц/га, мы (Гельцер, Коваль, 1965) установили в корнях этих сортов исключительно сильную микотрофность. Обильное развитие не только гиф грибов, но и многочисленных крупных везикул, часто грушевидной формы (рис. 31), указывало на активный симбиоз всех этих сортов пшениц с симбионтными грибами при их высшей оценке в 5 баллов. Наши четырехлетние исследования показали, что в каждом хорошем сорте пшеницы обеспечено прямое соотношение между тремя факторами: продуктивностью, устойчивостью к патогенам и интенсивной микотрофностью, из которых два первых были созданы путем применения различных селекционных приемов, тогда как третий, обнаруженный нами, — сильная микотрофность — появляется без специальных усилии авторов сортов и, очевидно, без их ведома. Они не проявили к этому явлению интереса даже тогда, когда ознакомились с опубликованными и присланными им результатами наших исследований микотрофности их сортов.

Рис. 31. Скопление везикул о