Симбиоз с микроорганизмами — основа жизни растений - Фаня Юрьевна Гельцер

устойчивость к вирусам и микозам, что обеспечивает повышение продуктивности. Обратный процесс происходит при культивировании горного картофеля на равнине, где с уменьшением микотрофности через 1-2 года снижаются и устойчивость к заболеваниям, и продуктивность, и вкус картофеля. Затормозить этот процесс пока можно только применением сильных ростовых препаратов с микроэлементами.

Изложенные наблюдения дают возможность предположить, что из трех взаимосвязанных между собой основных показателей нового ценного сорта, таких, как устойчивость к патогенам, высокая продуктивность и сильная микотрофность, первенствующее значение принадлежит степени микотрофности.

Для поддержания главенствующего фактора при создании новых сортов зерновых культур нужно изучить приемы, вызывающие усиление микотрофности в процессе выведения сорта, в том числе и скрещивание с сильно микотрофными растениями.

До сих пор государственная комиссия, утверждая новый сорт любой культуры, не применяет оценки его микотрофности, поскольку значение этого показателя еще не признано наукой в полной мере. В дальнейшем необходимо в университетах и сельскохозяйственных институтах включать курс изучения микотрофности растений на кафедрах ботаники и селекции.

Кроме описанных выше биологических методов воздействия на растения путем значительного увеличения активности их симбионтных грибов, способствующих повышению иммунитета культур, была установлена возможность подобного воздействия путем применения химических препаратов. Из них первое место занимают микроэлементы, поскольку работы многих исследователей показали их влияние на процесс фотосинтеза растений и устойчивость культур к патогенам. Так, по сообщению Ф. Е. Маленева (1956), применение меди повышает устойчивость картофеля к фитофторе, а меди и бора — к бактериозам, обыкновенной и черной парше. Н. Н. Каргаполовой (1956) было установлено, что клубни картофеля, обработанные микроэлементами, обладали мощной корневой системой, что обычно связано с повышенной микотрофностью. Как уже изложено в главе 4 настоящего труда, наши опыты по выяснению действия микроэлементов показали, что они обычно на 1 балл повышают микотрофность культур, обработанных гормональными препаратами.

Второе место в борьбе с патогенами, очевидно, занимают окислительные ферменты, усиленная деятельность которых отмечена у иммунных сортов, зараженных патогенами (Рубин, 1971). Эти ферменты могут способствовать разложению ослабленных или мертвых патогенов в клетках растений. Участие самого растения в этом процессе определяется повышенным снабжением эндофитов продуктами фотосинтеза для обеспечения их питания и снабжения нужной им энергией, значение которой отмечено в работах по иммунитету.

Сочетание деятельности двух организмов — растительного и микробного происхождения — обеспечивает усиление иммунной системы у растений, которая необходима для устойчивости растительного мира. Случаи нарушения этой устойчивости при возделывании сельскохозяйственных культур нужно отнести за счет недостаточной изученности природных законов.

Ученые, которые не учитывают участия микробного синтеза в создании иммунитета растений, тщательными исследованиями обменных реакций у иммунных и неиммунных сортов, инфицируя их патогенами, многократно пытались установить различный характер защитных свойств растений. Мы приведем некоторые результаты, полученные коллективом сотрудников биологической и физиологической кафедр МГУ и обобщенные Б. А. Рубиным в 1971 г. Он отметил важность установления источника увеличения энергии, которая в большей мере вырабатывается в инфицированных клетках иммунных растений по сравнению с неиммунными. Б. А. Рубин считал, что увеличение энергетических возможностей у иммунных сортов связано с процессом фотосинтеза, что, однако, не объясняет причину снижения энергии у неиммунных сортов. Он подчеркнул, что отличительной особенностью иммунных сортов растений является создание более устойчивой окислительной системы: «Нам впервые удалось показать, что этим источником (энергии) является индуцируемое инфекцией усиление окислительного обмена, материальным фундаментом которого служит новообразование — синтез дополнительных количеств ферментативного белка. Наиболее отчетливо это установлено на примере пероксидазы и полифенолоксидазы — ферментов, занимающих ключевые позиции в окислительном обмене растительной клетки» (Рубин, 1971, с. 49). Осталось только определить, кто синтезирует указанные дополнительные ферменты, так как наличие последних в растениях еще не доказывает, что их синтезируют сами растения, как это было уже доказано (см. главу 4) по отношению к гормональным веществам, липидам, витаминам и другим биологически активным веществам. Способность микроорганизмов синтезировать ферменты не вызывала сомнения с начала развития микробиологии как науки, если же предположить их синтез растениями, остается неясным, почему ими снабжаются только иммунные растения.

Большой квалифицированный коллектив научных работников, игнорирующий реальную действительность — симбиотрофность существования растительного мира, не смог внести полную ясность в решение вопроса о причинах существующего биологического различия между иммунными и неиммунными сортами различных культур. Теперь, когда разработана методика выделения чистых культур симбионтных грибов, можно установить, какие биологически активные вещества синтезируют эндофиты, способные оказать сопротивление паразитам.

Нельзя закончить главу об иммунитете растений, не упомянув о фитоалексинах, которым приписывают защитные свойства растений. По мнению ученых, эти соединения возникают в культурах в качестве ответной реакции на внедрение в организм вредителей. При ознакомлении со многими работами о фитоалексинах, включая работу Б. Дж. Деверолла (1980), мы можем установить полное игнорирование авторами этих работ наличия симбионтных грибов во всех растениях. Независимо от любой оценки значения симбиотрофного существования растений нельзя обойти молчанием возможности взаимодействия внедрившихся патогенных микроорганизмов с живыми симбионтнымн грибами или продуктами их жизнедеятельности внутри самого растения. Трудно обвинить этих авторов в незнании самого факта существования симбионтных грибов в растениях, так как все они могли быть знакомы с классическим учебником А. А. Ячевского «Основы микологии» (1933), в котором имеются глава о симбиозе и самый большой для того времени список микотрофных растений.

Не вызывает сомнений, что разработанная методика обнаружения фитоалексинов внутри зараженных растений при действии диэтилового эфира и смеси хлороформа с метиловым спиртом (Метлицкий и др., 1972) позволяет выделять только незначительное количество веществ из продуктов синтеза симбионтных грибов, поскольку полностью их можно выделить только с 60-70% этиловым спиртом. При слабой концентрации продуктов синтеза эндофитов они не могут противостоять развитию патогена. Подобное высказывание мы находим в книге Б. Дж. Деверолла (1980), где он приводит данные, что корни восприимчивых растений (по–нашему, слабо микотрофных) стимулируют инфекцию, а корни устойчивых растений (сильно микотрофных) подавляют прорастание спор патогенов.

Выводы

1. При рассмотрении растений в качестве автотрофных организмов считалось, что для выявления природы их иммунитета, затруднено создание единой физиологической или биологической концепции. При учете их симбиотрофного существования с эндофитами возникла возможность установить» что применение любых биологических, химических и селекционных приемов воздействия па растение, способствующих усилению иммунитета, всегда сопровождается значительным повышением их микотрофности.

2. Обнаружение единой реакции, неизменно сопровождающей повышение иммунитета при самых разнообразных способах воздействия на растение, с определенностью свидетельствует о ведущем значении грибного симбиоза в создании защитных свойств для всех культур.

3. Ухудшение условий выращивания устойчивых сельскохозяйственных культур приводит к снижению в потомстве микотрофности и устойчивости к патогенам. Эффективным приемом восстановления иммунных свойств растений служит обработка их семян или клубней перед посевом активными гормональными препаратами с микроэлементами. В элитных посевах такая обработка предохраняет сорт от вырождения.

4. Надежным приемом для повышения