Текст книги "Карлики рождают гигантов"
Автор книги: Владимир Крупин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 13 страниц)
На каждый гектар тратятся тысячи кубометров воды. Воды, которую неплохо было бы запасти на лето, на засушливое время года. Что дает промывка? Вот расчет. Содержание хлор-иона в слое от 0 до 60 сантиметров уменьшается в 3,7 раза, плотный остаток солей – в 1,25 раза.
Шабдар, посеянный в хлопчатник, приносит еще больший эффект без расхода воды. Содержание солей в пахотном слое снизилось после шабдара соответственно в 5,1 и 1,8 раза!
Николай Иванович Вавилов как-то сказал, что новой культурой следует считать и старую, забытую, когда она опять внедряется в производство.
Дефолианты сократят сроки уборки хлопчатника и откроют дорогу на поля традиционным культурам – персидскому клеверу, люцерне, памирской ржи, бобовым… Великолепные карлики вызовут эти культуры к новой жизни. На новой основе, на новых просторах. На больших площадях.
Пустое поле… Оно, занимающее в орошаемых районах несколько миллионов гектаров, станет вечнозеленым! И хотя мы будем снимать с него два урожая в год, оно не оскудеет.
…Но вернемся к дефолиантам.
Применить их на всех хлопковых плантациях – это значит ликвидировать хлопковый фронт. Это значит – получить за счет быстрейшего созревания худо-бедно 250 тысяч тонн дополнительного сырца – урожай целой хлопковой республики Каракалпакии. Это значит – сберечь народному хозяйству 120 миллионов рабочих дней. Рабочий день всей страны! Посмотрите в справочниках, сколько он стоит, что дает нам один только рабочий день Страны Советов!
Совмещенные профессии химикатов
Мы видели, что дефолианты неплохо освоили профессию хлопкоробов. Добавим только, что на хлопковой плантации они выступают также и в роли санитаров. И цианамид и другие препараты уничтожают микроорганизмы на поверхности коробочек и предохраняют их от загнивания и болезней.
Садовод – вторая профессия дефолианта. Саженцы плодовых деревьев в питомниках выкапывают обычно до листопада. Чтобы деревце поскорее «уснуло» (а во сне, как мы знаем, оно будет устойчивее к холодам), листья отрывают вручную. Операция трудоемкая, долгая и несовершенная. Но ее можно преспокойно доверить дефолиантам.
Управлять листопадом полезно и на взрослых деревьях.
Позднее опадение листьев иногда вредно сказывается на подготовке сада к перезимовке.
Пока живут листья, живут и побеги. Они продолжают расти, и, если неожиданно грянут морозы, молодые побеги погибают. Листья, пока они живы, продолжают испарять влагу, поступающую в растение из почвы. Они иссушают и почву и растение. А иссушенные растения хуже переносят зиму.
В саду дефолиант снова выступает в роли санитара. Розы на зиму укрывают. Но прежде с них надо оборвать листья. Если этого не сделать, весной вы увидите, что листья покрылись белым войлоком, – это болезнетворные грибы. Болезнь нужно уничтожать в зародыше. И осуществить необходимую профилактику поручают дефолиантам.
Повышение дозы дефолианта повышает и его квалификацию. Точнее, перед ним открываются новые перспективы применения. Дефолиант становится дессикантом, или высушивателем. Нет, не только на хлопковом поле! Сушка зерна, сушка семян, высушивание ботвы. Сфера применения дессикантов может стать весьма обширной. Примеры? Пожалуйста.
Ботва картофеля. Перед уборкой ее очень неплохо было бы высушить. Ботва мешает работе уборочных машин. Она служит рассадником фитофторы, гнили и других грибных и вирусных заболеваний. Дессикант настолько уменьшает ботву в объеме и весе (в 12 раз!), что сгребать ее и убирать с поля нет смысла.
Дессикация семенников. Известно, что сельскому хозяйству северных районов остро не хватает семян кормовых культур. Люпин, клевер, люцерна, вика в условиях Смоленщины или Белоруссии вызревают с трудом – мешают ненастье, дожди. А если и вызревают, то крайне неравномерно, что затрудняет механизацию уборки семян. Положение меняется с приходом дессикантов. Люпин, обработанный роданидом натрия, поспел на 34 дня скорее обычного. Собранное зерно не потребовалось даже сушить – оно имело кондиционную влажность: всего 16 процентов. А влажность у зерна на необработанных участках оставалась в 4 раза выше.
Много хлопот дождливой осенью хлеборобам доставляет сушка зерна. Прежде чем засыпать урожай на хранение, надо понизить влажность его до 16 процентов. Дессиканты в состоянии справиться и с этой работой. Предварительный опыты показали, что они понижают влажность зерна до нужного уровня прямо на корню. Вот хлоратхлорид кальция – новейшее оружие в арсенале химиков. Опрыснутая им пшеница поспевает на неделю-другую раньше, чем на контрольном поле. Химикат этот сушит зерно даже в дождливую погоду. Получить в руки такой рычаг управления урожаем – мечта каждого земледельца. В зонах избыточного увлажнения дессиканты могут стать неоценимыми помощниками в борьбе с потерями урожая.
Но если можно подсушить урожай на корню, если можно с помощью дефолиантов и дессикантов ускорить созревание семян позднеспелых культур, значит эти культуры можно будет двинуть в новые районы – на север и в горы. Мы увидим дефолианты в новых, быть может, неожиданных ролях. На кукурузных плантациях, на рисовых и ячменных полях, на посевах льна, хмеля, сахарной свеклы, проса…
Бешеный рис, или о пользе болезней
По рисовым полям Японии, Тайваня, Филиппин кочует странная болезнь. Стебли некоторых растений невероятно вытягиваются, слабеют, а затем гибнут. Болезнь иногда охватывает целые плантации, и крестьяне остаются без урожая. «Баканае» (бешеный рис), или «болезнь дурных побегов». Так называют это бедствие в Японии.
Удивительное явление это не прошло мимо внимания науки, и тридцать лет назад японский фитопатолог Куросава установил причину странной болезни. Ее вызывал фузариевый грибок гибберелла фуйкурои. Открытие ученых помогло рисоводам найти и средства борьбы с «болезнью дурных побегов».
А самих ученых взволновал совсем другой вопрос: нельзя ли использовать заболевание одного на пользу другим растениям? Если гибберелла вызывает невероятный рост риса, то почему нельзя предположить, что она так же подействует, скажем, на табак? За предположением последовали опыты.
Через десять лет профессор Ябута и его сотрудники из выделений грибка получили в химически чистом виде вещество, которое было названо гиббереллином. Вещество это обладает поразительно высокой активностью. Уже при разведении одной его части на миллион частей воды оно приобретает свойство стимулировать рост риса, пшеницы, ячменя, табака и многих других растений.
Ученые заинтересовались этим явлением. Было установлено, что в выделениях грибка имеются три гиббереллина – A-один, А-два, A-три. Последний из них оказался наиболее активным и известен еще под названием гибберелловой кислоты.
Из-за сложности строения гиббереллины в химических лабораториях получить пока еще нельзя. Поэтому несколько лет тому назад был разработан биологический способ их извлечения. Он похож на метод получения пенициллина.
Грибок разводится на питательной среде, содержащей минеральные соли и сахар, а через несколько дней, в течение которых идет рост, из питательного раствора получают гиббереллины.
Исследования, произведенные главным образом в Японии, Соединенных Штатах Америки и Англии, показали, что при опрыскивании растений слабыми растворами гиббереллинов и даже при нанесении отдельных капель раствора на листья или верхушку стеблей резко ускоряется рост различных однолетних и многолетних культур.
Особенно заметно усиливается рост карликовых растений, кукурузы, гороха и других однолетников. Они начинают быстро вытягиваться и догоняют нормальные экземпляры. У многолетних же древесных пород не только усиливается рост обычных сеянцев, но в известной степени заменяется действие стратификации, то есть зимнего выдерживания плодов и семян при пониженных температурах.
Особенно широкий размах исследование гиббереллинов получило с 1956 года. Тогда было установлено, что гиббереллины вызывают зацветание многих растений в тех условиях, при которых они обычно не цветут. Впервые такие факты были установлены профессором Лангом в Калифорнии, а затем профессором Хардером и Бюнзовом в Геттингене, профессором Лона в Италии и другими учеными.
В Институте физиологии растений Академии наук СССР также проводились опыты по влиянию гиббереллинов на рост и цветение растительных организмов.
Все эти опыты, поставленные в разных странах и с различными видами растений, привели к совершенно одинаковым результатам.
Известно, что растения, обычно не цветущие в условиях короткого десяти-двенадцатичасового дня, остаются в фазе розетки или компактного куста. Однако, как показали опыты, такие растения под влиянием гиббереллинов успешно образуют стебли, цветы и плоды и при коротком дне.
Это было проверено на белене однолетней, смолевке, бриофиллуме, бородавнике, рудбекии, лесном табаке и других культурах. Иначе говоря, оказалось, что эти растения ведут себя так же, как если бы они находились в условиях длинного дня, дополнительно получая ежедневно шесть-восемь часов солнечного света. Таким образом, гиббереллин служит как бы заменителем действия длинного дня.
Не менее интересно влияние гиббереллинов на сеянцы двухлетних культур в первом году их жизни и на озимые формы, высеянные весной.
Известно, что сеянцы двухлетников в первом году жизни образуют корнеплоды с розеткой листьев или кочаны, как у капусты. Они приобретают способность к образованию стеблей, цветению и плодоношению только после яровизации. Так называют достаточно длительное воздействие холодной температурой, которую в естественной обстановке растения испытывают в течение зимы.
Обработка сеянцев-двухлетников гиббереллином приводит к тому, что они в первом году жизни могут образовать стебли, цвести, плодоносить и без яровизации. Так было в опытах с беленой двухлетней, морковью, капустой, репой, свеклой, брюквой и петрушкой. При этом рост семенных стеблей идет очень быстро. Иногда их высота достигает необычных размеров, как это наблюдалось у капусты.
Интересные результаты дали опыты М. Чайлахяна. Под влиянием гиббереллинов растения озимого рапса в условиях, исключающих воздействие пониженных температур, образовали стебли, цвели и плодоносили. В этом случае для сеянцев-двухлетников и озимых гиббереллин выступает уже в качестве как бы заменителя холода.
Иначе говоря, чего бы не хватало растениям – света или пониженной температуры, гиббереллин возмещает эту недостачу и создает условия для образования стеблей, цветков и плодов.
Так выяснилось, что с помощью гиббереллинов достигается яровизация и химическая стимуляция цветения растений.
Нужно, однако, отметить, что не у всех растений гиббереллины стимулируют цветение. Например, растения, не образующие цветков в условиях летнего длинного шестнадцати-восемнадцатичасового дня, даже обработанные гиббереллинами, так и остаются в вегетативном состоянии, хотя и дают большой скачок в росте. К этим растениям относятся табак «мамонт», соя, перилла, дурнишник и другие. Специально проведенные опыты показали, что для их цветения необходимы не гиббереллины, а какие-то другие вещества гормонального характера.
Применение гиббереллинов тесным образом связано с условиями корневого и светового питания, так как, образно выражаясь, они «повышают аппетит» растений. Сеянцы томатов, которые получали ежедневно только десятичасовую дозу света и находились на сравнительно бедной почве, под влиянием гиббереллина значительно вытянулись. При этом они имели несколько истощенный вид.
С другой стороны, выявляются большие потенциальные возможности роста растений, ранее остававшиеся неизвестными. Табак сорта «мамонт», который находился в условиях длинного дня и получал систематическую подкормку минеральными веществами, под влиянием гиббереллина достиг необыкновенно большой высоты.
Помимо влияния на рост и цветение растений, гиббереллины вызывают также ускорение прорастания семян, образование боковых ветвей и побегов, увеличение числа завязавшихся плодов, а также изменяют содержание таких веществ, как, например, белки, сахарá, алкалоиды.
По своему химическому строению и характеру действия на рост, развитие и обмен веществ у растений гиббереллины резко отличаются от ауксинов, известных синтетических ростовых препаратов, и представляют собой особую группу физиологически активных веществ.
Возникает вопрос: гиббереллины – это продукты только обмена фузариевого грибка, половой стадией которого является гибберелла, или они встречаются и у других растительных организмов?
Изыскания показали, что незрелые плоды и семена многих растений содержат вещества, подобные гиббереллину. В семенах фасоли и плодах дикого огурца этих веществ оказалось так много, что с помощью вытяжек из них удалось достичь почти такой же стимуляции роста и цветения растений, какая вызывается химически чистыми гиббереллинами. А совсем недавно уже совершенно точно было установлено, что в семенах фасоли декоративной содержится такой же гиббереллин, как и в выделениях грибка.
Изучение влияния гиббереллинов на растения проводилось советскими исследователями сначала на препаратах, изготовленных в Японии, США и в Англии.
В 1957 году Институт физиологии растений получил для опыта всего ½ грамма импортного гиббереллина. Но уже через два года был создан отечественный препарат. Профессор Н. А. Красильников и его сотрудники получили его из выделений грибка, взятого с пораженной виноградной лозы. Сравнительное испытание показало, что его активность соответствует активности гиббереллина, полученного в США. Растения рудбекии после полуторамесячной обработки отечественными и зарубежными препаратами (ежедневно по одной капле) в одинаковые сроки образовали высокие стебли и зацвели.
Теперь есть основания считать, что гиббереллины – продукт жизнедеятельности не только фузариевых грибков, но и некоторых других микроорганизмов.
Поразительное действие гиббереллинов на рост и цветение растений делает весьма перспективным их использование в практических целях. Уже предприняты многочисленные попытки использовать эти замечательные вещества для повышения урожайности различных сельскохозяйственных культур. В таком случае применяют, конечно, не метод ежедневного нанесения отдельных капель на растения, а способ опрыскивания их очень слабыми растворами. С этой целью кристаллический порошок гиббереллина растворяют в очень небольшом количестве спирта. Потом раствор разбавляют водой с таким расчетом, чтобы на миллион частей воды пришлось от одной до ста частей вещества (в зависимости от культуры). Опрыскивание проводится несколько раз с недельными интервалами.
Уже сейчас можно сказать, что при уточнении сроков и дозировки гиббереллины успешно можно применить в цветоводстве и овощеводстве.
Весьма заманчивы перспективы использования гиббереллинов для технических и прядильных культур, при выращивании кормовых трав и растений, идущих на силос, в лесном деле.
Конечно, внедрению новых препаратов в практику растениеводства должна предшествовать большая предварительная работа.
Открытие гиббереллинов и бурное развитие исследований, связанных с их физиологической ролью в жизненных процессах растительных организмов, изыскание новых активно действующих веществ, испытание влияния гиббереллинов на сельскохозяйственные культуры – все это свидетельствует о том, что в науке о жизни растений начался новый этап.
Активное действие советского гиббереллина проверено многочисленными опытами. Результаты их говорят о высокой эффективности нового ростового вещества. Обработанные им растения гороха, например, уже через 10–12 дней почти в 2 раза обгоняли в росте контрольные экземпляры и на 60 процентов увеличивали урожай зерна. Под действием гиббереллина примерно в 4 раза повышался урожай томатов в теплице, почти удваивался урожай укропа, салата, петрушки и других зеленых культур. Табак, опрыснутый раствором гиббереллина, в 2 раза увеличивал рост, зато содержание никотина в листьях снижалось. Удлинялись волокна хлопка и конопли. На 20 процентов увеличивался урожай зеленой массы клевера, на 14 процентов – вес початков кукурузы. Сирень и многие декоративные растения ускоряли рост примерно в 5 раз! Такие результаты достигаются ультрамикроскопическими дозами.
Нет сомнения, что гиббереллины, как и другие стимуляторы, в руках человека явятся новым могучим средством управления ростом и развитием растений.
Могучие гаммы
Выяснение химического состава и структурного строения гиббереллина показало, что он представляет собой органическую кислоту (точнее, девять довольно похожих кислот). Наиболее активным оказался гиббереллин А3. Его формула: C12H22O6.
Каков механизм его воздействия?
Шестилетние исследования физиологии и биохимии его показали, что он относится к новому классу растительных гормонов. По своему действию он близок к ауксинам. Факты говорят о взаимодействии гиббереллина с другими метаболитами (участниками обмена веществ в растении) – витаминами, минеральными соединениями и стимуляторами.
Гиббереллин тоже подстегивает рост. Если обработать им верхушечные почки «глухих побегов» чая (боковые ветви, находящиеся в состоянии покоя), они просыпаются и быстро растут. Это позволяет в летнее время получить прибавку урожая зеленого листа в пределах 10–20 процентов.
В объяснениях механизма действия гиббереллина ученые разделились на два лагеря. Одни предполагают, что сам гиббереллин на растение не действует. Он только повышает уровень природных ауксинов, а уже они вызывают ростовые реакции. Иными словами, палочка-погонялочка попадает в руки погонщика, которым в данном случае становится гиббереллин. Ее удар настолько силен, что она заставляет организм «подскочить» в росте.
Поступая в растение, гиббереллин подавляет вещества, разрушающие ауксин. Ауксины благодаря этому накапливаются и выступают в своей обычной роли регуляторов ростовых процессов.
Доказательством против этой теории обычно выдвигаются эксперименты, показывающие, что при подавлении природных ростовых гормонов антиауксином гиббереллин все равно вызывает интенсивное растяжение отрезков стеблей гороха. Поэтому связывать ауксин и гиббереллин в один гормональный комплекс нельзя. Можно лишь предположить, что гиббереллин и ауксин включаются в процесс регулировки такой сложной реакции, как растяжение ткани, и последовательно выключаются из него.
Итак, вопрос о механизме действия гиббереллина оказался спорным уже на самом первом этапе своей разработки. Неясно, участвует ли ауксин в том сложном ростовом эффекте, который вызывается гиббереллином. На этот вопрос попытался экспериментально ответить Н. П. Кеффорд. Он поставил серию опытов с проростками риса. Рис как объект был выбран не случайно. Дело в том, что проростки риса содержат ауксиноксидазу. Ауксиноксидаза – фермент, регулирующий уровень ауксина в тканях.
Если активировать этот фермент, ауксины будут разрушаться и рост проростков замедлится. Если подавить активность этого фермента, то уровень ауксинов, наоборот, возрастет и рост проростков усилится. Таким образом, искусственно меняя уровень ауксинов в тканях и вводя затем гиббереллин, можно проследить действие последнего на различном ауксиновом фоне. Погружая проростки риса в воду и тем самым затрудняя доступ кислорода, Кеффорд подавлял деятельность ауксиноксидазы. Ауксин накоплялся, вызывал вытягивание проростков, а введенный в воду гиббереллин в значительной мере усиливал этот процесс. Если же антиауксин – парахлорфеноксимасляная кислота – подавлял ауксины в проростках, гиббереллин все-таки усиливал рост, но это усиление было очень незначительно.
Кеффорд делает следующий вывод из своих экспериментов: путь действия гиббереллина лежит через ауксиново-ингибиторный обмен. Эта серия опытов поддерживает ауксиновый путь действия гиббереллина.
И все же механизм действия гиббереллина на растение еще далеко не раскрыт. Каким образом он так энергично вытягивает ткани?
Конопля, обработанная этим препаратом, достигает шести метров, капуста – пяти. Листья салата под влиянием одной гаммы препарата (0,01 грамма) вытягивается до 30 сантиметров в длину. Сельдерей достигает толщины человеческой руки. Всходы дуба поднимаются за год после обработки А3 на 80 сантиметров вместо обычных 10.
Ауксины такого интенсивного воздействия на ткани не оказывали.
Каким образом это осуществляет гиббереллин, пока еще загадка. Загадка, которую экспериментаторы постараются разрешить.
Мы уже упоминали о происхождении гиббереллина. Он порожден микроорганизмами, обитающими в почве. Микробы-активаторы широко распространены в природе. Они есть среди бактерий и актиномицетов, грибов и дрожжей.
Им посвящается наш следующий рассказ.
