Как растения защищаются от болезней
Шрифт:
4) если в качестве иммунизаторов используются индукторы паразита, то они должны быть низкомолекулярными, чтобы проникнуть в растительную ткань, тогда как большинство известных к настоящему времени индукторов обладают большой молекулярной массой
Из возбудителя фитофтороза картофеля нам удалось выделить иммунизатор системного действия — липогликопротеидный комплекс, который свободен от перечисленных недостатков. Комплекс принадлежит к числу элиситеров, или индукторов фитоалексинов и некрозообразования картофеля, в том случае, если используется в концентрациях 0,01 %, но не вызывает некроз, а сенсибилизирует растительные ткани, повышая их устойчивость к последующей встрече с инфекцией, если применяется в концентрациях 0,0005—0,001 % (мы уже рассматривали действие этого комплекса в главе «Сенсибилизация»).
Индуктором
К весне эффект сенсибилизации постепенно затухал, и растение, выросшее из второго поколения клубней, мало чем отличалось по степени свей устойчивости от контрольных.
В целом тот уровень устойчивости, который наблюдался у обработанных индуктором растений, не только не уступал по своей эффективности защите при использовании фунгицидов (опрыскивание вегетирующих растений фунгицидом цинеб, а также предпосадочная обработка клубней фунгицидом ТМТД), но в отношении устойчивости к парше и ризоктопиозу превосходил ее. Учтите при этом, что опрыскивание фунгицидом, как правило, приходится проводить в зависимости от прогноза 3–4 раза в сезон. Подобные результаты получались в течение нескольких лет подряд. Таким образом, реальный эффект от предпосадочной иммунизации клубней выражался в следующем:
1) число побегов в кусте так же, как и высота побега, возрастало на 10 % из-за меньшего поражения картофеля ризоктопиозом;
2) вегетирующие растения вдвое меньше поражались фитофторозом и ранней сухой пятнистостью;
3) клубни второго поколения на 2/3 были меньше поражены паршой и ризоктопиозом;
4) прибавка урожая в зависимости от года составляла 12–27 %;
5) сенсибилизированные клубни второго поколения быстрее и интенсивнее залечивали механические поражения;
6) потери клубней во время хранения сокращались наполовину;
7) в силу меньшего поражения клубней второго и первого поколения ризоктопиозом улучшались их семенные качества;
8) сокращались расходы на обработку посевов (одна предпосадочная обработка вместо 3—4-кратного опрыскивания растений фунгицидами в поле);
9) предпосадочная обработка клубней вместо вегетационной позволяла избежать поранения растений, а следовательно, их заражения вирусами, которые проникают в растения через пораненные участки.
Близкие результаты были получены и при предпосевной обработке семян томатов тем же индуктором (опыты на делянках БНИИКПО). Замачивание семян томатов в суспензии индуктора (0,0005 %) сократило поражение листьев фитофторозом, макроспориозом, септориозом и черной бактериальной пятнистостью на 34 %, а поражение плодов фитофторозом, макроспориозом и другими гнилями — на 65 %. В результате прибавка урожая составила около 30 %. Примерно тот же самый и даже несколько меньший эффект достигался при предпосадочной обработке растений фунгицидом ТМТД (3,5 %) наряду с 4-кратным опрыскиванием ботвы томатов цинебом.
Индуцированная устойчивость томатов почти в 2 раза превосходила эффект от применения фунгицида — хомицина (при 4-кратном опрыскивании вегетирующих растений 0,5 %-ной суспензией). Прибавка урожая в этом последнем случае составила 22 % в вариантах опытов с индуктором и только 6 % — при применении фунгицида.
Однако самый лучший эффект давало сочетание замачивания семян томатов в растворе индуктора с однократной обработкой им ботвы. В этом случае вегетирующие растения и выросший из них урожай оказывались защищенными на 84 %, что более чем вдвое превосходило эффект от применения фунгицидов.
Хорошие результаты
Сразу же удалось заметить снижение повреждения проростков сахарной свеклы корнеедом — комплексным заболеванием свеклы, которое могут вызвать около 100 видов грибов и бактерий. Чаще всего это грибы из родов Fusarium, Pythium, Aphanomyces, Phoma, Rhizoctonia, Penicillium. Поражение и гибель проростков при их подземном развитии приводит к недружности и изреженности всходов. Из-за этого возникают редкие посевы, отстающие в развитии растения, в результате чего снижается урожай и ухудшается его качество.
Значительно выше оказались урожайность и технологические качества опытной свеклы. Так, основной показатель — расчетный выход сахара — составлял у обработанной индуктором свеклы 105–107 %.
Фитопатологический анализ корней сахарной свеклы, проведенный спустя 75 суток после закладки на хранение, показал, что такая свекла значительно более устойчива, чем выращенная из необработанных семян. Опытная свекла имела на 52 % меньше загнивших корнеплодов, а гнилая масса составляла только 11 % по сравнению с контрольной. Такая свекла и после хранения имела значительно лучшие технологические свойства: выход сахара из нее был на 4,8 % выше, чем из необработанной.
Неоднократно предпринимались попытки использовать сами фитоалексины или их аналоги в качестве естественных пестицидов для борьбы с болезнями растений. Канадские фитопатологи обнаружили, что фитофтороустойчивость томатов и картофеля заметно возрастала после их обработки фитоалексинами перца (капсидиолом) и картофеля (ришитином). Однако эта работа не имеет перспективы, так как для защиты необходимы высокие концентрации препаратов.
Попытки химически синтезировать фитоалексины успехом не увенчались. Их синтез достаточно сложен, так как многие из них имеют асимметрический углеродный атом и лабильные функциональные группировки. Английские исследователи показали, что фитоалексины бобовых — птерокарпаны вообще не эффективны как фунгициды. С нашей точки зрения, такой путь защиты вообще малоперспективен, так как вновь созданные пестициды вряд ли окажутся менее опасными для окружающей среды, чем уже существующие. К тому же токсичность фитоалексинов для грибов меньше, чем токсичность фунгицидов, тогда как для людей они ничуть не менее токсичны. Синтезировать фунгициды по прообразу индуцирования антибиотиков означает «рассекретить» оружие растений и облегчить тем самым адаптацию к ним паразитов.
Особенно важным представляется тот факт, что с помощью иммунизации достигается стимулирование в растениях свойства неспецифической или общей устойчивости. В какой-то мере она напоминает полевую, полигонную или относительную устойчивость, с той, однако, разницей, что последняя является генетически определенным признаком того или иного сорта, тогда как мы регулируем свойство устойчивости в пределах онтогенеза данного генотипа. В результате обработки индуктором изменяется не геном, а только его функционирование или, вернее, меняется уровень дерепрессии генов. Иными словами, часть генов контрольного необработанного растения функционирует не полностью, а часть генов вообще зарепрессирована. Обработка индуктором снимает часть репрессоров и тем самым как бы раскрепощает гены растения. Эффективная защита хозяина требует правильно выбранного индуктора в строго определенной концентрации, для того чтобы достигнуть нужного уровня дерепрессии клеточного генома. Индуктор при этом как бы является ключом к замку, открывающим устойчивость растения-хозяина и освобождающим его защитные силы (рис. 14 см. вклейку). Не исключено, что индуктор у паразита также зарепрессирован и освобождается только при взаимодействии с растением. Поэтому происходит взаимное индуцирование, в ходе которого растение высвобождает индуктор паразита, а последний дерепрессирует образование фитоалексинов у растения. Этот факт служит лишним доказательством того, что всякому виду и сорту растения, даже по несущему гены устойчивости, свойственна потенциальная способность к защите. Найти тот способ, с помощью которого можно индуцировать эту потенцию к жизни, и является задачей индукции.