Карлики рождают гигантов

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.