Иммунитет растений

Развитие биологических методов защиты растений требовало непременного изучения во всех деталях, с одной стороны, свойств вредителей и особенностей развития болезней, а с другой стороны, способности растений противостоять заражению. Поразительная невосприимчивость некоторых сортов и линий к болезням, их естественная устойчивость (иммунитет) казались удивительными и приковывали к себе внимание. Многие ученые вполне резонно полагали, что если разобраться в причинах иммунитета, то это поможет созданию действенных мер борьбы с болезнями.

Чрезвычайную устойчивость к заражению, причем устойчивость наследственную, то есть генетически обусловленную, проявляли в большинстве своем дикорастущие предки культурных растений. Их иммунитет был особенно сильным.

Но, как уже говорилось выше, и первые сорта многих сельскохозяйственных культур несли в своем наследственном аппарате гены устойчивости к болезням и вредителям. Однако последующая селекция, проводившаяся без учета отбора устойчивых сортов, а направленная, главным образом, на получение высокоурожайных в оптимальных условиях сортов, привела к утрате многих ценных генов устойчивости. Впрочем, винить в этом селекционеров нельзя: понимание причин устойчивости, тем более генетических основ этого процесса, стало возможным совсем недавно, после разработки самой генетики как науки, зародившейся в начале прошлого века.

Огромный вклад в развитие учения об иммунитете растений внес выдающийся советский ученый, создатель и первый президент Всесоюзной академия сельскохозяйственных наук им. В. И. Ленина академик Николай Иванович Вавилов. Еще совсем молодым он выполнил обстоятельное исследование, посвященное природе иммунитета растений, и в 1919 году опубликовал книгу, в которой обобщил первые сведения на этот счет.

А сведения эти были прелюбопытны. Хотя к тому времени было опубликовано лишь около 200 работ, «из которых, – как замечал Вавилов, – значительная часть к тому же лишь мимоходом затрагивала вопросы иммунитета», ряд принципиально важных положений был уже получен.

Еще в начале века – в 1901 году – Т. Бовери и Э. Рай в опытах с люпином, овсом, бегонией и фасолью попытались вакцинировать растения с помощью ослабленных (то есть менее активных, чем обычные) вариантов культур грибов и бактерий. Аналогично тому, что было получено в экспериментах с животными Л. Пастером, Э. Дженнером и их последователями, на растениях также удалось обнаружить заметное возрастание устойчивости к последующему заражению у переболевших в легкой форме культур.

В 1909 году сотрудник института Пастера в Париже Ноэль Бернар доказал возможность приобретения устойчивости к повторным заражениям орхидей, после того как их инфицировали паразитическими грибами рода Ризоктония. Бернар заключил, что орхидеи приобрели иммунитет после первоначального контакта с грибами.

Однако эти опыты были встречены в штыки. Известный русский цитолог академик С. Г. Навашин в 1915 году подверг сомнению реальность открытого Бовери, Рэем и Бернаром явления иммунитета у растений на том основании, что паразитические грибы характеризуются столь сильной приспособляемостью и пластичностью, что нечего и думать о сколько-нибудь долгом сохранении такого приобретенного иммунитета. Крупный английский физиолог растений и специалист по их патологии В. Блэкмэн атаковал новые данные с другой стороны. В 1922 году он опубликовал дискуссионную статью, в которой отрицал возможность практического значения приобретенного иммунитета потому, что вещества, вызывающие иммунитет, должны иметь коллоидальную природу, а в те времена считали, что коллоиды не могут продвигаться по сосудам и проводящим путям растений в отличие от сосудов животных с их разветвленной кровеносной системой.

Еще более категоричным в этом отношении был американский биолог С. Оуэнс, утверждавший в 1928 году: «Заметного прогресса в этом направлении нет и сомнительно даже, будет ли когда-либо в отношении растений, как это имеет место применительно к животному царству. Структура растений так отлична от животной, в особенности в отношении сообщающейся системы, что кажется маловероятным, чтобы когда-либо были достигнуты успехи в этом направлении».

И тем не менее это пророчество оказалось ложным. Успехи в изучении наследственности показали неверность точки зрения С. Г. Навашина относительно особой пластичности грибов и бактерий по сравнению с высшими растениями и животными. Принципы строения и функционирования наследственного аппарата у всех представителей живого мира на Земле оказались едиными. Неверным был и тезис Блэкмэна и Оуэнса, так как главным в переносе веществ была проницаемость клеточных мембран, а они и у животных и у растений имеют сходное строение; ученые все более отчетливо начинают разбирать природу клеточной проницаемости.

В 1935 году Н. И. Вавилов еще раз обстоятельно рассмотрел проблему устойчивости растений к болезнетворным агентам в обзоре, названном им весьма символично – «Учение об иммунитете растений». Он подчеркивал, что споры должны отойти в прошлое, так как в руках исследователей имеются уже не разрозненные факты, а стройная система данных и их обобщений, которую можно по праву назвать «учением».

Стало несомненным, что иммунитет ко многим болезням закреплен генетически, а следовательно, он может быть использован в целях селекции растений. По настоянию Вавилова определение сортовых различий в отношении устойчивости ко многим болезням было включено в число обязательных моментов проверки новых сортов в ходе их государственного испытания.

Углубленное изучение генетических основ селекции на устойчивость позволило для многих культур, во-первых, определить, какие гены и в каких хромосомах вовлечены в контроль устойчивости к основным болезням, во-вторых, изучить физиологические основы такой устойчивости, а в-третьих, подойти к решению проблемы передачи этих генов новым сортам при их выведении.

Сегодня специалист по защите растений, главная задача которого заключается как раз в контроле за генетически закрепленной устойчивостью к болезням, – непременный участник коллектива селекционеров. Его вклад в выведение новых сортов так же важен, как и вклад генетика, биохимика, специалиста по продуктивности и агронома. Опасность потери преимуществ, добытых нелегким трудом всех, кто стремится повысить урожайность и качество продукции у нового сорта, если он окажется слишком восприимчивым к инфекциям, настольно велика, что без специального контроля за иммунитетом вновь выведенных сортов обходиться уже нельзя.

В то же время вопрос о возможности и способах искусственной иммунизации растений ослабленными вариантами вирусов, бактерий и грибов и по сей день остается предметом углубленных исследований. Значительный вклад в его решение внес известный советский вирусолог и биохимик, заведующий отделом Всесоюзного института защиты растений в Ленинграде, доктор биологических наук профессор Юрий Ильич Власов. Он разработал новые методы вакцинации растений, и сейчас они широко применяются в отношении, например, такой культуры, как помидоры.


Смотрите также:
Защита от болезней и вредителей
Патогенные бактерии
Вредители и болезни сельскохозяйственных культур
Механические и агротехнические методы борьбы с вредителями растений