Ф. Ю. Гельцер
Развитие новых представлений о синтетической деятельности корневой системы определяет физиологическое значение грибного симбиоза у растений.
Разработанный нами метод выделения эндофитов дает возможность установить наличие этого симбиоза у всех изученных сухопутных и ослабленных водных растений. Можно предположить, что усиление микотрофности явилось основным фактором, обеспечившим сухопутное существование растений при их переходе из водной среды в давние геологические времена.
Чистые культуры эндофитов можно выделить не только из корней, но и из поверхностно-стерильной хвои, листьев, молодых завязей и семян растений, но их активная синтетическая деятельность сосредоточена только в корнях, где она вызывает образование вместилищ для белковых и жировых продуктов, их синтеза в везикулах, арбускулах и спорангиолах, наличие которых не наблюдается в других органах растений. Гифы, выделенные из листьев, только после длительного воспитания в питательных средах образуют везикулярные вздутия.
Основные морфологические особенности эндофитов, выделенных нами более чем из 100 растений, характеризуются следующими показателями: 1) отсутствие спороносящих органов при росте в жидких или на твердых голодных питательных средах, 2) многоклеточность гиф, принимающих при старении четко септированное строение с везикулярными вздутиями, 3) гранулированное строение их плазмы, 4) синтез пигментов различных оттенков желтого, розового, красного, вишневого, фиолетового до черного цвета, 5) лучший рост в жидких питательных средах.
Приведенное описание соответствует литературным данным тех авторов, которым удалось выделить настоящие эндофиты, и находится в резком противоречии с описаниями Н. А. Дороховой, предложившей метод их выделения на корнях как единственном источнике их пищи в среде. Помимо получения многочисленных сапрофитов, она создала ложное представление о паразитарной природе эндофитов, возвратив нас к истокам науки, когда фитопатологи считали эндофиты патогенными организмами. Зависимость развития эндофитов в корнях растений от продуктов их фотосинтеза была установлена многими исследователями с давних времен, и без наличия углеводов рост эндофитов в питательных средах невозможен.
Морфологические особенности эндофитов убедительно устанавливают их непричастность к фикомицетам, к которым их принято причислять. Теперь, когда выделение эндофитов не представляет трудности, микологи согласятся определить эти совершенные грибы в особый порядок — «симбиотрофы», так как их адаптация к растениям определяет основную особенность их существования.
Физиологическое значение эндофитов еще слабо изучено. Мы установили их способность к азотфиксации, доказанную на всех выделенных чистых культурах. Их способность синтезировать гормоны роста подтверждена возможностью приготовления из продуктов их жизнедеятельности очень активных стимулирующих препаратов, применяющихся в сельском хозяйстве. Доказана их способность синтезировать аминокислоты, ферменты, липиды и пигменты.
В учебниках физиологии растений синтетическая способность корня приписывается плазме его клеток без указаний источника энергии, обеспечивающей этот, сложный синтез. Хорошо известна энергетика фотосинтеза, или способность микроорганизмов к синтезу многочисленных органических соединений при освобождении энергии в процессе разложения сложных органических веществ. Способность чистых культур эндофитов в питательных средах с сахаром или крахмалом синтезировать все вещества, обнаруженные физиологами в пасоке корня, убедительно подтверждает их участие в физиологических процессах корневой системы растений.
Изложенные положения легли в основу как теории микотрофного существования растительного мира, так и создания особо активных стимулирующих препаратов, оздоровляющих и повышающих производительность сельскохозяйственных культур.
Формула Ф. Вента — «без ростовых веществ нет растений» и установление Д. А. Сабининым и его учениками синтезирующей способности корневой системы растений нашли свое дальнейшее развитие в участии эндофитов в этих процессах. Вначале стимулирующие препараты были созданы из чистых культур эндофитов таких слабо микотрофных растений, как овес, пшеница, картофель и сильно микотрофного растения мать-и-мачеха.
Первые полевые опыты установили отсутствие специфичности их действия. На картофеле и пшенице лучшие результаты были получены при обработке посевного материала не от одноименных препаратов, а от эндофита наиболее сильно микотрофного растения. Дальнейшие исследования подтвердили значение препаратов, приготовленных из эндофитов наиболее сильно микотрофных растений. Так, получивший авторское свидетельство препарат «Симбионт 1» изготовляется из эндофита, выделенного из корней жень-шеня. Второй препарат, изучение которого началось недавно, — «Симбионт 2» не уступает первому, но для его оформления нужно, чтобы он превосходил его.
Препарат «Симбионт 1» содержит 12 количественно определяемых аминокислот и большое количество ауксинов, эффективное использование которых требует разведения препарата в 10 и 100 тысяч раз. Для обработки 3—4 тонн посадочного картофеля на 1 га нужно 1мл препарата развести в 10 литрах воды. Для зерновых культур этим количеством обрабатывается зерно на 3—4 га. Установлено эффективное сочетание препарата с одновременным применением любого микроэлемента в концентрации его соли 0,02%.
Чем определяется положительное действие стимулирующих препаратов, если эндофиты сами снабжают растение гормонами роста? С момента прорастания зерна, и в особенности клубня, до развития в их корнях эндофитов проходит много времени, в период которого растение испытывает недостаток ростовых веществ. При обогащении или семени или клубня наблюдается значительное увеличение корневой системы наряду с повышением ее микотрофности. На этом, очевидно, заканчивается непосредственное действие препарата. Усиление роста растений и повышение их устойчивости к болезням является следствием указанных выше факторов.
Пятилетняя проверка действия стимулирующего препарата на многих сортах картофеля, проводимая кафедрой овощеводства в Ташкенте, с достоверностью установила повышение их урожайности на 20—40 ц/га наряду со значительным оздоровлением этой культуры к вирусным и микозным заболеваниям. Отсутствие навоза в орошаемом земледелии ограничивает еще более значительное действие препарата. На зерновых культурах, в зависимости от условий их роста, препарат дает прибавку урожая от 2 до 5 ц/га. Хорошие результаты получены на овощных культурах как в открытом, так и закрытом грунте.
Совершенно очевидна зависимость эффективности препарата от условий внешней среды и агротехники культуры как факторов, обеспечивающих интенсивность фотосинтеза растений и развитие эндофитов в корнях.
Признание грибного симбиоза у растений открывает новые пути для плодотворного развития таких наук, связанных с дальнейшим повышением производительности зеленого растения, как физиология, биохимия, селекция, фитопатология и микробиология.