Клубни картофеля, отделенные от материнского растения, определенный период не способны прорастать, даже при самых, благоприятных условиях.
Они не прорастают потому, что находятся в состоянии глубокого естественного покоя. Как только период покоя заканчивается, клубни начинают настолько сильно прорастать, что для их сохранения приходится прибегать к искусственному продлению периода покоя. То же происходит и при хранении репчатого лука, моркови, свеклы, хотя период покоя у них менее четко выражен. Способность пребывать в состоянии покоя выработалась у растений в процессе эволюции как важное приспособление к неблагоприятным условиям для роста.
Хорошо известно, что в зонах умеренного климата с наступлением холодов деревья сбрасывают листья и рост побегов прекращается до весны. В степях и пустынях у многих травянистых растений после бурного роста и цветения отмирают листья и стебли; и растения переживают засушливое лето в виде клубней, луковиц, корневищ. Даже и у растущих растений отдельные органы и ткани до определенного момента находятся в состоянии покоя. Например, спящие пазушные почки древесных растений трогаются в рост лишь тогда, когда повреждается верхушечная почка.
В тропиках долгое время не удавалось получать урожай яблок, так как яблони, как и другие растения умеренной зоны, приспособились пребывать в состоянии покоя под влиянием низких температур, которых нет в тропиках. Опыт последних лет показал, что и вблизи экватора можно получить товарное производство яблок. Нанесение деревьям механических поранений выводит их из состояния покоя, так же как и холод. Поэтому начиная с годовалого возраста яблони в тропиках подрезают и срывают листья. Их продолжают срывать и в дальнейшем после каждого сбора. Подобная работа является очень трудоемкой. Но, по свидетельству плодоводов, качество получаемых плодов вполне удовлетворительное.
К. А. Тимирязев в своих замечательных лекциях о жизни растений, прочитанных 100 лет тому назад, отмечал, что ни одно явление в жизни растений не обращало на себя так много внимания, как пробуждение растений от покоя. С тех пор сделано немало, чтобы приподнять завесу над этой тайной природы. И хотя многое остается еще неясным в ряде случаев уже удается найти новые подходы для управления, состоянием покоя.
Преждевременное прорастание является серьезным источником потерь при хранении картофеля и некоторых овощей. Собственно, в состоянии покоя пребывают лишь меристематические ткани, на долго которых в клубнях картофеля, например, приходится лишь 1 % их массы. Это так называемые «глазки».
Клубни картофеля в силу высокого содержания в них воды и питательных веществ особенно уязвимы для фитопатогенных микроорганизмов. Причем особенно уязвимы меристематические ткани, те самые, которые находятся в состоянии покоя. Они могут позволить себе пребывать в покое только потому, что находятся под иммунологической охраной паренхимных тканей клубней.
Именно тогда, когда меристематические глазки «спят», паренхимные ткани клубня стоят на их страже: они обладают особенно высокой способностью быстро и интенсивно образовывать фитоалексины. отвечать реакцией СВЧ в ответ на внедрение патогена, активно образовывать раневую перидерму. Клубни тех сортов картофеля, которые обладают более длительным периодом покоя, характеризуются и более продолжительной устойчивостью к болезням. Как только период покоя у меристем заканчивается, они могут прорастать и давать начало новому растению, т. е. выполнять возложенную на них природой функцию, устойчивость паренхимных тканей быстро падает. Отсюда следует важный практический вывод: сумейте продлить период покоя, и вы сумеете продлить период устойчивости и тем самым одновременно решить две задачи: задержать преждевременное прорастание клубней и защитить их от болезней. Причем речь идет именно о продлении периода, покоя, а не об искусственном подавлении прорастания клубней, поскольку это совершенно разные вещи.
Дело в том, что большинство методов, препятствующих прорастанию, основано на его необратимом подавлении. Примером этому является уже упомянутое γ-облучение, под действием которого деградируют точки роста у клубней, нарушается их структурная и функциональная целостность, а следовательно, и иммунологический контроль. Такие клубни мало синтезируют фитоалексинов и слабо образуют перидерму. Выходит, что методы, подавляющие прорастание клубней и тем самым предохраняющие их от одного вида потерь, как правило, нарушают свойство их естественной устойчивости, из-за чего возрастают потери другого рода.
Способ продления периода покоя для предупреждения прорастания принципиально отличается от подавления прорастания тем, что иммунологический контроль клубней в этом случае не только сохраняется, но продолжает оставаться на высоком уровне. Но для того чтобы продлить покой, нужно знать механизмы, его регулирующие. Наиболее изученными механизмами, регулирующими покой и переход к активному росту, являются фитогормоны. В клубнях картофеля обнаружены все известные фитогормоны, причем в состоянии покоя ведущую роль играет абсцизовая кислота. Это позволяет логически продолжить ту формулу, которая уже была приведена: если хотите продлить период покоя, а следовательно, и устойчивости, то сумейте индуцировать в клубнях образование фитогормона либо найдите способ поддерживать его содержание на нужном уровне. Индуктором образования абсцизовой кислоты оказался этилен, физиологическая активность которого была открыта более 80 лет тому назад Д. Н. Нелюбовым. Новые возможности для применения этилена как фитогормона появились сейчас благодаря синтезу его продуцентов, выпускаемых под разными названиями: этрел, гидрел, дигидрел, компазан. Под влиянием обработки гидрелом в картофеле индуцировалось образование абсцизовой кислоты, содержание которой оставалось на довольно высоком уровне. После обработки гидрелом клубни картофеля не прорастали даже после весьма длительного хранения. Но как только содержание абсцизовой кислоты снижалось и период покоя заканчивался, клубни начинали нормально прорастать и могли быть с успехом использованы для семенных целей.
Так, теоретическая разработка природы состояния покоя, проведенная в нашей лаборатории Н. П. Кораблевой, позволила создать метод предупреждения прорастания клубней без нарушения их иммунологического контроля.
Применение продуцентов этилена оказалось столь же эффективным и для сокращения потерь при хранении репчатого лука и корнеплодов.