Карлики рождают гигантов

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 1/2 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.

Теперь есть основания считать, что гиббереллины — продукт жизнедеятельности не только фузариевых грибков, но и некоторых других микроорганизмов.

Поразительное действие гиббереллинов на рост и цветение растений делает весьма перспективным их использование в практических целях. Уже предприняты многочисленные попытки использовать эти замечательные вещества для повышения урожайности различных сельскохозяйственных культур. В таком случае применяют, конечно, не метод ежедневного нанесения отдельных капель на растения, а способ опрыскивания их очень слабыми растворами. С этой целью кристаллический порошок гиббереллина растворяют в очень небольшом количестве спирта. Потом раствор разбавляют водой с таким расчетом, чтобы на миллион частей воды пришлось от одной до ста частей вещества (в зависимости от культуры). Опрыскивание проводится несколько раз с недельными интервалами.

Уже сейчас можно сказать, что при уточнении сроков и дозировки гиббереллины успешно можно применить в цветоводстве и овощеводстве.

Весьма заманчивы перспективы использования гиббереллинов для технических и прядильных культур, при выращивании кормовых трав и растений, идущих на силос, в лесном деле.

Конечно, внедрению новых препаратов в практику растениеводства должна предшествовать большая предварительная работа.

Открытие гиббереллинов и бурное развитие исследований, связанных с их физиологической ролью в жизненных процессах растительных организмов, изыскание новых активно действующих веществ, испытание влияния гиббереллинов на сельскохозяйственные культуры — все это свидетельствует о том, что в науке о жизни растений начался новый этап.

Активное действие советского гиббереллина проверено многочисленными опытами. Результаты их говорят о высокой эффективности нового ростового вещества. Обработанные им растения гороха, например, уже через 10–12 дней почти в 2 раза обгоняли в росте контрольные экземпляры и на 60 процентов увеличивали урожай зерна. Под действием гиббереллина примерно в 4 раза повышался урожай томатов в теплице, почти удваивался урожай укропа, салата, петрушки и других зеленых культур. Табак, опрыснутый раствором гиббереллина, в 2 раза увеличивал рост, зато содержание никотина в листьях снижалось. Удлинялись волокна хлопка и конопли. На 20 процентов увеличивался урожай зеленой массы клевера, на 14 процентов — вес початков кукурузы. Сирень и многие декоративные растения ускоряли рост примерно в 5 раз! Такие результаты достигаются ультрамикроскопическими дозами.

Нет сомнения, что гиббереллины, как и другие стимуляторы, в руках человека явятся новым могучим средством управления ростом и развитием растений.

Могучие гаммы

Выяснение химического состава и структурного строения гиббереллина показало, что он представляет собой органическую кислоту (точнее, девять довольно похожих кислот). Наиболее активным оказался гиббереллин А₃. Его формула: C₁₂H₂₂O₆.

Каков механизм его воздействия?

Шестилетние исследования физиологии и биохимии его показали, что он относится к новому классу растительных гормонов. По своему действию он близок к ауксинам. Факты говорят о взаимодействии гиббереллина с другими метаболитами (участниками обмена веществ в растении) — витаминами, минеральными соединениями и стимуляторами.

Гиббереллин тоже подстегивает рост. Если обработать им верхушечные почки «глухих побегов» чая (боковые ветви, находящиеся в состоянии покоя), они просыпаются и быстро растут. Это позволяет в летнее время получить прибавку урожая зеленого листа в пределах 10–20 процентов.

В объяснениях механизма действия гиббереллина ученые разделились на два лагеря. Одни предполагают, что сам гиббереллин на растение не действует. Он только повышает уровень природных ауксинов, а уже они вызывают ростовые реакции. Иными словами, палочка-погонялочка попадает в руки погонщика, которым в данном случае становится гиббереллин. Ее удар настолько силен, что она заставляет организм «подскочить» в росте.

Поступая в растение, гиббереллин подавляет вещества, разрушающие ауксин. Ауксины благодаря этому накапливаются и выступают в своей обычной роли регуляторов ростовых процессов.

Доказательством против этой теории обычно выдвигаются эксперименты, показывающие, что при подавлении природных ростовых гормонов антиауксином гиббереллин все равно вызывает интенсивное растяжение отрезков стеблей гороха. Поэтому связывать ауксин и гиббереллин в один гормональный комплекс нельзя. Можно лишь предположить, что гиббереллин и ауксин включаются в процесс регулировки такой сложной реакции, как растяжение ткани, и последовательно выключаются из него.

Итак, вопрос о механизме действия гиббереллина оказался спорным уже на самом первом этапе своей разработки. Неясно, участвует ли ауксин в том сложном ростовом эффекте, который вызывается гиббереллином. На этот вопрос попытался экспериментально ответить Н. П. Кеффорд. Он поставил серию опытов с проростками риса. Рис как объект был выбран не случайно. Дело в том, что проростки риса содержат ауксиноксидазу. Ауксиноксидаза — фермент, регулирующий уровень ауксина в тканях.

Если активировать этот фермент, ауксины будут разрушаться и рост проростков замедлится. Если подавить активность этого фермента, то уровень ауксинов, наоборот, возрастет и рост проростков усилится. Таким образом, искусственно меняя уровень ауксинов в тканях и вводя затем гиббереллин, можно проследить действие последнего на различном ауксиновом фоне. Погружая проростки риса в воду и тем самым затрудняя доступ кислорода, Кеффорд подавлял деятельность ауксиноксидазы. Ауксин накоплялся, вызывал вытягивание проростков, а введенный в воду гиббереллин в значительной мере усиливал этот процесс. Если же антиауксин — парахлорфеноксимасляная кислота — подавлял ауксины в проростках, гиббереллин все-таки усиливал рост, но это усиление было очень незначительно.

Кеффорд делает следующий вывод из своих экспериментов: путь действия гиббереллина лежит через ауксиново-ингибиторный обмен. Эта серия опытов поддерживает ауксиновый путь действия гиббереллина.

И все же механизм действия гиббереллина на растение еще далеко не раскрыт. Каким образом он так энергично вытягивает ткани?

Конопля, обработанная этим препаратом, достигает шести метров, капуста — пяти. Листья салата под влиянием одной гаммы препарата (0,01 грамма) вытягивается до 30 сантиметров в длину. Сельдерей достигает толщины человеческой руки. Всходы дуба поднимаются за год после обработки А₃ на 80 сантиметров вместо обычных 10.