МОСКОВСКОЕ ОБЩЕСТВО ИСПЫТАТЕЛЕЙ ПРИРОДЫ

СЕКЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ САДОВОДСТВА
Ферменты в большинстве случаев представляют собой сочетание активной группы (кофермента, вступающего в химическое взаимодействие с субстратом) и коллоидального белкового носителя. Активной группой многих ферментов являются витамины. В зависимости от того, с каким белком соединяется кофермент, образуется тот или иной фермент. Например рибофлавин (В2) образует кофермент, который, соединяясь более чем с 10 белками, дает начало образованию соответствующего числа ферментов с совершенно различными физиологическими функциями. При соединении витамина В1 с двумя молекулами фосфорной кислоты образуется кофермент карбоксилазы, фермента, принимающего непосредственное участие в превращении углеводов Пантотеновая кислота (В3) принимает непосредственное участие в биосинтезе жиров и других жизненно необходимых реакциях.
При недостатке витаминов в организме вследствие нарушения работы ферментных систем возникают явления витаминной недостаточности - гипо- и авитаминозы. Эти нарушения свойственны и растительным организмам. Как отмечал К.Е. Овчаров, выдающийся исследователь влияния витаминов на растения, при В1-авитаминозе клеточное деление в апикальной части прекращается, рост корня задерживается. Кроме авитаминозов, вызываемых неблагоприятными условиями среды или действием антивитаминов (Овчаров, 1977), могут возникать и гипервитаминозы растений, связанные с накоплением избыточных количеств витаминов и приводящие к глубоким нарушениям физиологических процессов (Овчаров, 1959). Витамины группы В играют важную роль в углеводном и белковом обмене растений.
Все названные выше свойства водорастворимых витаминов обусловили проведение исследований по практическому их использованию в растениеводстве. По данным В.В. Кургунцевой (1977), на пшенице, при замачивании в растворе тиамина (5 мг/л) в течение 24 ч при температуре 20-22 °С, уже в процессе замачивания наклюнулось 50% семян, а еще через сутки у 60% семян появились ростки (в контроле в это время наклюнулость лишь 50% семян). В опытах В.В. Кургунцевой при замачивании семян в растворах тиамина 50 и 100 мг/л (контроль - замачивание в воде) с последующим подсушиванием и высевом полевая всхожесть была на 20% выше, чем в контрольном варианте, растения из обработанных семян быстрее развивались и раньше созрели. Семена по выполненности и всхожести так же были лучше, чем в контрольном варианте.
Полив раствором тиамина (2,5мг/л), по данным К. Е. Овчарова увеличивал длину стебля однолетних сеянцев сливы на 131%, кедра на 247% по сравнению с контролем.
Кроме того, витамины, по-видимому, обладают сильными аттрагирующими свойствами (способностью влиять на передвижение веществ и их накопление в месте введения витаминов). Опытами академика М.Х. Чайлахяна было показано влияние водорастворимых витаминов на передвижение веществ и полярность растений. Витамины В1 и С в сочетании с ИУК вызывали образование корней у перевернутых черенков лимона (в морфологически верхней части) с той же интенсивностью, что и у нормально ориентированных (в базальной части), тогда как одна ИУК не давала подобных результатов. Полностью изменялось на противоположное направление тока веществ по стеблю. На базальных концах, обращенных вверх, начинали расти пазушные почки.
Растения способны сами продуцировать витамины, а также усваивать витамины из окружающей среды, прежде всего из почвы. Говоря о внешних источниках витаминов для растений, К.Е. Овчаров пишет: "Бактерии, дрожжи и другие микроорганизмы выделяют витамины в окружающую среду, что составляет одно из звеньев сложных взаимоотношений между низшими и высшими организмами. Возникает вопрос, усваиваются ли витамины почвы корнями растений и стимулируют ли они рост последних? Полученные результаты позволяют ответить на этот вопрос утвердительно. В экспериментах с изолированными частями корней рост корня томата заметно усиливался при введении в стерильную питательную среду, содержащую сахар, аминокислоты и минеральные соли, тиамина. При этом корни, хотя и растут интенсивно, остаются тонкими, изогнутыми и обладают пониженной жизнеспособностью. Добавление никотиновой кислоты и пиридоксина сделало возможным выращивать изолированные корни в течение ряда лет. Без витаминов на данной питательной среде корни прекращают рост через 1-2 недели."
Синергизм и антагонизм регуляторов роста. После того, как были получены отдельные ростовые вещества, стало ясно, что они действуют совместно, и нет такого аспекта роста, который бы специфически регулировался бы одним веществом. В одних случаях два или несколько веществ дополняют друг друга в своем действии, и суммарный эффект порой превосходит реультат от простого сложения их отдельных эффектов. Это явление называется синергизмом. В других случаях два росторегулирующих вещества оказывают противоположное вдействие на один и тот же процесс – одно стимулирует, а другое ингибирует его. Это явление называется антагонизмом. Ответная реакция растения определяется балансом между биологически активными веществами.
Так, ауксины и гиббереллины являются антагонистами (ауксин стимулирует корнеобразование, гиббереллин подавляет его), поэтому их совместное использование в ряде случаев ведёт к отсутствию ответного эффекта. Их использование на растении в случае необходимости получения укоренённых черенков лучше чередовать с интервалом не менее 2-3 недель. Антагонистом ауксинов является и гормон покоя АБК. В то же время, цитокинины в сочетании с ауксинами синергисты – они усиливают действие друг друга. Более того, цитокинины работают только в присутствии ауксинов.
Механизм действия различных регуляторов роста неодинаков. Так Ю.В. Ракитин рассматривает наблюдаемое при стимуляции усиление обмена веществ как защитную реакцию организма, направленную на обезвреживание химических агентов, на преодоление нарушенного обмена веществ. Это справедливо, прежде всего, для "жесткой химии", а также в некоторых случаях (при введении "ударных доз") для биогенных или синтезированных веществ гормональной природы.
В то же время, К.Е. Овчаров отмечает, что действие витаминов на растение совсем иное. Попадая в растительный организм, витамины сразу включаются в обмен веществ как необходимый компонент. При недостатке витаминов наблюдается нарушение обмена веществ, а при восполнении их недостатка растительный организм приходит к нормальному состоянию. Подобным образом действуют, в ряде случаев, и фитогормоны.
Часто семена рекомендуют замачивать в растворах регуляторов роста. В своей диссертационной работе я попробовал барботировать семена в таких растворах. Выяснилось, что барботирование настолько усиливает эффект от регуляторов, что в ряде случаев при использовании стандартной концентрации отмечался эффект «передозировки» - барботированные в растворах регуляторов семена прорастали хуже, чем намоченные в регуляторах и барботированные в воде, и растения из них развивались даже хуже, чем контроль – посев необработанными семенами. И только снижение концентрации в сотни раз давало выраженный положительный эффект от барботирования с регуляторами роста. То есть барботирование резко усиливает проникновение различных веществ в семена, в результате можно обойтись гораздо меньшим количеством препарата.
Витамины, как одни из наиболее «мягких» росторегулирующих веществ, оказались, по моим данным очень подходящими для барботирования. Я использовал семена укропа сорта Кибрай и попробовал варианты замачивания в воде и растворах витамина В1 (тиамина), а так же барботирование в нескольких концентрациях этого витамина.
Как видно из таблицы уже в первый день подсчета всходов обозначилась существенная разница между вариантами опыта. В контрольном варианте взошло 13% семян, при намачивании в воде взошло 38%, при барботировании в воде - 20% семян. Вариант с барботированием в растворе тиамина 1 мг/л на 18% превзошел вариант с намачиванием в растворе данной концентрации, на 23% превзошел вариант с намачиванием в воде и на 48% превзошел контрольный вариант. При каждом последующем снижении концентрации процент проросших на шестой день от посева семян возрастал, достигнув 74% в варианте с концентрацией 0,001 мг/л - в 5000-10000 раз меньшей, чем рекомендуемая при замачивании (5-10 мг/л). В дальнейшем, по росту и развитию растения из барботированных в витаминах семян обгоняли контрольные варианты
Как видно из таблицы, наибольшая урожайность была в варианте с концентрацией тиамина при барботировании 1 мг/л. Но даже в варианте с концентрацией в 1000 раз меньшей, растения по урожайности существенно превзошли и варианты с барботированием в воде, и намачивание в тиамине. Это лишь первые подобные опыты, и перед исследователями открывается большой простор для творчества.