Фитонциды и защита растений от болезней [1974 Токин Б.П. - Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах]

Нельзя ли использовать фитонциды в борьбе с болезнями самих растений? В этом отношении наука еще делает первые робкие шаги, и пока можно говорить лишь о путях исследования в новой области.

Мало надежд получать из чеснока фитонциды, действенные против грибков и чесночной бактерии, приспособленных в ходе эволюции к чесноку. Если искать фитонциды для борьбы с заразными болезнями, например, черной смородины, то рискованно задерживать свое внимание на фитонцидах этого или родственного растения, хотя они и обладают интересными микробоубивающими свойствами. С полной гарантией, однако, исследователь найдет мощные фитонциды, убивающие болезнетворных для черной смородины микробов, среди растений, далеких в биологическом смысле от смородины, среди фитонцидов отдаленных семейств.

Вспомним, что фитонциды лука убивают туберкулезную палочку, но не убивают гораздо менее стойкую болезнетворную для самого лука микрофлору, приспособившуюся к нему в продолжение многих веков.

С этой точки зрения, может быть, удастся найти у животных противомикробные вещества, гораздо более эффективные для борьбы с болезнетворными для растений микробами, чем фитонциды: к тканям червей, моллюсков, насекомых заведомо не приспособились бактерии и грибки, являющиеся паразитами какого-либо растения.

Очень интересную и важную для практики работу провели ботаники-микробиологи Ф. Хетагурова и В. Граменицкая. Хетагурова обратила внимание на то обстоятельство, что на здоровом растений встречаются только те виды бактерий, которые являются паразитами именно для данного вида растения. На корнях свеклы, репы и клубнях картофеля встречаются возбудители гнили - бактерии каратоворум й ароидеа, но вы не встретите их, например, на пшенице, и корни пшеницы не подвергаются разрушению этими бактериями. Хетагурова установила далее приспособленность определенных бактерий к определенным частям растений.

Исследования доказали мощное бактерицидное действие и тормозящее рост и размножение влияние фитонцидов чеснока, лука, сосны и цитрусовых на многих болезнетворных для растений бактерий. Их противомикробная мощность оказалась не меньшей, чем такого яда, как сулема.

Нас должны заинтересовать некоторые подробности новаторской работы Хетагуровой. Бактерии, являющиеся постоянными обитателями зеленых, надземных, частей растений, оказались более стойкими к летучим фитонцидам, чем бактерии, характерные для подземных частей. Трудно не согласиться и с таким выводом Хетагуровой: находясь постоянно на поверхности зеленых частей растений, определенные бактерии эволюционно приспособились не только к условиям освещенности солнцем, но и к частым соприкосновениям с летучими фракциями фитонцидов растений.

Исключительный интерес представляют опыты Хетагуровой и Граменицкой, проведенные на бактерии цитрипутеале, которая вызывает болезнь цитрусовых и других растений.

Испытано действие летучих фитонцидов разных органов черемухи, дуба, лавровишни, сосны, лиственницы и других растений, и во всех случаях обнаружена большая или меньшая бактерицидная мощность.

Самое главное, однако, заключается не в этом.

Из больных плодов и листьев лимонного и мандаринового деревьев, из сирени, левкоя и канны извлекли бактерий, вызывающих заболевание цитрусовых.

Действуют ли летучие фитонциды цитрусовых на этих бактерий? Да, но, конечно, слабее, чем на бактерий, не приспособленных к лимону, апельсину или мандарину.

Всегда ли ткани цитрусовых растений содержат и выделяют много мощных фитонцидов? В любое ли время года? Обычно цитрусовые заражаются только в последний период зимы и в начале весны. К концу весны и началу лета заразная болезнь обычно прекращается. В ходе болезни поражаются черешки и листья, пораженные ткани буреют и чернеют; в холодную погоду болезнь распространяется быстро, а во время жары прекращается. В природной обстановке и при искусственном заражении в летние месяцы ни на листьях, ни на плодах, ни на ветвях заразная болезнь не возникает. Это очень странно. Дело в том, что наилучшей температурой для бактерий цитрипутеале в опытах вне организма (в чашках, на питательной среде) считается +26°, то есть такая, какой не бывает в холодные и влажные периоды года: в конце зимы - начале весны.

По-видимому, в этом явлении играет большую роль разная продукция фитонцидов в разные периоды года.

Летом листья цитрусовых при их ранении выделяют много летучих фитонцидов большой мощности. Бактерии цитрипутеале всех исследованных сортов убивались этими фитонцидами в течение нескольких минут, самое большее в течение часа. Попробовали действие летучих фитонцидов листьев и тканевых соков в феврале. Даже через 10-12 часов было трудно добиться гибели тех же бактерий!

Как же в свете этих данных не сделать заключения о том, что естественное, в природных условиях происходящее заражение совпадает со временем наименьшей фитонцидной деятельности цитрусовых, периодом наименьшего выделения фитонцидов! Такой вывод и сделали исследователи.

Ни одно растение на земном шаре не живет обособленно от микроорганизмов. У каждого есть свои враги из мира микроорганизмов, а может быть, и друзья. На листьях, на стеблях, на корнях всегда имеются "жильцы" - те или иные бактерии или грибы. Какую роль играют фитонциды во взаимоотношениях растений и микроорганизмов? Эти взаимоотношения возникают с момента набухания семян до конца жизни растения. Совершенно неясных вопросов больше, чем немного выясненных.

Широко и талантливо ставила их известный ленинградский ученый Фатима Васильевна Хетагурова. Мне хочется, чтобы тысячи и тысячи советских граждан знали о прекрасном ученом. Можно не сомневаться в том, что научное наследие, оставленное ею, будет подхвачено молодыми учеными.

Фатима Васильевна Хетагурова - талантливая дочь осетинского народа. Она ушла из жизни в расцвете своего таланта. Ее имя знают тысячи биологов нашей страны, особенно микробиологи - защитники растений от бактериальных заболеваний. Ее докторская диссертация в 1950 году была посвящена борьбе с фитопатогенными бактериями. 60 интересных исследований опубликовала она! Она покоряла всех своим умом, своей скромностью, своей любовью к людям, доброжелательностью, приветливостью.

Есть странички в работах И. В. Мичурина, которые не стали еще предметом пристального внимания ученых, но которые указывают интересные, новые пути практике. Вот одна из таких ярких страниц, имеющая прямое отношение к химической защите растений, к проблеме фитонцидов и к вопросам использования химических веществ одних растений для борьбы с организмами, болезнетворными для других растений, - это статья "Новое средство против ржавчины роз".

Вследствие нападения на розы ржавчины любителю приходится терять из своей коллекции иногда самые лучшие экземпляры. "Мне лично, - писал И. В. Мичурин, - пришлось видеть в большом питомнике уничтожение целых гряд роз, зараженных этой болезнью, борьба с которой чрезвычайно трудна; в иные годы уберечь розы от массового заражения ржавчиной почти нет возможности, так как ржавчина появляется как-то вдруг, без видимых причин и зачастую сразу на десятках и даже сотнях экземпляров роз. При этом поражаются иногда сперва листья, а затем болезнь уже переходит на ветви и штамбы. Иногда же только исключительно поражаются одни штамбы и главные побеги близ корневой шейки.

Болезнь заключается в том, что на нижней стороне листьев, на почках, на ветвях и, наконец, на главных побегах появляются группы мучнистых желто-оранжевых пятен, состоящих из спор паразитного грибка, питающихся соками растения, нарушая этим функции деятельности пораженных частей растения. Вследствие этого листья отпадают, и засыхают целые ветви, и если поражается главный ствол у корней шейки, то погибает весь куст.

...И вот, изыскивая способы и средства борьбы с этим злом, я обратил внимание на быстро сохнущий, горький, молочный сок обыкновенно везде в изобилии растущей сорной травы молокана, известной в ботанике под названием Lactuca Scariala L. из подсемейства Cichoriасеае язычкоцветных.

Первые же опыты лечения этим соком заболевших ржавчиной роз дали прекрасные результаты. Последующие работы выяснили выдающуюся пригодность к полному и притом без вреда для растения излечению ржавчины роз.

При лечении роз от ржавчины я поступаю следующим образом: отламываю часть стебля молокана и концом с выступившей каплей молочного сока натираю пораженное ржавчиной место на ветви или штамбе, захватывая несколько и здоровые части. Это повторяю два и редко три раза через день. Если же болезнь появилась на большом количестве экземпляров, то берется лейка с водой и стебли молокана отламываются, начиная с верхушки растения, частями в вершок длины и, предварительно дав время еще на воздухе выступить молочной капле, опускаются в лейку с водой, в которой обмывается молочный сок, а трава выбрасывается. Это повторяется до тех пор, пока вода окрасится в цвет снятого молока. Затем этим раствором, лучше всего при помощи маленькой зубной щетки, а за неимением последней - жесткой кисточкой из мочалы, натирают больные ржавчиной места. Если же поражены листья или очень мелкие веточки, то они опрыскиваются раствором при помощи ручного спрыска, причем в таких случаях раствор должно делать несколько гуще. Через сутки все это повторяется еще в другой раз; к третьему приему приходится прибегать редко, так как болезнь обыкновенно после второго применения этого средства останавливается в своем развитии и исчезает"¹. Так написал в этой статье И. В. Мичурин.

Помимо молокана (иначе называемого латуком) использовалось и другое растение - осот.

Разными путями можно идти в новаторских поисках использования фитонцидов в борьбе с болезнями растений, в частности с ржавчиной.

Так, один ученый использовал фитонциды лука против ржавчины шиповника. Он натирал листья, пораженные ржавчиной, два-три раза в день соком лука и утверждает, что через два дня заболевание было ликвидировано.

Нельзя ли использовать фитонциды для протравливания семян, для обеззараживания их от грибов и бактерий? Новаторы пытались сделать это. Особенно успешно использовали фитонциды лука и хрена для протравливания семян ячменя в целях борьбы с головней, семян хлопчатника и других растений. Утверждают, что ржавчинные грибы, приносящие огромный вред сельскому хозяйству, сравнительно легко убиваются фитонцидами.

Р. М. Галачьян в Армении доказала, что протравливание семян помидоров фитонцидами чеснока и лука против бактериального рака значительно снижает заболевание помидоров в поле.

О. А. Кротова и И. А. Маленкина обрабатывали плоды помидоров водно-луковым раствором. Лежкость их повышалась в два раза, и снижался процент бактериальной и грибной гнили плодов.

Большую работу провела микробиолог профессор К. И. Бельтюкова в Киеве. Более 20 лет занималась она использованием антибактериальных веществ высших растений в борьбе с бактериозами, то есть с болезнями растений, вызываемыми бактериями. В начале своих работ Бельтюкова пишет: "...были проведены весьма скромные наблюдения, касающиеся выяснения устойчивости той или другой сельскохозяйственной культуры к тому или иному бактериозу, и попытки увязать эту устойчивость с наличием веществ, присутствующих в клеточном соке растений". Более чем скромно сказано, а наблюдения-то были большими, и они все подтверждают мысль о том, что фитонциды - важнейший фактор иммунитета растений, что наука может и должна использовать фитонциды в борьбе с болезнями растений.

Один пример из работ Бельтюковой. Болезнь овса - бактериальный ожог - вызывается размножением бактерии псевдомонас коронафасиенс. В опытах точно обнаружено, что степень устойчивости того или иного сорта. овса в отношении этой болезни определяется именно фитонцидными свойствами тканевых соков: чем более энергично убивает тканевый сок эту бактерию, тем устойчивее сорт в отношении бактериального ожога.

В тысячах опытов она изучила противомикробное действие на различных болезнетворных для растений бактерий фитонцидных веществ из конопли, чистотела, кубышки желтой, копытня, очитка едкого, молочая, дрока, белладонны, чеснока и лука. Изучила она и действие различных препаратов, выделенных из растений, а также приготовленных искусственно, но очень схожих с природными фитонцидами. Не все испытанные вещества обладают такой фитонцидной силой, чтобы их можно было с успехом использовать в сельском хозяйстве. Но некоторые вещества, например из кубышки желтой, подавляют рост вредных для растений бактерий, если их разводить даже в миллионы раз!

Остановимся подробнее на некоторых попытках ис-пользования фитонцидов в растениеводстве.

Киевлянка Д. М. Богопольская в 1964 году обнаружила, что фитонциды тканевого сока конопли подавляют жизнь бактерии ксантомонас фазеоли - возбудителя болезни бурой пятнистости фасоли. Антибактериальное действие сока конопли сказывается уже через три минуты. Эта бактерия приспособилась к фасоли и ее фитонцидам, стала патогенной, а фитонциды конопли убивают ее. Между рядами конопли была посеяна фасоль. Листья фасоли были искусственно заражены бактериями ксантомонас фазеоли. Заболевание фасоли вызвать не удалось, так как конопля на расстоянии убивает своими фитонцидами эту бактерию.

К. И. Бельтюкова провела подобные опыты с коксагызом. Она пыталась заразить растения коксагыза бактериями ксантомонас некрозис. Коксагыз находился на участке, примыкавшем к полю, где была высеяна конопля. Больных растений коксагыза в течение опыта обнаружено не было. Видимо, летучие фитонциды конопли убили бактерий - возбудителей болезни, в то время как растения коксагыза, выращенные на отдельном поле, при таком же искусственном заражении и теми же бактериями, заболели бактериальной болезнью.

К. И. Бельтюкова напоминает, что коноплю еще с давних времен использовали для борьбы с вредными насекомыми. Коноплю засевали около свекловичных плантаций для защиты от земляных блох, ее добавляли в посевы гороха для борьбы с гороховой тлей. В амбарах, где сушат коноплю, не заводится долгоносик. Утверждают, что посев конопли или внесенная в почву конопля способствует очищению почвы от личинок майского жука.

К. И. Бельтюкова также испытала в полевых условиях влияние фитонцидов чеснока на семена люцерны и клевера красного. Для этого семена многолетних трав она замачивала в течение получаса в кашице чеснока, разведенной в воде в соотношении 1:5, 1:10 и 1:100. Каков же результат опыта? Густота стояния люцерны на первом году жизни растений уменьшилась, но процент пораженных корней снизился, а урожай зеленой массы увеличился. Небольшой эффект был обнаружен в других опытах и после обработки чесночной кашицей семян клевера.

Более интересные результаты были получены после обработки семян многолетних бобовых трав водным экстрактом из чешуи лука. Как на первом, так и на втором году жизни растений было отмечено увеличение густоты стояния трав, уменьшение процента больных корней и повышение урожая зеленой массы трав по сравнению с контрольными растениями. "Жизнеспособность растений и их устойчивость против неблагоприятных факторов внешней среды как бы повышаются", - пишет Бельтюкова. Трудно объяснить это явление, добавим мы от себя, но оно столь интересно, что ученым следует заняться им.

К. И. Бельтюкова попыталась в полевых условиях использовать препарат, состоящий из веществ, близких по своей химической природе к тем, которые находятся в чесноке. Речь идет о так называемых аналогах псевдоаллицина. Эти жидкие вещества имеют маслоподобную консистенцию и своим неприятным запахом напоминают чеснок и лук.

Убедившись в опытах, что вещества эти убивают многих бактерий, вызывающих болезни растений, Бельтюкова поставила полевые многократные опыты с обработкой ими семян различных сельскохозяйственных культур: клевера, люцерны, ячменя, капусты, огурцов, помидоров, арбузов, фасоли и гороха. В некоторых, но не во всех, случаях наблюдалось повышение всхожести семян, увеличение размеров проростков и их веса и уменьшение количества заболевших растений.

Веществами, которые называются "препарат № 152" и "препарат № 174", обрабатывались перед посевом семена ячменя и пшеницы яровой - в лабораторных опытах и в полевых условиях. Прорастание семян было явно стимулировано препаратом.

Расскажем словами самой Бельтюковой о полевом опыте с ячменем: "...был проведен опыт с обработкой семян ячменя сорта Ганна Лоосдорфская растворами препаратов № 152 и № 174 в концентрации 1:5000 методом увлажнения с дальнейшим томлением в течение часа. После подсушки семена были высеяны конной сеялкой на площади 0,25 га. Учет густоты стояния на один погонный метр, а также наличия заболеваний был произведен по двум диагоналям на каждом поле. Был учтен также и урожай.

...Положительное влияние предпосевной обработки семян было заметно на глаз. Растения на опытном поле были крупнее и выше, с более развитым колосом, содержащим большее количество семян". Растения были здоровые, тогда как 1,9 процента контрольных растений оказались пораженными головней. Неплохие итоги опытов!

Положительные результаты были получены и в опытах с предпосевной обработкой фитонцидными препаратами семян капусты и помидоров. Использовался аренарин - фитонцид из бессмертника песчаного. В опытах в парниках и на делянках в поле установлено, что обработка семян помидоров и капусты аренарином оказывает положительное влияние на всхожесть, ускоряет рост и развитие, повышает урожай, а также снижает поражаемость помидоров болезнями, в частности бактериальным раком.

Украинский академик В. Г. Дроботько пишет, что применение аренарина на Украине может дать прирост урожая за год на сумму около 11 миллионов рублей!

Расскажем подробнее о некоторых опытах К. И. Бельтюковой, в которых участвовали М. Д. Куликовская, М. С. Матышевская, Р. И. Гвоздяк и другие украинские ученые.

Было испытано около 30 фитонцидных препаратов. Среди них иманин, полученный из зверобоя пронзеннолистного, а также и другой препарат из того же растения - новоиманин. Особенно много опытов провели с препаратом аренарином, полученным из бессмертника песчаного. Аренарин подавляет рост многих микробов. Особо чувствительны к нему оказались коринебактерии - возбудители болезни, называемой бактериальным раком помидоров. Даже в разведении 1:1000000 этот препарат подавляет жизнь этих бактерий.

Но дело не только в его антимикробных свойствах. Аренарин с полным правом можно отнести к числу таких фитонцидных препаратов, которые обладают стимулирующим влиянием на рост и развитие растений. "Это влияние, - пишет К. И. Бельтюкова, - выражается в повышении энергии прорастания семян и их всхожести, а в связи с этим - в появлении более ранних и дружных всходов, в увеличении высоты и веса проростков, длины и опушенности корней".

Семян, обработанных аренарином, прорастает уже на вторые сутки после посева в 3-4 раза больше, чем в контроле. Учет густоты стояния растений помидоров в рассаде и в открытом грунте показал, что количество растений увеличивалось по сравнению с контролем иногда в полтора-два раза. Ускорялось прохождение фаз роста и развития помидоров, а тем самым и наступление первого сбора. Количество плодов при первых сборах намного превышало количество плодов с растений, выращенных из семян, не обработанных аренарином.

Предпосевная обработка семян помидоров аренарином повышает урожай плодов в среднем на 10-20 процентов, а иногда и до 72 процентов.

В результате предпосевной обработки семян аренарином снижается количество растений, пораженных бактериальным раком, черной бактериальной пятнистостью, мокрой, вершинной и иной гнилями, а также вирусными болезнями - мозаикой, столбуром и бронзовостью помидоров.

Успешно применялся аренарин и в опытах на клевере, люцерне, фасоли, сахарной свекле, кукурузе, пшенице и ржи. Интересующиеся прочтут обо всех подробностях в книжке об аренарине, выпущенной в Киеве в 1963 году.

Мы уже знаем, сколь изумительны бактерицидные и противогрибковые свойства фитонцидов горчицы.

И. Ю. Славенас в Литве протравливал фитонцидами сарептской горчицы семена проса, зараженные спорами пыльной головни, вызываемой вредной деятельностью грибка устилляго.

Фитонциды горчицы убивают споры этого грибка, и предпосевная обработка зерен проса летучими фитонцидами горчицы может повысить урожай зерна более чем в три раза.

Как видим, уже начаты интересные исследования по использованию фитонцидов для предпосевной обработки Семян, и все же хочется пожелать растениеводам большей смелости мысли и действия в этом направлении.

Своеобразные пути использования фитонцидов для лечения болезней растений ищут выдающийся знаток микробов Н. А. Красильников и его ученики.

Как больным животным и человеку научная медицина дает надбавки к их собственным целебным силам В виде различных лекарств, так Красильников решил давать и больным растениям (или здоровым, для того чтобы они не заболели) надбавку к их собственным целебным силам - фитонциды низших растений, или, как привык их называть Красильников, антибиотики.

Свое очень оригинальное предложение помощи растениеводству Красильников обосновывает опытами. Он погружает корни растения в раствор фитонцида, или, как выражается исследователь, антибиотика, например в раствор пенициллина. Уже через час-другой можно доказать присутствие пенициллина в различных тканях надземных частей растений, например в листьях. Совершенно очевидно, что корневая система всосала пенициллин, и он оказался во всем растении. И другими способами доказано, что различные органы растения проницаемы для пенициллина. Положим на поверхность листа комочек ваты, смоченной раствором стрептомицина (мы упоминали об этом веществе; это фитонцидное вещество выделяется низшим растением - одним из видов актиномицетов). Спустя 3-5 часов мы научно можем доказать, что стрептомицин находится не только на поверхности, но и в тканях листа. Путем надбавки к собственным фитонцидам растения фитонцидов низших растений Красильникову удается лечить некоторые болезни растений и предупреждать заболевания.

Надо полагать, пишет Красильников, что в ряде случаев естественный иммунитет растений обусловлен не только присутствием особых бактерицидных веществ - фитонцидов и других, образуемых растением, но и проникновением антибиотиков из субстрата через корневую систему в растительные ткани.

Не только профессиональные ученые, но и многие практики задумываются над использованием фитонцидов в сельском хозяйстве. Особенно надо приветствовать исследовательские работы по борьбе с грибковыми заболеваниями овощных и плодово-ягодных растений.

Остановимся на болезни картофеля, вызываемой картофельным грибком фитофторой. Слово "фитофтора" по-русски означает "убивающие растения". Название очень подходящее. Фитофторный грибок может производить сильные опустошения картофельных полей и приносить неисчислимый вред. Этот паразит хорошо приспособился к фитонцидам картофеля и может безнаказанно развиваться на картофельной ботве. Заболевание обнаруживается в конце лета, к осени. На листьях появляются темные маслянистые пятна. На пораженных листьях появляется пушистый мицелий с конидиями. Болезнь распространяется, листья вянут, чернеют и погибают (рис. 43). Поражаются и стебли и клубни. Очень быстро на конидиях образуются вздутия, зооспорангии, в которых развиваются подвижные воспроизводительные клетки - споры (рис. 44).

Рис. 43. Листья картофеля: слева - здоровый лист; справа - пораженный фитофторой

Один из участков спорангия растворяется, и подвижные споры выплывают наружу. При попадании на подходящую питательную среду - на здоровые листья картофеля или на клубень - споры останавливаются, прорастают и дают начало новому мицелию.

Рис. 44. Конидиеносец, или спорангиеносец. Видны шарообразные зооспоранги, или конидии, где образуются споры

Удалось снять кинофильм о фитофторе. Некоторые кадры из этого фильма мы видим на рис. 45.

Рис. 45. Выход зооспор из зооспорангиев: А - в крайнем правом спорангии начался выход подвижных клеток-зооспор; Б - внутри спорангиев образуются споры; В - продолжается выход зооспор; Г - слева опустевший спорангий; выход зооспор из крайнего правого спорангия; Д - отдельные споры гриба

Пока не найдено настоящей управы на фитофтору. Эта болезнь еще не покорена как следует наукой. Надо искать новых средств борьбы с грибком. Если фитонциды самого картофеля не убивают своего паразита - грибок, нельзя ли сделать надбавку к собственным целебным силам картофеля в виде фитонцидов растений, к которым грибок не приспособился?

З. А. Борзова ставила опыты в момент выхода зооспор. Одну каплю воды с движущимися зооспорами наносила в углубление стеклянной пластинки. Стекло ставили в чашку Петри, где помещалась растительная каша. Значит, действовали летучими фитонцидами. Через несколько минут, иногда всего через одну минуту споры погибали от летучих фитонцидов луковиц лука и чеснока, игл пихты, листьев черемухи и цитрусовых.

Летучие фитонциды репчатого лука убивают не только споры, но и конидиеносцы, на концах которых находятся спорангии (см. рис. 44).

Сильно действуют против фитофторы и водные растворы тканевых соков растений. Очень интересно, что водный настой из сухих наружных чешуй лука и чеснока (берется 1 грамм чешуи на 10 кубических сантиметров воды) моментально убивает споры фитофторы. Нет сомнений в том, что настойчивые исследователи доведут начатое З. А. Борзовой дело до конца и используют фитонциды в борьбе с фитофторой.

З. А. Борзова - сибирячка. Имя Борзовых хорошо известно не только их землякам - томичам, но и всем садоводам Сибири. Конечно, случайно, но так уж получилось, что опять-таки сибирячка из Томска Нина Андреевна Дубровинская как бы приняла эстафету трудолюбия и энтузиазма в науке из рук Борзовой.

Дубровинскую заинтересовали фитонциды хвойных растений. Работала она не с натуральными фитонцидами, а с изученными химиками отдельными веществами, выделенными из растений, а именно с монометиловым эфиром пиносильвина, выделенным из древесины кедрового стланика. Краткости ради будем называть его ММЭП. В его составе содержатся кислород, водород и углерод. Многие бактерии и грибки, в том числе виновники заболеваний кожи человека и других болезней, а также болезней растений, убиваются этим веществом. Дубровинская воспользовалась электронным микроскопом, чтобы изучить, как умирают под влиянием ММЭП знакомые уже нам грибок фитофтора инфестанс и дрожжевые грибки родоторула глютинис, выделенные из листьев черной смородины. Теперь ясно стало, какие же части грибков поражаются прежде всего и каковы последовательные этапы умирания этих грибков. Все подробности работы Дубровинской интересны, но скажем лишь о главном. На фотографии (рис. 46, А) представлена часть нормального грибка родоторула, снятая благодаря электронному микроскопу. Увеличение здесь около 40 000. Снаружи видна оболочка. Буквой Я обозначено ядро клетки грибка. На снимок попала приблизительно половина ядра. Ядро одето оболочкой. Видны пять митохондрий. Одна из них обозначена буквой М. Это очень важные части клетки. Без них не происходит дыхания и запасания энергии для дальнейшей жизни клетки. На фотографии видны изогнутые темные палочки, носящие название эндоцитоплазматического ретикулума - очень сложного устройства (на рисунке ЭР). Так устроена нормальная грибковая клетка.

Если же в питательную среду, на которой растет грибок родоторула, ввести ММЭП, то грибки утратят типичное для них строение (рис. 46, Б). Ядро увеличивается в размере. Оболочка ядра разрыхляется, часто разрывается, как это мы и видим на фотографии, где попали на снимок два грибка, как бы сливающиеся друг с другом. Остатки разрушенной оболочки обозначены буквами ЯО.

На третьей фотографии (рис. 46, В; увеличение то же - около 40 000) хорошо видны измененные формы и размеры митохондрий, а в середине лежит вакуоль - полость с жидкостью. Вместо нормальной сложно устроенной сеточки - эндоцитоплазматического ретикулума мы видим, так сказать, анархию - остатки беспорядочно разбросанных "палочек". Смерть грибка наступила.

Дубровинской посредством электронного микроскопа удалось узнать, как умирает и гриб фитофтора (рис. 46, Г, Д). Здесь также очень большое увеличением на самом деле клетки фитофторы в 40000 раз меньше. Присмотримся к рисункам. На рис. 46, Г нормальные клетки фитофторы. Видны клеточная оболочка (КО), ядра (Я), митохондрии (М), эндоцитоплазматический ретикулум (ЭР). А на рис. 46, Д убитый фитонцидным препаратом грибок. Картина гибели в общем такая же, как и при умирании грибка родоторула.

Однако действительно ли погиб грибок фитофтора? Может быть, эти изменения обратимы и грибок может вернуться к жизни? Попробуем заразить зеленый лист картофеля грибком - дадим на поверхность листа 2-3 капли взвеси клеток грибка. Через двое суток окажется, что контрольные листья (те, на поверхность которых даны капли с грибком, пробывшим до опыта в воде) заболели, о чем свидетельствуют темные пятна и линии (рис. 46, Е), а опытные листья остались совершенно нормальными, хотя на поверхность их также наносились капли со многими грибковыми клетками, но грибки предварительно обрабатывались препаратом ММЭП. Значит, грибки оказались убитыми этим веществом и не заразили листья.

Рис. 46. Влияние фитонцидов хвойных растений на гриб родоторула (А, Б. В) и на гриб фитофтора инфестанс (Г, Д, Е). (Электронная микроскопия)

Жизнь, потребности сельского хозяйства заставляют ученых использовать все достижения нашей науки. Я не специалист в этой области, но, мне кажется, не ошибусь, если скажу: пройдет немного времени, ученые и смелые практики откроют много нового в этой области. На моих глазах сотрудник нашей лаборатории В. Г. Граменицкая провела превосходные лабораторные опыты по протравливанию семян хлопчатника. Работы и других ученых наталкивали на мысль использовать фитонциды в борьбе с болезнями хлопчатника.

Хлопчатник, как и всякое растение, имеет свои болезни, виновниками которых являются микробы, приспособленные к его фитонцидам и другим его защитным свойствам. Конечно, приспособленность этих микробов относительна. Известно, что одни сорта хлопчатника поражаются больше, а другие меньше. Выяснено, что Наибольшей бактерицидностью обладает клеточный сок тех сортов, которые наиболее устойчивы к заболеваниям. Но совершенно ясно, что если хлопчатник заболевает той или иной болезнью, значит, его собственных целебных сил недостаточно для сопротивления микробам и надо помочь ему фитонцидами тех растений, к которым болезнетворные для него бактерии не совсем приспособились и легко ими убиваются.

В. Г. Граменицкая и пошла в своих исследованиях по этому пути.

Есть у хлопчатника страшная болезнь, вызываемая бактерией мальвацеарум. Это гоммоз хлопчатника, поражающий и листья, и стебель, и коробочки, и волокно во все периоды развития растения. Болезнь эта может приносить огромный вред хозяйству, так как снижает урожай хлопка да к тому же портит волокно.

Основным источником заражения являются семена. Как же протравливают семена, как борются с гоммозом?

Один из способов - обработка серной кислотой или формалином. Специалисты говорят, что это дорого, да к тому же и не всегда обеспечивает успех, потому что бактерии могут находиться не только на поверхности семян, но и внутри их.

В. Г. Граменицкая в своих лабораторных опытах сумела прекрасно обеззаразить семена хлопчатника фитонцидами горчицы, хрена и эвкалипта. Эти фитонциды хорошо убивают бактерий, а всхожесть семян остается высокой.

В опытах с водным настоем листьев эвкалипта семена заливались этой фитонцидной жидкостью так, чтобы они были целиком покрыты ею. Семена замачивались в течение часа, после чего их рассыпали тонким слоем и в течение 1,5-3 часов просушивали.

В опытах с горчицей брали 10 граммов сухой горчицы на литр воды, оставляли на сутки при обычной комнатной температуре. Затем фильтровали и получали прозрачный, неточно выражаясь - водный, настой, обладающий хорошими бактерицидными свойствами. В таком настое семена замачивали в течение получаса, а затем на полчаса помещали в обычную воду и после просушивали в течение 2-3 часов.

В опытах с хреном 20 граммов натертого на терке хрена заливали литром воды. Проходят сутки. Теперь можно в таком водном настое хрена замочить семена в течение 5 часов. А как воспользоваться летучими сильно бактерицидными веществами горчицы для протравливания семян?

10 граммов сухой горчицы надо залить 20 кубическими сантиметрами подогретой обычной воды, тщательно растереть и поместить на дно сосуда объемом 2-3 литра. Возьмем теперь 10-15 граммов семян хлопчатника и подвесим в сосуде в марлевом мешочке на расстоянии 40-50 сантиметров над горчицей. Закроем сосуд. Пусть семена "опаряются" так в течение получаса. Вынем после этого семена, положим на фильтровальную бумагу и оставим на воздухе на 2-3 часа. Вот и вся обработка. С летучими веществами хрена можно поставить подобные же опыты. Надо взять 5-10 граммов растертого хрена и "опарять" семена летучими фитонцидами в течение часа. Для сравнения действия фитонцидов можно обработать другие порции таких же семян серной кислотой или формалином.

Опыты ставились очень внимательно: исследовалось, остались ли микробы и много ли их сохранилось на поверхности и внутри семян; проверяли процент всхожести семян и состояние всходов.

Что можно наблюдать в результате таких экспериментов? Сильно уменьшенное количество бактерий, а в некоторых случаях и полное отсутствие их на семенах, протравленных фитонцидами. В большинстве случаев - более высокий процент всхожести семян по сравнению с контрольными. Вот пример. При обработке фитонцидами хрена и водным настоем горчицы процент пораженных ростков не превышал 26, а при обезвреживании серной кислотой процент этот доходил до 51.

Одновременно В. Г. Граменицкая обнаружила интереснейшее явление. Наблюдая в течение 1-2 недель, она убедилась в оздоровляющем действии фитонцидов на всходы.

В контрольной группе семян всходы были на 70 процентов поражены и погибали в течение недели. За это же время в опытах с эвкалиптами и летучими фитонцидами горчицы и чеснока все всходы оказались здоровыми и, что замечательно, было отмечено более мощное развитие ростков. Длина ростков семян, не обработанных фитонцидами, не превышала 2 сантиметров, а после опытов была в 4 раза больше и доходила до 8 сантиметров!

Стоит потрудиться над объяснением этих явлений. Было бы грустно, если бы опыты Граменицкой и других ученых остались на долгое время лишь разведывательными, только лабораторными. Но этого не может быть: найдутся новаторы, которые умножат эти опыты в лабораториях и выйдут в поле помогать растениям справляться с их недугами.

Растениеводы вместе с химиками, наверное, получат фитонцидные препараты, без перебоев предохраняющие семена тех или иных сельскохозяйственных растений от бактериальных и грибковых Заболеваний. Но научная мысль развивается в разных, пожалуй еще более интересных, направлениях. Известный ученый профессор Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева Михаил Семенович Дунин является создателем очень оригинальной теории иммунитета растений, о которой, к сожалению, мы не можем здесь написать подробно. Эта теория, однако, не стоит в противоречии с теорией фитонцидов.

М. С. Дунин выдвинул интересную мысль о более надежном способе использования фитонцидов в борьбе с болезнями растений, в частности с фитофторой картофеля. Надо повысить способность развивающегося растения противостоять заболеваниям. Как это сделать? Следует вызвать увеличенную продукцию фитонцидов в тканях картофеля изменением внешних условий. Одним из путей, ведущих к накоплению фитонцидов, является светозакалка клубней.

В лаборатории Дунина клубни картофеля подвергали воздействию солнечных лучей при температуре 15-20 градусов, в результате чего уже через 3-4 дня в поверхностных слоях клубней накапливалось значительное количество фитонцидов, и прорастающий картофель становился более стойким ко многим заболеваниям. Это, конечно, надежнее, чем кратковременно обрабатывать восприимчивые к болезням семена разными антисептиками. Эти рассуждения можно распространить и на животных и на человека. Здоровый организм со своими мощными защитными силами гораздо лучше противостоит действию заразных начал, чем хилый и ослабленный, которому дают лекарственные вещества.

Н. А. Никифорова на Сахалине заражала клубни картофеля знакомым уже нам грибком - фитофторой. Клубни, подвергавшиеся перед тем в течение 5 дней действию солнечных лучей, не заболевали, а обычный картофель заражался полностью. Клубни, подвергнутые светозакалке, хорошо сохраняются в течение зимы. В одном из опытов выяснилось к 10 апреля, что один клубень из семи оказался больным, а из подвергнутых в течение 5 дней светозакалке только один из 30 клубней становился негодным для посадки. Те же клубни, которые прошли 7-дневную светозакалку, почти все оставались здоровыми; к весне всего лишь один клубень из 50 оказывался больным. Никифорова убеждена, что фитонциды защищают клубни от заражения и после высадки в поле, она ссылается на применение светозакалки картофеля в ряде колхозов Белоруссии, Московской и Свердловской областей. Исследовательница оговаривается, что такой путь повышения продукции фитонцидов, делающий растения стойкими к болезням, следует использовать для семенного картофеля, притом главным образом раннеспелых нележких сортов. По этому пути не следует идти в отношении продовольственного картофеля, так как подвергнутые действию света клубни накапливают солаиин и иные ядовитые вещества.

Невозможно предусмотреть, в каком направлении будет развиваться творческая мысль новаторов сельского хозяйства, желающих поставить фитонциды на службу полезным нам растениям.

Среди многих возможных путей мыслим и селекционный. Надо попытаться произвести отбор растений на их фитонцидные и витаминные свойства. Нельзя ли таким путем раз в десять - двадцать усилить и без того превосходные фитонцидные и витаминные свойства пищевых растений?

А почему бы селекционным путем не создать виды растений, в десятки и сотни раз более стойкие к болезнетворным бактериям и грибкам?

Профессор Д. Д. Вердеревский вместе со своими учениками не только убедился в большой роли фитонцидов в жизни растений, но и создал на основе учения о фитонцидах новую глубокую теорию иммунитета растений, подтверждающуюся многочисленными опытами выведения сортов растений с высокой продукцией фитонцидов, оказавшихся более иммунными, то есть более стойкими к заболеваниям.

Мне хочется выразить здесь свое восхищение выдающейся деятельностью замечательного ученого Д. Д. Вердеревского и всей его школы. Как это часто бывало в истории науки, необычные, подлинно новаторские идеи Вердеревского об иммунитете растений, смелые, оригинальные предложения о защите растений встречены были пессимистически и не раз подвергались нападкам.

Нелегко пришлось школе Вердеревского бороться за свою теорию иммунитета растений. Но школа победила. Давно бы надо написать для научной молодежи поучительную, полную романтики историю школы Вердеревского.

Кажется, мы познакомились с достаточным количеством примеров, убеждающих в важности фитонцидов для защиты растения, для его иммунитета. Только еще и еще раз будем помнить, что для защиты растения не обязательны вещества, убивающие бактерий; полезную роль могут сыграть вещества, тормозящие развитие микробов, а могут быть и фитонциды, "отпугивающие" подвижных микробов, вызывающие явление отрицательного хемотаксиса.

Это тем более важно отметить, что к числу основных признаков болезнетворных для растений бактерий относится их подвижность. Считают, что всего имеется 12 неподвижных видов, а все остальные - подвижные.

Не только у растений вырабатываются химические защитные вещества - фитонциды. И у животных организмов, несмотря на изумительное богатство способов сопротивления паразитам - микробам, существует также выработка интереснейших химических веществ, важных для иммунитета. Курица или другая птица снесла яйцо. Казалось бы, скорлупа яйца и подскорлуповая оболочка хорошо предохраняют зародыш от бактерий.

Но это не совсем так. Опыты показывают, что бактерии могут проникать через неповрежденную скорлупу и оболочку. А на ранних стадиях развития куриного зародыша или, положим, зародыша воробья нет еще клеток, которые захватывали бы внутрь бактерий или вырабатывали антитела - вещества против внедрившихся бактерий.

Как же защищается зародыш? Этот новый вопрос в науке разрабатывается нашей лабораторией.

Возьмем свежее куриное яйцо. Разобьем скорлупу и выльем осторожно содержимое яйца в блюдце так, чтобы оболочка, имеющаяся вокруг желтка, не порвалась. Приготовимся, короче говоря, сделать хорошую яичницу-глазунью. Блюдце перед этим не будем обрабатывать какими-либо веществами, убивающими бактерий. Оставим блюдце с яичницей-глазуньей открытым; пусть оно стоит в комнате, воздух которой насыщен микробами. Можно даже искусственно нанести какую-либо бактериальную культуру на поверхность вылитого белка. И что же? Белок куриного яйца, являющийся таким чудесным питательным веществом для бактерий, не загнивает! Пройдут сутки-другие, белок начинает подсыхать, но так и не зашивает!

Каждый, однако, знает, что вареное яйцо быстро подвергается действию гнилостных бактерий. Такое же явление мы обнаружим и на яйце лягушки, и на икринке рыбы и т. д.

Почти полвека назад русский ученый профессор Томского университета Лащенков со своими учениками доказал, что в белке куриного яйца содержатся вещества большой бактерицидной силы. Впоследствии, лет через пятнадцать, иностранцы вторично "открыли" это явление и назвали бактерицидные вещества белка лизоцимом. Вскоре нашли бактерицидные вещества в слезах человека, в слюне, в мокроте, кровяной сыворотке, в слизистой оболочке тонких кишок и желудка, в легких, в мышцах, в молоке женщины. Веществам этим нельзя не придавать серьезного защитного для человека значения.

Ставили опыты на коже человека. Наносили яа чистую здоровую кожу человека культуру бактерии, называемой "чудесной палочкой". Точное исследование показало, что уже через 10 минут можно обнаружить только одну десятую часть нанесенных бактерий, а через 20 минут останется на коже всего одна сотая часть бактерий. Наносили кишечных, брюшнотифозных и иных бактерий. Результаты в принципе остались такими же.

Не то произойдет, если нанести бактерии на грязную кожу после какой-либо длительной, загрязняющей кожу работы.

Чем объяснить все эти явления? Наука точно еще не знает, но для всех очевидно, что их невозможно объяснить лишь тем, что кожа - механическое препятствие для бактерий. Дело не только в том, что кожа - барьер, через который трудно прорасти бактериям или грибкам. Дело в каких-то еще не выясненных химических влияниях.

Скорее всего, результаты неизбежного "исчезновения" некоторых видов микроорганизмов, оказывающихся на коже человека, следует толковать как действие на них двух "убийц": не познанных еще антибиотических свойств самой кожи и... фитонцидных свойств бактерий-антагонистов. Выяснено, что на коже человека могут оказаться многие виды бактерий, но нормально, постоянно, без всякого вреда для человека живут только два вида - так называемые дифтероиды и неболезнетворные стафилококки.

Количество бактерий на коже может быть очень различное. Например, в одном из опытов обнаружили на квадратном сантиметре кожи пальца всего 14 бактерий, а на одном квадратном сантиметре кожи спины оказалось 100 000 бактерий. У разных людей и в разных условиях количество бактерий может быть очень разным. Некоторые ученые думают, что постоянно живущие микробы своими фитонцидами встречают враждебно, антагонистически другие, "чужие" бактерии, и подавляют их рост или убивают.

Зоологи располагают огромным количеством фактов об антимикробных свойствах тканей животных. Обнаружены и летучие соединения. Делались попытки и назвать их подобно фитонцидам. Так, ленинградский зоолог Л. И. Хозацкий предложил названне зоонциды (зоон - животное).

В этой книге не будем останавливаться на антибиотических веществах животных. Скажем только о том, что при распаде животных, при воспалительных процессах выделяются летучие бактерицидные и протистоцидные вещества. Химический состав их неизвестен.

Навряд ли кто-либо может выставить больше возражений нашей гипотезе о роли фитонцидов в природе, чем сами исследователи этой области. Много, очень много еще не разработанного, и нечего тешить себя надеждой на непогрешимость всех изложенных научных взглядов.

Как и всякая еще не окончательно доказанная гипотеза, наша гипотеза о роли фитонцидов в природе может вызвать ряд возражений или вопросов.

Прежде всего это вопрос о том, не играют ли фитонциды помимо их целебной, защитной для растений роли и другую роль в жизни растений. Скорее всего, так и есть на самом деле.

В организмах растений или животных вообще нет таких структур и отправлений, которые имели бы одно-единственное значение. Сколь разнообразно значение, например, любой кости головы человека. К ним прикрепляются мышцы, у них есть отверстия для сосудов и нервов и т. д. и т. п. Печень у человека имеет более десяти функций, связанных с перевариванием пищи, жизнью крови.

Так и фитонциды. Это не только "шпаги" в борьбе с микробами. Наверное, большое значение они могут иметь в теплорегуляции растения и в других процессах. Э. В. Морозова, изучая в лаборатории известного иммунолога Л. В. Метлицкого химию растения картофеля, установила, что одни и те же вещества - кофейная кислота и скополетин, с нашей точки зрения являющиеся компонентами фитонцидов, играют важную роль в регулировании состояния покоя клубня картофеля и в его устойчивости к грибку фитофтора инфестанс.

Возникает другой вопрос: можно ли давать одно название - фитонциды - защитным химическим веществам всех растений? Ведь химическая природа их у разных растений может быть весьма различной. Мы ответим: не только можно, но и нужно. Вспомним еще раз фагоцитарную теорию И. И. Мечникова. Он открыл, что одноклеточные организмы - протозоа - могут захватывать бактерий внутрь и переваривать их. Здесь функция пищеварения совпадает с функцией защиты организма от заразного начала. Этому явлению он дал название "фагоцитоз", а клетки, обладающие этим свойством, назвал "фагоцитами" (буквально - "пожирателями").

И. И. Мечников доказал, что всему животному миру свойственно явление фагоцитоза.

У высших животных и у человека функцию фагоцитов выполняют лишь некоторые клетки тела. Так, у человека это лейкоциты крови и подвижные клетки соединительной ткани.

Казалось бы, И. И. Мечникову следовало возразить. Сколь различны амебы, инфузории, клетки губки, кровяные клетки разных животных!

Можно ли обозначить одним термином "фагоциты" амебу и лейкоцит крови человека, археоциты губки и клетки соединительной ткани иглокожих? Не только можно, но и нужно, ибо, несмотря на столь яркое разнообразие структур и функций тех или иных клеток, тех или иных организмов, этим клеткам свойственно общее явление: функция пищеварения клетки-фагоцита отчасти совпадает с функцией защиты ее от тех или иных микроорганизмов.

Мы прибегли в защите наших наблюдений и гипотез к аналогии с одним из величайших открытий в биологии - фагоцитарной теорией. Позволим себе прибегнуть к этой аналогии и в другом, гораздо более серьезном возражении, которое может быть сделано нашим предположениям о роли фитонцидов в природе.

Имеем ли мы право, даже если бы и располагали множеством наблюдений, предполагать о существовании защитной роли фитонцидов для растений, если на практике в десятках тысяч опытов исследователи проблемы фитонцидов сталкивались главным образом с микрофлорой, безвредной для растений?

Листья березы не встречаются с инфузориями, а кровохлебка не встречается с брюшнотифозными бактериями, в отношении которых доказано мощное бактерицидное действие ее фитонцидов.

Для доказательства предположений о целебной силе фитонцидов необходимы, казалось бы, прежде всего исследования по влиянию фитонцидов данного растения на бактерии и грибки, гибельные для него.

Несмотря на кажущуюся убедительность этого возражения, оно приобретает смысл лишь при условии, если мы проблему невосприимчивости сузим до частного вопроса о патогенных микробах. Об этом мы уже говорили. Совершенно неосновательно предполагать, что эволюция защитных сил, выработка, в частности, фитонцидных свойств растений, шла только в результате непосредственной борьбы данного вида растений с данным микроорганизмом.

Совершенно ясно каждому зоологу, что амеба, скажем, имеет в природе мало возможностей соприкасаться, например, с дифтерийной палочкой, с туберкулезной бациллой и т. д.

Однако нетрудно убедиться в лабораторном эксперименте, что амеба благодаря своим фагоцитарным свойствам способна захватывать эти виды бактерий столь же хорошо, как, положим, сенную палочку.

Выходит, что в процессе эволюции защитных сил организмов вырабатываются защитные приспособления не только по отношению к данному виду микроорганизмов, а более широко.