Скачать (52,0 Кб)

Защита картофеля

Кандидат сельскохозяйственных наук А. С. Удовицкий, Кустанайская ГОСХОС
Химия и Жизнь №1, 1981 г., с. 56-59

Одним из основных препятствий для разведения картофеля считается вырождение этой культуры из-за болезней, которые вызывают у растений скручивание листьев, мозаики, готичность (мало-стебельность), карликовость и другие уродства. У вырожденного картофеля резко снижается урожайность, ухудшаются товарные и семенные свойства клубней. Растения не реагируют на обильную подкормку и орошение. Подсчитано, что по вине болезней вырождения в мире ежегодно теряется более тридцати миллионов тонн клубней, или 13% мирового урожая.

Вылечить эти болезни еще никому не удавалось; обычно сорта оздоравливают через семеноводство - разными способами пытаются получить более или менее здоровый посадочный материал. Мы (сотрудники Кустанайской государственной областной сельскохозяйственной опытной станции) выдвинули новую гипотезу о происхождении вырождения в надежде, что она позволит успешнее справиться с бедой. Но прежде чем рассказать о нашей гипотезе, изложим традиционные точки зрения на эту проблему.

ВИРУСЫ, КЛИМАТ, СТАРЕНИЕ

Большинство ученых считает, что вырождение картофеля вызывают в основном вирусы. Их известно более 30. В клетки здоровых растений вирусы попадают при соприкосновении с больными или с помощью насекомых-переносчиков: тлей, клопов, цикад, трипсов. Передаются вирусы и через почву: переносят их споры грибов и нематоды. Описаны также случаи переноса вирусов воздушными потоками.

Сторонники другой концепции видят причину вырождения в экологических факторах, не подходящих для нормального развития картофеля, например в жарком лете, нехватке влаги. Механизм экологического вырождения никем не объяснен, но, исходя из этих представлений, ученые предлагают выращивать картофель на семена в местах, которые более соответствуют биологическим особенностям растений, скажем, в горах или умеренной зоне, где обильнее осадки и прохладнее воздух. А на юге рекомендуется применять агротехнические приемы, уменьшающие вредное воздействие высоких летних температур на клубни и растения. К таким приемам относится посадка летом свежеубранных клубней, то есть получение за сезон двух урожаев. Второй урожай зреет в более холодное время. Правда, клубни в таких условиях получаются недозрелыми и для еды не очень хороши. Но зато как семена они вполне пригодны и даже лучше, чем клубни от весенних посадок: дольше сохраняются зимой и менее подвержены болезням.

К сожалению, эти меры не дают стопроцентной гарантии - растения болеют и в горах, и на полях умеренной зоны. Сторонники экологической теории объясняют это так: в умеренной зоне якобы основные причины дегенерации картофеля - не температурный и водный режимы, а недостаток тех или иных питательных веществ. В некоторых работах описаны случаи вырождения из-за нехватки в почве серы и других макро- и микроэлементов.

Кроме вирусной и экологической теорий, более 200 лет существует также теория естественного старения сортов, выдвинутая французом А. Пармантье. Хотя сейчас она не пользуется большой популярностью, сторонники этой теории есть и у нас, и за рубежом.

Ботаники различают большой и малый циклы развития. Все периоды большого цикла - ювенильный, генеративный и старение - нагляднее всего у дерева, потому что дерево - одна особь. С картофелем разобраться сложнее. Каждый год вся ботва у куста отмирает, а почки возобновления оказываются на изолированных друг от друга клубнях. Малый цикл и есть ежегодное развитие куста из клубня. А большой цикл включает жизнь растения от семени до естественной смерти всего вегетативного потомства. Так вот, довольно быстрое старение этой культуры объясняют тем, что клубни образуются не из материнского растения, а из пазушных почек на стебле.

Эти два клубня поражены одной болезнью - так называемой "ведьминой метлой", но справа клубень картофеля, выращенный на безвирусной основе, он абсолютно неиммунен и потому страдает от болезни куда сильнее, чем обычный картофель, который вы видите слева

Факт естественного старения сортов подтвержден экспериментально нашим современником, советским ученым Ю. Г. Тринклером. Он доказал также, что в процессе старения усиливается вырождение. Хотя у этой теории есть много противников, метод оздоровления картофеля, предложенный одним из ее последователей, советским растениеводом. Г. Н. Линником, до сих пор в ходу. Линник считал, что дозревание клубней под кустом ускоряет их старение, а значит, и вырождение сорта. Поэтому убирать клубни на семена следует при зеленой ботве.

Этот метод применяют приверженцы разных теорий, но его успех объясняют по-разному. Например, вирусологи считают, что при уборке недозрелого картофеля вирусы не успевают проникнуть из стебля в клубень; кроме того, такая уборка предотвращает распространение вирусной инфекции насекомыми, потому что опережает их массовый вылет.

Итак, общепризнанной теории нет. Тем не менее существует целый набор мер, к которым с большим или меньшим успехом прибегают, чтобы уменьшить ущерб, наносимый вырождением.

МЕРЫ

Кроме двухурожайной культуры, возделывания семенного картофеля в местах с прохладным климатом и сбора недозрелых (точнее физиологически молодых) клубней, о чем уже говорилось, в семеноводческих хозяйствах применяют и другие способы оздоровления картофеля. Сажают семенные клубни на самых плодородных землях, по пласту многолетних трав, обогащают почву минеральными и органическими удобрениями, особенно навозом; загущают посевы, глубоко заделывают клубни. Селекционеры постоянно выводят новые сорта картофеля, более устойчивые к болезням.

Перед посадкой для освобождения от вирусов клубни прогревают (термотерапия), опрыскивают тиоурацилом, гетероауксином, антибиотиками и другими препаратами. Некоторые исследователи предлагают облучать клубни рентгеновскими лучами, помещать в поле коронного электрического разряда. Практикуется и метод полного освобождения от вирусов. Делается это так. Из ростка картофеля под микроскопом выделяют несколько только что образовавшихся клеток, так называемую апикальную меристему. Считается, что до нее вирус еще не успел добраться. Тем не менее на всякий случай клетки меристемы тоже прогревают. Из этих клеток в пробирке на специальной питательной среде выращивают растеньице. Полученные от него клубеньки и становятся источником посадочного материала. Это сложная и хлопотная технология; в частности, для проверки и отбора растений, чистых от вирусов, необходимо проделать немало тонких вирусологических анализов.

Большинство перечисленных мер требует еще длительной проверки, тем более что некоторые из них явно противоречат друг другу.

ПАРАДОКСЫ И ПРОТИВОРЕЧИЯ

Инкубация клубней при 35°С в течение 56 дней или при 36°С в течение 39 дней действительно освобождает их от вирусов скручивания листьев (ВСЛК) и от У-вируса, вызывающего полосчатую мозаику, очень тяжелое заболевание. Термотерапию, кстати, применяют и для оздоровления плодово-ягодных культур, цитрусовых, винограда, сахарного тростника.

Но ведь воздействие высоких летних температур на клубни в естественных условиях - это, по сути дела, та же термотерапия (в Индии, например, картофель, зараженный ВСЛК, избавляют от вирусов хранением в жару просто под навесом). И в то же время повышенными температурами объясняют экологическое вырождение. Где же логика?

Возникает еще один любопытный вопрос - о насекомых-переносчиках вирусных болезней. Казалось бы, должна быть прямая связь: чем больше вирофорных насекомых, тем сильнее распространены вирусные болезни. Но известно, что сухой воздух, высокие температуры, а в некоторых местах (например, в Казахстане) и постоянно дующие ветры неблагоприятны для массового размножения и лета насекомых. Тогда почему же в таких районах широко распространены скручивание листьев, готичность, полосчатая мозаика, инфекционные агенты которых передаются главным образом насекомыми? С точки зрения вирусологов, в этих районах действуют два противовирусных фактора: высокие температуры и отсутствие насекомых. И тем не менее...

Теперь о безвирусном картофеле. Специалисты хорошо знают, сколько усилий надо приложить, чтобы из крошечного кусочка меристемы (чем меньше, тем лучше) вырастить в пробирке растение, которое еще долго заставит ухаживать за собой, пока, наконец, после множества хитроумных операций не даст маленькие клубеньки, основу первичного безвирусного семеноводства. Понятно, что ценятся они на вес золота. Но беда и в том, что размножить их в полевых условиях очень трудно. Нам, например, на полях Куста-найской ГОСХОС так и не удалось добиться успеха. В первый же год оздоровленные сорта Шортандинский и Приекульский ранний дали такие хилые растения, которых нам вообще не приходилось видеть у обычного картофеля этих же сортов.

Справа - здоровый картофель, а слева - куст, пораженный полосчатой мозаикой

К тому же безвирусный картофель нуждается в стерильном фоне, то есть в полном отсутствии вирусов в почве и на орудиях производства, потому что он абсолютно неиммунен и ему страшны все вирусы. Но возможна ли полная стерилизация сельскохозяйственных угодий, инвентаря, хранилищ? Кстати, черниговские вирусологи не так давно обнаружили на меристемном картофеле новый, еще более опасный, так называемый бацилловидный вирус. А в журнале "Картофель и овощи" (1978, № 4) сообщалось, что безвирусный картофель сильнее, чем обычный, поражается фитофторозом, одним из самых тяжелых грибковых заболеваний, из-за которого можно вообще остаться без картошки.

Культивирование меристемного картофеля предполагает также частую смену семенного материала. Но и это невыполнимо, ведь и обычных семян картофеля наши научные учреждения выращивают очень мало.

ПОЛЬЗА МИРНОГО СОСУЩЕСТВОВАНИЯ

В 1976 году мы выдвинули гипотезу о том, что настоящие виновники вырождения - не вирусы и не экологические условия. Дело в ослаблении или полной потере растениями иммунитета. Иммунитет же к вирусам возникает именно потому, что они в растениях есть. Так что в растительных биоценозах вирусы играют не только вредную, но и положительную роль.

Мы давно обратили внимание на тот удивительный факт, что в покоящихся клубнях картофеля очень трудно обнаружить болезнетворные вирусы. Многие исследователи знают об этом, но тем не менее пускаются на всевозможные ухищрения, чтобы все-таки найти там вирусы, и, очевидно, считают, что причина неудач - несовершенство методов поиска. Другое дело, если картофель прорастить. В ростках вирус обнаружить несложно. Как это объяснить?

В покоящихся клубнях есть очень активные ингибиторы (кофейная кислота, скополетин, фитоалексины и другие соединения), подавляющие жизнедеятельность вирусов, но особым образом, без, так сказать, смертоубийства. Вирусы от этого подавления не страдают, так как находятся в защищенном, неинфекционном состоянии. (Вот почему их не могут найти в соке из покоящихся клубней, ведь о присутствии вируса судят по его инфекционному действию на растения-индикаторы.) А когда клубни прорастают, ингибиторы разрушаются и вирусы активизируются.

Иными словами, между растением в состоянии покоя и вирусом возникает одна из разновидностей симбиоза - аменсализм, когда сожители не доставляют друг другу неприятностей и мирно сосуществуют. Это своеобразный способ защиты растений (а может, и вирусов), созданный природой, физиологический антивирусный иммунитет. Вот почему распространение фитопатогенных вирусов в природе следует считать нормальным явлением, а инфекционное вырождение растений, возникающее при паразитической разновидности симбиоза,- исключением из правил.

С антивирусным иммунитетом связана устойчивость многих диких растений и некоторых культурных сортов к вырождению. Например, большинство сортов картофеля с более длительным периодом покоя меньше подвержено вырождению и экологически пластичнее, чем сорта с коротким периодом покоя. Как правило, это среднепоздние и поздние сорта типа Лорх. А скажем, сорт Приекульский ранний вырождается быстро. Становится также понятной причина активного вырождения картофеля на юге. Тепло сокращает период покоя у клубней.

Теперь можно объяснить и успех двух-урожайной культуры. Второй урожай формируется в более холодной земле, поэтому у клубней дольше период покоя. По той же причине менее подвержен вырождению и картофель, выросший в северных областях и в горах. Оздоровление картофеля уборкой при зеленой ботве тоже легко истолковать с помощью нашей гипотезы. Молодым клубням требуется дополнительное время для дозревания, и период покоя у них длиннее, чем у клубней, созревших под кустом. Вообще всякое нарушение этой необходимой для растений стадии, в том числе и во время хранения, вызывает вырождение. У больных и вырожденных растений период покоя короче обычного.

Исходя из сказанного, наиболее перспективны в борьбе с дегенерацией растений те приемы, которые препятствуют преждевременному выходу клубней из состояния покоя. К таким приемам относятся уборка картофеля при зеленой ботве и хранение клубней в условиях, не позволяющих им прорасти раньше времени. Кроме того, наиболее здоровые и полноценные сеянцы вырастают из семян, прошедших, как правило, период покоя в течение двух-трех лет. Дело в том, что антивирусные ингибиторы есть и в семенах. А вот термотерапия может принести картофелю больше вреда, чем пользы: она сокращает период покоя и губительна для ингибиторов клубней.

Но главный упор, как нам кажется, надо сделать на поиски способов синтеза ингибирующих вирусы веществ или извлечения их из растения, чтобы обрабатывать этими веществами клубни перед посадкой и даже целиком все посевы. А в более отдаленном будущем речь может идти и о создании искусственного иммунитета у растений к разным вирусным заболеваниям. Первые шаги в этом направлении уже сделаны: сотрудник Биолого-почвенного института ДВНЦ В. Г. Рейфман получил первую вакцину для картофеля из слабопатогенных штаммов вирусов, выделенных из природных популяций.