Симбиоз с микроорганизмами — основа жизни растений

Общее заключение

Впервые разработанный автором метод получения чистых культур симбионтных грибов из корней и надземных частей растений дал возможность установить наличие этого симбиоза у всех растений. Разделение растительности на микотрофные и немикотрофные виды было связано с невозможностью визуального обнаружения симбионтных грибов под микроскопом у слабо микотрофных растений, произрастающих в избыточно влажных местах, тундре, пустыне. Но даже из этих растений можно выделить чистые культуры эндофитов. Значение продуктов грибного симбиоза для каждого растения весьма значительно, так как симбионтные грибы обеспечивают растения такими жизненно необходимыми для их роста веществами, как гормоны роста, ферменты, витамины, аминокислоты, липиды и цветные пигменты. Способность к их синтезу мы установили у всех чистых культур симбионтных грибов.

Попытки выделения чистых культур эндофитов из растений на протяжении около 100 лет не были результативными. Сложность их выделения была связана с неизвестной ранее потребностью симбионтных грибов в гормональных веществах (2-3 капли) в процессе их прорастания из растительной ткани в питательную среду, так как в этот короткий период времени сами грибы не синтезируют гормонов роста. Обогащение питательных сред гормонами роста микробного или растительного происхождения обеспечивает получение чистых культур эндофитов не только из корней, но и из листьев, хвои, завязей, пыльцы, семян и одноклеточных тканевых культур, выращенных в стерильных условиях вне организма. Общими морфологическими показателями для более чем 100 выделенных чистых культур эндофитов при многократном повторении опытов были следующие: 1. Отсутствие спороносящих органов размножения. 2. Многоклеточный мицелий с везикулярными расширениями, принимающими при старении септированную форму. 3. Гранулированная плазма, рассыпающаяся при разрыве оболочки клетки. 4. Погруженный рост мицелия в жидкой среде при отсутствии воздушного мицелия. 5. Синтез цветных пигментов различных цветов — от белого до черного. Эндофиты из ржи, пшеницы, томатов, клевера, мака и некоторых других растений синтезируют красный пигмент, который многие ученые ошибочно принимают за леггемоглобин. Черный пигмент синтезируют эндофиты таких сильно микотрофных растений, как мексиканская аралия; женьшень, мать–и–мачеха, брусника, черника и др.

Впервые нами была установлена способность к азотфиксации чистых культур эндофитов, что объясняет давно установленный, но не понятый наукой факт — накопление большого количества азота в целинных карбонатных почвах, заросших многолетней злаковой и разнотравной растительностью при незначительном участии в травостое бобовых растений (5%). В лабораторных условиях чистые культуры эндофитов в нейтральных питательных средах фиксируют больше азота, чем в кислых. В бетонных лизиметрах на глинистой материнской породе за 10 лет накопилось значительно больше азота при росте сильно микотрофных многолетних растений, чем при росте слабо микотрофных однолетних культур. Что касается многолетних бобовых культур, то их сильная азотфиксация выявляется только при наличии симбиоза с эндофитами в крупных клубеньках, розовый пигмент которых синтезируют симбионтные грибы. Предварительные полевые опыты подтвердили, что обработка семян клевера ростовым препаратом, повышающим микотрофность растений, эффективнее, чем предлагаемая ранее обработка их нитрагином.

До сих пор дискуссионным остается вопрос о происхождении эндофитов, что значительно задерживает развитие науки о симбиотрофном существовании растительного мира. Наряду с доказательством их циклической наследственности от семени к семени и от клубня к клубню существует иная точка зрения на происхождение эндофитов — заражаемость ими корней в почве. Последний тезис лишает симбиоз генетического значения, тем более, что была доказана невозможность существования симбионтных грибов в почве на твердом субстрате при отсутствии у них спор. Было установлено, что в природных условиях эндофиты находятся в семенах в состоянии анабиоза и возможность их перехода в молодые корни осуществляется при содействии гормональных веществ, которыми их снабжают эпифитные и ризосферные бактерии, обильно развивающиеся на прорастающем семени. В стерильных опытах эти бактерии отсутствуют, и тогда эндофиты в корень не проходят, откуда и возникла идея о необходимости их заражения в почве. Применение ростовых препаратов после стерилизации семян восстанавливает способность эндофитов переходить из прорастающего семени в корень без заражения их грибами.

На основе синтезированных эндофитами активных гормональных веществ были изготовлены ростовые препараты, названные нами «симбионтами». При практическом использовании препаратов их следует разводить в 10000-100000 раз. Симбионт 1 (автор Ф. Гельцер) изготовляется из чистых культур эндофитов, выделенных из корней женьшеня, а Симбионт 2 (авторы Ф. Гельцер и Н. Игнатьев) — из корней облепихи. Их действие при обработке семян выражается при благоприятных для роста растений условиях в заметном увеличении корневой системы и усилении ее микотрофности, повышении продуктивности культур и их устойчивости к болезням. Чем выше урожай в контроле, характеризующий общие условия развития растений, тем выше эффективность применения препарата, особенно при орошении.

В результате изучения нами степени микотрофности новых лучших сортов зерновых и масличных культур советских селекционеров было установлено, что иммунитет растений зависит от степени микотрофности, что никогда не учитывалось авторами новых сортов различных культур.

Установленная нами прямая зависимость иммунитета растений от степени развития в их корнях симбионтных грибов открывает новые возможности для создания иммунных культур и поддержания стабильности их элитных посевов. Указанные исследования легли в основу микробиологической теории иммунитета растений, которая исходит из положения о симбиотрофном существовании растительного мира и о возможности воздействия на усиление жизнедеятельности эндофитов, обеспечивающих активное передвижение продуктов своего синтеза в растениях.

В связи с доказательством большой значимости развития грибного симбиоза для продуктивности и иммунитета растений необходимо включить раздел о симбиозе не только в курсы вузов биологического профиля, но и в учебник ботаники для средней школы с тем, чтобы создать у учащихся правильное представление о симбионтном существовании растительного мира.