Стимуляторы роста растений

Физиологически активные соединения, образуемые бактериями

Микроорганизмы в процессе жизнедеятельности вырабатывают разнообразные соединения, имеющие важное значение для жизни высший: организмов — растений, животных и других микроорганизмов.

Соединения, являющиеся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, называются микробными метаболитами. Многие из них вызывают значительные изменения в живом организме, влияют на рост и развитие, нарушают обмен веществ или отдельные физиологические функции организма.

Органические вещества разнообразной химической природы, обладающие активностью в очень малых концентрациях (0,001—0,0001 мкг/мл) и большой специфичностью действия, называют физиологически активными соединениями. Часть из них является регулятором роста растений: ауксины, кинетины, гиб-береллины.

К физиологически активным веществам относят также ферменты, витамины, аминокислоты, антибиотики, пуриновые и пиримидиновые основания, гормоны, токсины и др.

Мир микробов — богатейший источник разнообразных физиологически активных веществ. Возможности микроорганизмов поистине неисчерпаемы. В настоящее время известно большое количество микробных метаболитов. С каждым годом наука открывает новые ценные соединения, некоторые из них ранее не были известны органической химии.

Получение микробных метаболитов открыло новую страницу в учении о микробах.

На основе использования микроорганизмов для получения ценных физиологически активных соединений была создана микробиологическая промышленность. С помощью микроорганизмов получают быстрее, проще, а главное, дешевле различные вещества, применяемые в самых разнообразных отраслях народного хозяйства — медицине, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и т. д.

Но и до сих пор много важных биологически активных соединений микробного происхождения нам, вероятно, неизвестно. Способность микроорганизмов синтезировать самые разнообразные соединения огромна и до конца не изучена. Много новых, полезных для человека метаболитов еще предстоит открыть.

Гиббереллины и гиббереллиноподобные вещества. Бактерии наряду с другими группами организмов обладают способностью стимулировать рост растений, оказывать влияние на их развитие. Это действие вызывается особыми веществами — стимуляторами, которые продуцируют микроорганизмы. Из них наиболее известны гиббереллины. Впервые гиббереллины были выделены японскими учеными из гриба Fusarium (Gibberella) fujikuroi, но затем были обнаружены и в некоторых бактериях. По наименованию гриба они и получили свое название.

Рис. 200. Действие гиббереллина на рост и развитие рудбекии (слева — растения, обработанные гиббереллином, справа — контрольные).

В настоящее время известно до 30 гиббереллинов. Это соединения очень сложного химического строения. Все гиббереллины похожи по своему строению, имея один и тот же остов — «скелет», но даже небольшие отличия в структуре молекулы приводят к существенным различиям в физиологических свойствах. Наибольшей физиологической активностью обладает гиббереллин Аз — гибберелловая кислота.

Ввиду чрезвычайной сложности строения молекулы химический синтез их представляет большие трудности, преодолеть которые пока не удается.

Рис. 201. Стимулирующее действие гиббереллина на рост и цветение примулы. Слева — растение, обработанное гиббереллином; справа — контрольное.

Гиббереллины, найденные в культурах микроорганизмов, проявляют необычайно высокую и разностороннюю физиологическую активность в отношении высших растений. В определенных условиях некоторые растения заметно ускоряют рост при концентрации гибберелли-на 0,0001 мг, т. е. одной десятимиллиардной части грамма! Нет ни одного жизненно важного процесса цветкового растения, на который бы обработка гиббереллином не оказывала влияния.

Гиббереллин резко стимулирует рост растений, ликвидирует карликовость, прерывает период покоя почек и клубней, вызывает образование бессеменных плодов и влияет на целый ряд других процессов.

Гиббереллин стимулирует также образование листьев, значительно увеличивает площадь листовых пластинок.

Поразительно действие гиббереллина на рост стеблей — это вещество вызывает удлинение стеблей за счет вытягивания междоузлий, особенно эффективно действие гиббереллина на карликовые сорта. В результате обработки этим стимулятором получали растения, в несколько раз превосходящие по высоте нормальные. Например, табак достигал пятиметровой высоты, конопля была выше роста человека, некоторые сорта декоративной капусты вырастали высотой около 2 л, а рис необыкновенно сильно вытягивался. Однако такое резкое вытягивание стеблей не всегда бывает нужно и полезно, так как стебли становятся менее прочными и растения погибают. Но это можно регулировать определенной дозой гиббереллина, различными способами и сроками обработки растений (рис. 200).

Исключительно интересным является специфическое действие гиббереллина на растения-двулетники. Эти растения в первый год роста образуют розетку листьев и корнеплоды, а после перезимовки на второй год плодоносят. Но если их обработать раствором гиббереллина, то в первый же год двулетники зацветают и плодоносят.

Стимуляция цветения — еще более поразительное свойство гиббереллина.

Гиббереллин используют в декоративном цветоводстве — после опрыскивания соцветий раствором этого вещества увеличивается число цветоносцев и цветков. Например, цветы гортензий и примулы гораздо крупнее, чем обычно (рис. 201).

Исключительно эффективно действие гиббереллина на виноград, особенно на бессеменные сорта. При опрыскивании соцветий винограда гиббереллином в концентрации 10 мг/л получают грозди, по величине и массе в 1,5—2 раза превосходящие контрольные (рис. 202). При этом значительно увеличивается размер ягод, повышается их сахаристость.

Гиббереллин оказывает стимулирующее влияние на такую важную техническую культуру, как конопля, а также на рост чая и табака.

Обработка им конопли удлиняет стебель в 1,5 раза, не уменьшая толщину. В результате этого увеличивается выход более длинного волокна, а прочность его не только не снижается, но даже повышается. Обработка гиббе-реллином чайных кустов и табака способствует образованию новых побегов и листьев. Кроме того, снижается вредное влияние осеннего похолодания, тормозящего рост чайных кустов; в результате урожай зеленой массы значительно повышается.

Гиббереллин используют для ускорения выращивания солода, применяемого в производстве пива.

Помимо гиббереллинов, микроорганизмы в процессе жизнедеятельности образуют вещества иной химической природы, обладающие значительным стимулирующим действием на растения. Поэтому их часто называют гиббереллиноподобными веществами. Такие вещества, ускоряющие рост и развитие растений, были выделецы из бактерий, актино-мицетов и других групп микроорганизмов.

Рис. 202. Действие гибберелдпна на виноград (кишмиш черный). Левые две грозди (1, 2) — контрольные, правые (з, 4) обработаны гиббереллином.

Среди стимуляторов давно известны и хорошо изучены ауксины, которые вызывают растяжение и ускоряют рост клеток. Их производство синтетическим путем (в отличие от гиббереллинов) уже налажено.

Особенно заметное стимулирующее действие ауксины оказывают на рост корней. Важнейшим среди них является гетероауксин — бета-индолилуксусная кислота (БУК).

БУК применяется в сельском хозяйстве для ускорения образования корней у черенков различных растений, например цитрусовых, для укоренения саженцев.