Солнечный свет - основной источник энергии, с помощью которой в зеленом растении образуются столь необходимые человеку питательные вещества. И не странно ли, что в борьбе за урожай люди в первую очередь обращают свои взоры к земле? Выбор семян, обработка почвы, ее удобрение, орошение, и уход за посевами - вот главные заботы агронома. А животворные солнечные лучи оставались до недавних пор вне сферы его влияния.
Не умея обходиться без солнечного света, растения, однако, используют мизерную часть получаемой от солнца энергии. Помочь растениям использовать солнечные лучи полнее, чем это предусмотрела природа, - такую задачу ставит сейчас перед собой наука.
Несколько лет назад, облучая зерна злаков, и семена других растений импульсами концентрированного солнечного света (ИКСС), сотрудники Института физиологии растений АН СССР - профессор Александр Александрович Шахов, и его помощники - обнаружили удивительный эффект. Облученные семена всходили лучше контрольных, а выросшие из них растения давали повышенный урожай. Выходит, что свет воспринимают не только зеленые побеги, и листья, как считали раньше.
По мнению А. А. Шахова, свет поглощается всей мембранной системой растительных клеток, в том числе, и хлоропластами, осуществляющими процесс фотосинтеза. «Синтез белков, ферментов и нуклеиновых кислот в органоидах клетки, - говорит ученый, - активизируется с помощью не изученных пока фотоакцепторов, и хромофорных групп». Значит, в растительной клетке, изученной, казалось бы, вдоль, и поперек, есть еще, какие-то неизвестные до сих пор приемники, и преобразователи света.
Интересно, что семенам небезразлично, непрерывному или импульсному облучению их подвергают/ И не только потом/, что продолжительные солнечные ванны угрожают живому веществу ожогами. Оказалось, что вызываемые облучением эффекты обусловлены именно импульсным действием солнечного света, а не просто его суммарной энергией. Это подтвердили опыты, в которых семена одного, и того же растения облучали в разных режимах. Доза солнечных зайчиков, равная по содержащейся в ней энергии порции света, непрерывно льющегося на соседние семена, во всех случаях оказывала на будущие растения более благотворное действие.
Технические средства для импульсной световой обработки семян оказались сравнительно несложными. Достаточно иметь большой рефлектор с поверхностью из полированного алюминия или же оклеенной зеркальными прямоугольниками. Прерывать световой поток тоже можно по-разному периодически ставя на пути потока непрозрачную преграду либо покачивая рефлектор, Некоторые исследователи помещали семена во вращающуюся центрифугу, а концентратор солнечных лучей в их опытах оставался неподвижным.
О результатах изучения стимуляции растений солнечным светом, и разработки способов использования этого явления в практике сельского хозяйства -, а этим заняты сейчас научные учреждения в самых разных климатических зонах Советского Союза - говорилось на Первой всесоюзной конференции по возобновляемым источникам энергии, состоявшейся прошлым летом в Ташкенте. Место конференции было выбрано не случайно. Для южных окраин страны, где небо почти всегда свободно от туч, использование солнечной энергии имеет особое значение. И в первую очередь это касается главной сельскохозяйственной культуры Средней Азии - хлопка. Облучение его семян импульсным концентрированным солнечным светом повышает их всхожесть, вызывает удлинение хлопкового волокна, на пять - десять процентов увеличивает урожай.
Не все, видимо, знают, как кропотлива работа селекционера. Около двадцати лет надо было трудиться, чтобы повысить содержание сахара в сахарной свекле на 0,7%. В масштабах страны эти десятые доли процента оборачиваются тысячами тонн сахарного песка. Светоимпульсная обработка семян сахарной свеклы перед посевом в условиях Кубани сразу дает почти такой же результат. При этом корнеплоды, выросшие из облученных семян, часто оказываются значительно тяжелее корнеплодов контрольных растений.
Близ Ташкента клубни картофеля в ответ на облучение импульсным светом дали ощутимую прибавку урожая, а в горах Заилийского Алатау этим способом удалось повысить урожай «второго хлеба» на 20%. И, что не менее важно, существенно снизилось число бактериальных инфекций, и вирусных заболеваний картофеля. Морковь, лук, огурцы, редис - вообще все овощные культуры положительно реагируют на предпосевную обработку семян солнечным светом. Наиболее показательны в этом отношении томаты. В Подмосковье солнечные зайчики подняли их урожайность на 17 - 25%, причем по стоимости полученная прибавка урожая в десятки раз перекрыла расходы на облучение.
Неравнодушными к импульсному солнечному лучу оказались, и семена бахчевых культур. С каждого гектара, засеянного в Казахстане облученными семенами, удалось получить 30 - 50 центнеров «лишних» арбузов, и дынь.
Светоимпульсную стимуляцию попробовали применить, и в производстве такой культуры, как хлорелла, - ее продуктивность возросла более чем на одну треть. Напомним, что почти половину веса этой одноклеточной водоросли составляют белки, а больше трети - углеводы. В ее состав входит свыше 5 процентов жиров, много витаминов и других физиологически активных веществ. Хлорелла незаменима в качестве органического сырья для промышленности, она прекрасно справляется с очисткой промышленных стоков, и служит отличным кормом для домашних животных.
Светоимпульсное облучение семян, как отмечают ученые, не только повышает урожай, но и стимулирует у растений обмен веществ в нужную для человека сторону, а попросту говоря, улучшает качество плодов. Увеличивается содержание сахара в сахарной свекле, крахмала - в клубнях картофеля, белка - в зернах пшеницы, и сои, более сладкими становятся томаты, а из лекарственных растений, выросших из облученных семян, извлекают больше необходимых медицине веществ.
В опытах было установлено, что конечный результат светоимпульсной обработки семян самым непосредственным образом зависит от дозы облучения. Если продолжительность и интенсивность облучения небольшие, качество семян улучшается с каждой новой порцией солнечных зайчиков. Однако этот процесс не беспределен. Например, уже после часовой солнечной ванны действие света на кукурузные или овсяные зерна прекращается - наступает насыщение. Если же дозу облучения увеличить, в растительных клетках произойдут стойкие наследственные изменения - мутации.
Биология располагает уже многими средствами для изменения наследственности растительных, и животных организмов - ионизирующие излучения, специальные химические вещества, лазерный луч. Казалось бы, что может принести науке добавление к этому перечню еще одного средства? Однако солнечный свет оказался не очередным рядовым средством, вызывающим мутации. Близкое природе растений, практически безвредное, повсеместно доступное светоимпульсное облучение стимулирует у него обмен веществ в нужную человеку сторону.
Новый мутаген заинтересовал генетиков-селекционеров. В лабораториях и на опытных делянках в различных районах страны начались опыты. И хотя эксперименты по изменению природы растений требуют много времени, сегодня уже можно сказать о некоторых результатах.
Молдавские ученые назвали полученные ими с помощью импульсного концентрированного солнечного света мутанты озимой пшеницы «световыми формами». Несколько лет изучали авторы свойства полученных ими растений - среди множества появившихся благодаря облучению признаков надо было выбрать полезные для человека.
Так был получен ценный мутантный сорт пшеницы. Новый сорт превосходит своего знаменитого родителя, пшеницу «безостая-1», по содержанию белка, и клейковины в зерне; зерна в ее колосе тяжелее по весу. Редкое сочетание достоинств - повышенное содержание белка в зерне и высокая урожайность - особенно ценно обычно между этими показателями существует обратная зависимость. «Световая» пшеница легче переносит морозы, и засуху, ее толстые стебли не боятся дождей и ветров, растения устойчивы к распространенной болезни пшениц - бурой ржавчине.
Однако не всякое зерно, даже если его много, радует хлебороба. Лишь обратившись в хлеб, показывает оно свою истинную цену. «Световая» - сильная пшеница тесто из ее муки упруго, выпеченный хлеб пышный, и вкусный. Высокие хлебопекарные свойства зерна придают сорту особую привлекательность.
«Световая» признана уже не только учеными. Новая форма включена в государственные сортоиспытания на территории Украины и Молдавии.
Удалось получить «световые» формы, и среди яровых пшениц. Урожайность некоторых из них превышает урожайность исходного сорта в полтора раза.
Обстреливая очередями солнечных лучей пыльцу и недоразвитые метелки кукурузы, молдавские селекционеры получили растения, созревающие значительно раньше обычных сортов, и дающие более высокий урожай. Одна новая форма поразила исследователей своей скороспелостью. Ее початки были готовы к отправке в хранилище на 27 дней раньше обычных сроков.
Г. Д. Немцов и А. А. Шахов, облучая импульсным солнечным светом семена томатов сорта «советский-679», получили интересные мутантные формы. Среди новых качеств, привлекающих овощеводов у этих растений, - увеличенная (на 20 - 70%) урожайность, более раннее (на 10 - 15 дней) созревание плодов, повышенное содержание сахара, и витамина С, способность к длительному хранению.
Несколько лет назад в период развертывания работ по изучению действия ИКСС на наследственность профессор А. А. Шахов писал «Выдвигая задачи исследований по применению ИКСС в растениеводстве, мы считаем, что необходимо расширить и углубить селекционно-генетические исследования, направленные на выявление мутагенного действия светоимпульсного облучения, фото индуцированного мутагенеза, ибо это направление может оказаться наиболее важным из всей проблемы светоимпульснс-го облучения». И вот уже первые «световые» сорта культурных растений шагнули с опытных делянок на колхозные поля.
Ю. КОЛЕСНИКОВ.
ЛИТЕРАТУРА
Доклады I Всесоюзной научно-технической конференции по возобновляемым источникам энергии. Вып. 3. Фотоэнергетика растений, Москва. 1972 г.
