Николай Вавилов - Владимир Георгиевич Шайкин
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
В отличие от первой — «пассивной формы иммунитета» другую, более распространенную форму Вавилов назвал активной, или физиологической. Стойкость зависит от активности реакций клеток растения на внедрение паразита. В самом начале XX столетия английский ученый Г. Масси предложил так называемую хемотропическую теорию, согласно которой иммунитет растений зависит от присутствия в их клетках веществ, притягивающих или отталкивающих паразитов. Вавилов на многих примерах показал противоречивость этой теории. Например, грибы, вызывающие мучнистую росу, проникают в листья овса и пшеницы независимо от их устойчивости или восприимчивости — в первом случае (овес) патологический процесс прекращается, а во втором (пшеница) продолжается и приводит к сильному поражению растения. Отсюда Вавилов делает вывод: «Сущность явления иммунитета лежит гораздо глубже — в природе клеток растения-хозяина и видов самого гриба».
Критически рассматривал ученый также и попытки найти зависимость между устойчивостью растений к болезням и уровнем осмотического давления, тургора и т. д. По теории итальянца О. Комеса, выдвинутой им в 1900 году, особо восприимчивы к заболеваниям те органы растений, которые отличаются наибольшим содержанием сахаров и крахмала, а чем больше в клеточном соке содержится органических кислот, дубильных веществ, пигментов-антоцианов, тем более стойки органы растения против болезней. «Несомненно, теория Комеса… может быть приложима к ряду случаев физиологического иммунитета, — соглашался Вавилов, — и это хорошо доказывается на примере винограда. Его кислые сорта устойчивы к мучнистой росе. Кислотность, безусловно, играет здесь немаловажную роль. Однако при изучении устойчивости к ржавчине многих разновидностей пшеницы такой четкой связи, как в винограде, не обнаружилось».
Рассматривая в своей монографии существующие теории физиологического иммунитета, Вавилов отмечал, что «ни одна из них в отдельности, ни взятые вместе, они не могут объяснить всех явлений физиологического иммунитета. И создание общей теории физиологического иммунитета — дело будущего…».
Всматриваясь в свои таблицы полевых наблюдений, сравнивая поражаемость сортов и разновидностей, гибридов и популяций, Николай Иванович все больше убеждался, что «распределение иммунитета» зависит прежде всего от биологической индивидуальности гриба-паразита, от его специализации. Без ответа оставался пока вопрос, почему к узкоспециализированным паразитам одни сорта восприимчивы в большей степени, другие — в меньшей, а третьи вообще иммунны. Целые ботанические виды — пшеницы дурум, полоникум, тургидум — одинаково стойки к типично «хлебным» заболеваниям. Случайностью это быть не могло! Еще в Англии, проводя наблюдения над коллекцией профессора Персиваля. Вавилов установил: из 206 сортов твердой пшеницы 203 оказались устойчивыми, то есть три генетически обособленных вида тетраплоидных пшениц, несмотря на разнообразие их сортов и форм, отличаются от всех остальных видов своим отношением к узкоспециализированным паразитам. Эти виды составляют самостоятельную группу — пшениц двузернянок. Доказательством их генетического родства являются прежде всего их скрещиваемость между собой и способность гибридов давать плодовитое потомство.
Объясним иммунитет к узкоспециализированным паразитам и у пшениц однозернянок: среди нынешних культурных сортов пшеницы эти сорта занимают особое место и не скрещиваются с новыми, они более близки к своим дикорастущим предкам, имеют распадающийся при созревании на части колос и пленчатое зерно.
Среди сортов овса стойкими к болезням оказались лишь немногие формы — и тоже занимающие генетически особое место. У мягких пшениц, как выяснилось, генетические группы выражены весьма слабо, поэтому их реакции на заболевание в общем очень схожи.
Генетически более однородны ячмени, их сорта легко скрещиваются и дают гибриды. По-видимому, этим, как считал Вавилов, объясняется отсутствие среди них высокоиммунных к мучнистой росе и ржавчине.
Ученый пришел к выводу, что сорта пшеницы, овса и ячменя, обладающие сильным иммунитетом, имеют свои внешние или внутренние особенности, признаки, свойства, то есть генетически отличимы от своих более восприимчивых к болезням собратьев.
Таким образом, Вавилов подошел ко второй тайне иммунитета растений: зная генетическое положение сорта среди других сортов, можно предвидеть его реакцию на специализированных паразитов. Иными словами, восприимчивость или невосприимчивость к ним может служить важным физиологическим признаком, а такие грибные заболевания, как мучнистая роса, бурая ржавчина, желтая ржавчина, выступают в роли своеобразных «реактивов» при селекции и генетическом изучении сортов.
Весьма поучительна в связи с этим история и с черноколосой «персиянкой» — пшеницей, на которую исследователь обратил внимание, еще будучи практикантом на селекционной станции МСХИ, а потом охотился за ней в Иране. В одном из писем он писал: «Я вот уже много лет имею дело с персидской пшеницей. Скрещивали мы ее со всеми видами, многими разновидностями. Чем больше ею занимаемся, тем больше любопытного…»
Персиянка внешне походила на мягкую пшеницу, но имела черный колос и стержень вдвое длиннее. В родство с мягкой она не вступала, как и с карликовыми пшеницами, а вот ее скрещивания с твердой, английской и другими пшеницами двузернянками легко удавались, гибриды давали плодовитое потомство. Так с помощью реакции на иммунитет Вавилов открыл новый вид пшеницы, который по физиологическим и генетическим признакам оказался ближе к твердым, чем к мягким, хотя на мягкие внешне походил гораздо больше.
Классификация культурных растений по месту обитания убеждала, что их иммунитет к болезням — также и важный экологический признак, вырабатываемый под влиянием естественного отбора только в условиях, способствующих развитию инфекции. Среда обитания и естественный отбор — могучие факторы в выработке иммунитета. Вавилов отмечал, что можно установить области концентрации иммунных видов и области сосредоточения восприимчивых к болезням сортов. Последние находятся там, где иммунитет не играет никакой роли в естественном отборе. Так исследователем была открыта еще одна тайна иммунитета. Вывод: в основе селекции должно быть создание сортов, обладающих групповым или комплексным иммунитетом.
«Установленные нами закономерности, или законы распределения сортового и видового иммунитета, не являются абсолютными», — писал Вавилов. Появление новых рас и других форм инфекционных грибов — ржавчины, головни и прочих возбудителей заболеваний у хлебных злаков и у растений иных родов и семейств — может изменить иммунитет их, вот почему надо постоянно находить или создавать новые иммунные формы растений. Достижению этой цели в значительной мере была подчинена не только личная научно-исследовательская работа Вавилова, но и вся деятельность по сбору мировой коллекции растений, проводимая Отделом прикладной ботаники и селекции, затем осуществляемая в мировом масштабе деятельность Всесоюзного института растениеводства (ВИРа), организатором и директором которого Николай Иванович Вавилов являлся много лет.
Теорию естественного иммунитета растений, разработанную ученым, признали во всем мире, ее научные выводы стали «ключами для нахождения иммунных форм», которые селекционеры могли теперь использовать для получения болезнеустойчивых
