Владимир Крупин - Карлики рождают гигантов
У подсолнечника есть близкий сородич — топинамбур, или земляная груша. Топинамбур совершенно не обращает внимания на заразиху. Обсыпанный миллиардами зародышей ржавчинного гриба, он растет себе и дает солидные урожаи силосной массы и клубней, богатых крахмалом и сахаром. Такой бы подсолнечник да на поля!
Мечта ученых — исключить возможность заболевания растений, даже когда вокруг кишат носители инфекции. Селекция — вот путь осуществления этой мечты.
Хлеб и розы Николая Вавилова
Международный характер эпифитотий поставил неотложные задачи перед селекционерами всех стран. Нужно было вывести десятки, если не сотни, устойчивых к заболеваниям сортов. Каждый, кто представляет себе хоть мало-мальски работу селекционера, знает, что успех достигается годами. Мы еще со школьной скамьи помним пример Мичурина, который шестнадцать лет ждал, пока даст первые плоды выведенный им новый сорт груши. Сотворение нового сорта — это и тщательный отбор лучших индивидуумов среди старых сортов и гибридизация — скрещивание двух разных сортов для получения третьего. В обоих случаях — это поиск, скрупулезнейший отбор лучших из тысяч.
Когда русский ученый Николай Вавилов впервые заинтересовался проблемой иммунитета, она составляла скромную главу фитопатологии, не всегда находимую даже в руководствах по болезням растений. За первые семь лет ее изучения — с 1911 по 1918 год — Вавилов смог отыскать всего 200 источников, освещающих этот злободневный для сельскохозяйственной практики вопрос. Наблюдения, о которых сообщалось в литературе, были разрозненны, нередко ошибочны. Авторы, не зная или не учитывая ботанической классификации, ссылались на местные или рыночные названия сортов. Зачастую неточным было и указание на возбудителя болезни. Сообщалось, например, что пшеница заражена ржавчиной, а каким именно видом ее — не уточнялось. Все это обесценивало указанные материалы.
Молодому выпускнику Петровской академии пришлось «танцевать от печки». Нужно было перебрать астрономическое число сортов и рас хлебных злаков, классифицировать их по степени устойчивости к разным видам грибов, к разным расам каждого вида.
Начиная эту работу на селекционной станции академии, Н. И. Вавилов выбрал первыми объектами исследования овес и пшеницу. На овсе он изучал ржавчину. На пшенице — и ржавчину и мучнистую росу. На опытных участках были высеяны семена сотен образцов пшеницы — из России, Западной Европы, Ближнего Востока. В течение всего вегетационного периода растения были под непрерывным наблюдением. Каждый образец проходил сквозь строй экспериментов и анализов. Систематизация в соответствии с принятой ботанической классификацией. Заражение паразитами. Гибридизация. Химические анализы. Осмотр под микроскопом. Фотография. Описание фаз развития и растения и болезни.
Работа начиналась с восходом и кончалась с заходом солнца. От 3 до 22 часов.
В общей сложности было исследовано около 1000 номеров одной только пшеницы. Нельзя сказать, что результаты внушали большие надежды. Из 577 номеров озимых и яровых форм мягкой пшеницы всего девять оказались устойчивыми к бурой ржавчине. Из 79 форм твердой пшеницы иммунитет наблюдался только у одной.
Чтобы вывести какие-то общие закономерности иммунитета, нельзя было ограничиться полевыми культурами. Вавилов выбрал розы. Выбрал потому, что розы (по каталогу 1911 года) насчитывали 5675 сортов! Неимоверное количество изучаемого материала его нисколько не пугало. Напротив, он радовался. Больше материала вовлечешь в эксперимент — больше простора для размышлений и больше достоверности в теории, в обобщениях, сделанных экспериментатором! Ко всему прочему розы размножаются черенками — вегетативно. Значит, сорта их константны, мало изменчивы. Сотни сортов роз оказались устойчивыми к мучнистой росе. Иммунитет этот был резко выражен, что позволило изучить разные его проявления.
Сложнее было с зерновыми. Размножаются они, как известно, семенами. В поле не исключены посторонние влияния на каждый сорт. Опыление дикими злаками. Занос пыльцы других сортов и, стало быть, опять естественная гибридизация. Как влияет гибридизация на иммунитет? Каковы закономерности его передачи по наследству? Желание изучить эти вопросы привело Н. И. Вавилова к необходимости заняться генетикой — изучением законов наследственности и изменчивости у растений.
Через семь лет на столе ученого лежал труд, который и сегодня представляет теоретический и практический интерес: «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям».
Дмитрий Николаевич Прянишников, узнавший о завершении этой монографии, настоял на ее издании. Несмотря на все трудности того времени, труд был напечатан в «Известиях» Петровской сельскохозяйственной академии в 1919 году.
Вавиловская теория иммунитета охватывала целый комплекс проблем. Распространенность явления невосприимчивости к заболеваниям у растений. Природа иммунитета. Иммунитет и внешняя среда. Изменение реакции растения к возбудителям болезни в зависимости от условий среды. Наследственность иммунитета при скрещивании. Селекция невосприимчивости сортов и ее возможности, ее предел.
Главное значение у растений — в отличие от человека и животных — имеет врожденный, или естественный, иммунитет. Природа иммунитета весьма разнообразна. Но она подчинена строгим закономерностям. Замечено, что целые роды и виды растений устойчивы к определенным заболеваниям. Паразиты специализируются часто по одному какому-то виду, не трогая совершенно остальных.
Вавилов подверг критике существовавшие тогда теории механического и химического иммунитета, создав учение об активном физиологическом иммунитете растений. В ответ на инфекцию многие растения дают активную реакцию на проникновение в его клетки паразита. Реакция может быть физиологической или химической. Иногда она сопровождается анатомическими новообразованиями. Клетки, куда попали гифы — щупальца грибка, умирают. Растение отгораживается от грибка барьером из мертвых клеток. Возбудитель болезни изолируется и погибает, не находя питательной среды для своего дальнейшего развития. Происходит как бы добровольная «ампутация» растением пораженного участка ткани. Только на месте внедрения паразита остаются некротические или хлоротические пятна.
Вавилов установил, что для исследования иммунитета важны три взаимосвязанных фактора: наследственные особенности растения, специализация паразита на растении-хозяине и условия среды. Меняя условия среды, можно в той или иной степени менять реакцию иммунитета растений. Его учение показало селекционерам пути, по которым надо идти при селекции растений на иммунитет. Оно легло в основу государственных мероприятий по борьбе с болезнями.
Когда не нужны границы
На ошибках учатся. Уроки поражений полезны тем, кто хочет побеждать. Горьки были уроки фитофторных лет для земледельцев Европы. Картофельный голод во Франции надолго запомнился ее соседям.
Кончилась мировая война. Нужно было ставить хозяйство на ноги.
Крестьянин с опаской перебирал клубни для посадки. А что, если в них гнездится зараза? Тогда весь труд пойдет насмарку…
Ученые тоже перебирали образцы. В коллекции сортов картофеля, что была собрана к 20-м годам в нашей стране, не было ничего подходящего для массовых посевов. Ни фитофторе, ни вирусным болезням, ни картофельной нематоде тогдашние образцы противостоять не могли.
Взгляды науки обратились на заграницу. Карантин, спору нет, нужен. И жесткий. Но если все-таки через все кордоны и рогатки карантина непрошеные гости умудряются перейти границу, то почему бы не открыть ее для званых гостей? Сортовое разнообразие велико. И наверняка в других странах есть сорта, которых нет у нас, с выработанным иммунитетом против фитофторы и прочих болезней.
Научную селекцию картофеля отбором из иностранных сортов начал еще в 1903 году «дедушка русской селекции» Д. Л. Рудзинский. Академик Николай Вавилов предложил поискать полезный сорт на родине картофеля — в Южной и Центральной Америке. В 1925 году туда была направлена первая экспедиция охотников за растениями. Поиски велись планомерно. За десять лет С. М. Букасов, С. В. Юзепчук, Н. И. Вавилов, П. М. Жуковский собрали ценнейшую коллекцию диких и культурных видов картофеля.
Это был отличный исходный материал для оригинаторов. Он позволил создать перелом и в советской и в мировой селекции. Многие дикие виды картофеля были устойчивы против фитофторы и вредителей, против болезней и заморозков. Мексиканский вид «С. демиссум» широко вошел в селекцию. Он лег в основу сорта 8670. Этот первый в мировой практике фитофтороустойчивый сорт был получен в Институте картофельного хозяйства. Один за другим появились ракоустойчивые образцы: «экспорт», «приекульский», «передовик». Восемьдесят новых сортов картофеля были созданы советскими учеными и районированы в нашей стране.
