Симбиоз с микроорганизмами — основа жизни растений - Фаня Юрьевна Гельцер

Синтез жиров. Процесс образования жиров в растениях всегда был наиболее сложным вопросом для физиологов. Е. А. Бочаров, С. Б. Климов и Д. А. Джанумов (1979) считали, что у озимой пшеницы жиры возникают в хлоропластах первичного листа, а интенсивность этого процесса зависит от уровня фотосинтеза. Авторы напомнили, что синтез липидов является наиболее энергоемким процессом, требующим на 25% больше энергии, чем синтез аминокислот, и на 46% больше, чем синтез глюкозы. В связи с этим они пришли к заключению, что наиболее подходящим местом для образования липидов являются хлоропласты. Такой способ выбора места для синтеза липидов лишний раз показывает, насколько современная физиология растений игнорирует значение многократно доказанного положения о наличии симбиотрофного существования растительного мира и об участии энергии эндофитов в процессах синтеза многих веществ, необходимых для жизни растений.

Способность эндофитов синтезировать липиды не является неожиданностью, так как в науке установлена такая возможность и для многих микроскопических грибов и актиномицетов. При остром недостатке жиров в Германии после первой мировой войны ученые пытались получить их из различных культур грибов, но в ту пору их работы не увенчались успехом. Только в 40‑х годах Старке, Хессе и др. (цит. по Лилл и и Барнетт, 1953) было установлено, что для синтеза жиров грибами необходимо создать в питательных средах определенное соотношение между углеводами и азотом. Избыток азота в среде блокирует образование жира, тогда как избыток углеводов при недостатке азота обеспечивает его синтез микроорганизмами. Этот вывод наиболее соответствует разработанному нами методу выращивания чистых культур эндофитов в искусственных средах. В естественных условиях жизни эндофитов в корнях происходит постоянный отток липидов в надземную часть растения, что и освобождает клетки мицелия и везикул от избыточного их накопления. При использовании препарата Судана 3, который окрашивает липиды в оранжевый цвет, можно выявить их образование в грифах гриба и накопление в везикулах.

Установленное нами хорошее соотношение между масличностью семян и степенью микотрофности корней (рис. 30) у разных сортов подсолнечника, выведенных академиком В. С. Пустовойтом, подтверждает наше утверждение о синтезе липидов эндофитами, хотя сам В. С. Пустовойт считал, что липиды не могут продвигаться по растению от корней к семенам и их образование должно происходить в местах их накопления, т. е. в семенах. Поэтому он не рекомендовал наши данные к опубликованию.

Рис. 30. Везикулы в корнях сильно масличного подсолнечника сорта ВНИИМК-6540

Пигменты. В научной литературе о растениях большое место уделяется зеленому пигменту — хлорофиллу. О причинах возникновения остальных многочисленных пигментов, раскрашивающих природу, мы не находим удовлетворяющих нас данных. Почему незабудка всегда голубая, а мак — красный?

После выделения чистых культур эндофитов мы с достоверностью можем утверждать, что все эндофиты синтезируют цветные пигменты, при наследственной передаче которых каждый вид растения получает свою окраску цветка и плодов. Замечательную, красочную картину представляют собой колбы с чистыми культурами эндофитов, выделенными в корнях различных растений. При повторных выделениях из разных местообитаний они в продолжение многих лет повторяют свойственную им пигментацию. Так, чистые культуры эндофитов, выделенные из корней и завязей липы и яблони (антоновки), всегда были окрашены в желтый цвет (Cel'tser, 1965, Fig. А). Такая же окраска была у эндофитов из корней герани, цветущей розовыми и красными цветами, но эндофиты из герани с фиолетовыми цветами имели фиолетовую окраску, тождественную окраске из корней крыжовника и картофеля. Красный пигмент всегда синтезируют эндофиты из корней алоэ, всех сортов пшениц, ржи, томатов, клевера, но вишневый цвет мы наблюдали только у эндофитов, выделенных из корней вишни. Черного цвета был мицелий из корней сильно микотрофных черники, брусники, ирисов, женьшеня, мексиканской аралии, вереска, мать–и–мачехи, хотя эндофиты из цветочных бутонов мать–и–мачехи были окрашены в золотисто–желтый цвет, из цветущих веток вереска — в фиолетовый, присущий цветам этого растения.

Иногда пигменты эндофитов переходят в раствор и окрашивают нативную жидкость гриба, тогда как в других случаях окраска закрепляется в мицелии. Никогда мы не наблюдали у эндофитов синтеза зеленого пигмента, который создается на свету. Возможно, что какой–то пигмент эндофита на свету приобретает зеленый цвет и окрашивает хлорофилл так же, как меняется на свету окраска цветов, завязей и плодов по сравнению с их окраской в темноте.

Из краткого обзора данных о продуктах синтеза чистых культур эндофитов, изучение которых должно быть продолжено соответствующими институтами, с очевидностью следует, что жизненно важные процессы растений осуществляются при сочетании двух разных по своей природе организмов — растительного и микробного происхождения. Главная задача первого заключается в создании органического вещества из углекислоты и минеральных солей при непременном участии энергии солнечного или светового луча. Второй организм — симбионтные грибы — синтезируют описанные выше необходимые для растений вещества на основе энергии, добытой ими при использовании части продуктов фотосинтеза своего партнера. Наследственная передача эндофитов гарантирует целостность этой системы. Продуктивность растений в равной степени зависит от усилий обоих членов этого созданного природой симбиоза, к сожалению, еще недостаточно изученного человеком и потому малоиспользуемого в селекции и земледелии.

Необходимо напомнить, что основная идея о создании органического мира при симбиотрофном сочетании двух различных плазм была предложена К. С. Мережковским в самом начале нашего века (1909), но тогда она была воспринята как фантазия ученого. Первую плазму, из которой состоят все микроорганизмы, он назвал микоплазмой, а вторую, характерную для всех растений и животных, — амебоплазмой, но она всегда сочетается с микоплазмой. Может ли одна плазма осуществить столь различные функции растений, требующие различных источников энергии? Мы не предполагаем критически обсуждать все положения, выдвинутые К. С. Мережковским в самом начале развития таких наук, как микробиология и физиология растений, тем более что и в настоящее время эти науки не склонны рассматривать растения как симбиотрофные организмы. Ценность замечательной идеи К. С. Мережковского о симбиогепезе двух различных плазм в органическом мире заключается в предвосхищении открытия двух