Колись біблійний пастух і пророк Амос журився: «Безліч ваших садків й виноградників ваших, і фігових дерев ваших, і маслин ваших пожирала гусінь». Сьогодні на боротьбу зі шкідниками та хворобами рослин людство витрачає набагато більше праці і засобів, ніж хлібороби біблійних часів. Зростання витрат вже випереджає приріст сільськогосподарської продукції. Але (повідомляють довідники ООН) комахи і гризуни щорічно винищують лише зерна (на 80-і р.р. ХХст.) більше 33 мільйони тонн, саджаючи на мізерний пайок майже 150 мільйонів людей. Складається парадоксальна ситуація. За рівнем оснащення сучасний хлібороб набагато
обігнав не тільки далеких предків, а й свого діда, навіть батька. Адже всього років сімдесят тому трудівники села і мріяти не могли про такі прекрасні сорти пшениці, овочів, такі потужні трактори і машини, такі добрива і хімікати, які нині - повсякденність. А разом з тим і зараз, як в епоху Стародавнього Риму, селяни поступаються гризучим, пиляючим, смокчучим членистоногим, паразитуючим грибкам, вірусам, бактеріям кожен п'ятий центнер врожаю.
Так невже це неминуче, і треба радіти, що шкідливі мікроістоти забирають собі ще не все?
До сих пір зусилля вчених, спрямовані на боротьбу з цим злом, витрачалися на створення все більш сильних і хитрих засобів знищення ворогів, засобів в першу чергу хімічних. І лише з часом фахівці прийшли до висновку: до всіх цих засобів треба ставитися як до крайніх заходів. Стратегія «пожежних команд» (стеж - лети - гаси, тобто обприскувати) не завжди себе виправдовує. І з кожним днем все більш актуальними, все більш сучасними стають найдавніші методи захисту рослин - за допомогою самих же рослин.
Рослини відлякують
Добре відомо: дикорослі яблуні, лісові смородина і малина, інші мешканці лісів найчастіше прекрасно розвиваються, плодоносять, хоча ніхто спеціально не захищає їх від зазіхань шкідників і хвороб. У чому тут справа? Відповідь на питання шукали довго, поки - в шістдесятих роках, - не було доведено: в лісах яблуні від плодожерки рятують інші рослини. Зокрема, пижмо. А ще полин. Вже дуже неприємний запах цих трав злому ворогові плодових. Тому, якщо вони оселилися поруч з деревом, то плодожерка постарається обійти його стороною. Перейнявши ідею і досвід дикунів, садівники тепер настоєм бузини або м'яти віднаджують метелика вогнівки від улюблених ним агрусу, смородини. Конопля, посіяна серед редису, ріпи, редьки і буряка, своїм ароматом «прикриває» їх від навали земляних блішок. Папороть виділяє відлякуючі речовини навіть у грунт і цим захищає цикламени від нематоди. Більш того, навіть якщо на городі просто чергувати грядки листової капусти і томатів, то під захистом запаху томатів на качанах, що зав'язуються, буде вдвічі-вчетверо менше блішок і листоїдів, ніж в тих місцях, де капуста росте на самоті.
Виходить, не тільки в природних умовах, а й у саду, в полі дикорослі рослини-захисники цілком можуть існувати. Однак люди зарахували їх тільки в бур'яни і нещадно нищать, залишаючи своїх підопічних в буквальному сенсі на розтерзання недругам.
Так руйнується природна перешкода, споруджена рослинами в ході еволюції на шляху їх ворогів.
Рослини нападають
Зростає на балканському березі Адріатичного моря не дуже помітний білувато-кремова квітка - ромашка далматська. А в горах Грузії і Вірменії живе її близька родичка - то червона, то рожева, то майже біла ромашка кавказька. Хлібороби ні-ні, та й звертали увагу: там, де піднімаються їх віночки, комахи шкодять врожаю помітно менше. Перед другою світовою війною в ряді країн з суцвіть цих ромашок почали виготовляти промисловим шляхом пиретрум. Посипавши ним зерно в коморі або овочі на грядці, селяни на деякий час позбувалися від рослинних кліщів, попелиць.
Однак скромну зірочку ромашки затьмарила висхідна зірка хімії. І не скоро, тільки тоді, коли почало зменшуватися захоплення синтетичними отрутами, фахівці згадали про корисну квітку. Почали розбиратися, в чому ж, власне, її сила. З'ясували, що пелюстки, верхня частина стебла і листя далматської і кавказької ромашок містять складні ефіри, піретріни, цінерісти, жасмоліни. Всі ці речовини отруйні для багатьох комах. Причому досить шкіднику проковтнути порцію препарату, що дорівнює - спробуйте відразу вимовити ці цифри - всього-на-всього 0,000017-0,000065% ваги власного тіла, і він більше не оговтається. Це раз.
Оскільки отруйні властивості ромашкі- результат тривалого розвитку громади рослини - комахи, то жодна комашка до піретруму пристосуватися не в силах (а на недобре відомий ДДТ сьогодні вже не реагують близько ста видів членистоногих - звикли!). Це два.
Але, може бути, піретрини, цінерісти, жасмоліни небезпечні людині, теплокровним тваринам? Аналізи спростували і цей аргумент. Значить, обробляти піретрумом поля, городи, сади можна аж до збору врожаю. Чого ніякий штучно приготовлений інсектицид робити не дозволяє. Це три.
Дальше більше. Вірніше, менше. Менша кількість ромашкової сировини стала давати більший ефект. Тому що селекціонери - в першу чергу Кенії та Індії - вивели сорти ромашки, суцвіття яких містять вчетверо більше складних ефірів, ніж у дикорослих форм, - до 3,2% від загальної ваги. Є вже подібні форми ромашки і у нас в країні.
Американець Р. Меткалф і кенієць Л. Хопкінс, йдучи іншим шляхом, стали додавати до вже готового піретруму речовини-синергісти. Самі по собі вони не активні, але присутність їх різко підвищує ефективність піретруму. І по отруюючій міці ромашковий препарат зрівнявся з найсильнішими інсектицідами, народженими на хімічних заводах.
Проте у виробництві отрут, які рятують врожай, ромашка і сьогодні залишається попелюшкою. Та хіба тільки вона? На луках від Карпат до Байкалу щорічно піднімає жовто-зелені волоті чемериця Лобеля - рослина, багата алкалоїдами. Корови цю травичку не їдять, і, на думку тваринників, вона зайва на пасовищах, а отже, підлягає знищенню. Але настій з її коренів позбавляє сад від яблуневої молі, вишневого слизового пильщика і кільчастого шовкопряда одночасно.
Або деревій. На нього, як на злісний бур'ян, ополчилися і ті, хто заготовляє сіно, і ті, хто обробляє овочі. Адже листя і жовті парасольки квітів цієї рослини буквально просякнуті ефірними оліями, і тому відвари і настої з них нещадно нищать мідяниць, трипсів, павутинних кліщів.
При виробленні олії з соєвих бобів в відходи йдуть десятки тисяч тонн лецитину. Японські вчені виготовили з нього прекрасний засіб, що захищає огірки, баклажани, суницю, солодкий перець від небезпечної хвороби - борошнистої роси. Рослина аморфа, повідомляє Оклахомська дослідна станція (США), завдяки глікозиди аморфін знищує тлю. Втім, всіх рослин, отруйних для жуків і гусениць, не перелічити. Вельми поверхнева перевірка на цю ознаку, проведена фахівцями Німеччини в 80-х, виявила близько 2000 видів трав і дрібних чагарників, готових стати на захист врожаю. Дві тисячі надійних, мільйонами років перевірених засобів самооборони світу квітучих і плодоносних проти світу комашок і грибків! Невичерпний «банк ідей і можливостей»! Не випадково в Англії та Угорщині вже створено синтетичний аналог пиретрума, і це сильна речовина без шкоди для врожаю замінює ряд отрутохімікатів, що застосовуються сьогодні.
Рослини ігнорують
І морські зірки, і зайці, і люди наділені імунітетом - природним внутрішнім захистом проти зовнішніх мікроворогів.
А рослини? Адже вони теж живі. Так, цією життєво важливою властивістю можуть володіти і вони. Можуть, але володіють далеко не завжди.
1911 рік у хроніках спеціалістів із захисту рослин виділений особливо. Тому послужили дві вагомі підстави. В цей рік англієць Г. Баррус першим в світі встановив: гриби-паразити, як правило, специфічні, тобто якщо якась раса, припустимо, іржі «косить» одні сорти пшениці і не чіпає інші, то інша раса діє як раз навпаки.
Друга подія сталася на ділчнках нинішньої Тимірязівської сільськогосподарської академії, де майбутній академік М.І. Вавілов посіяв відразу 350 сортів вівса і 650 сортів пшениці. Вивчивши взаємини цієї тисячі з атакуючими її грибками, він почав схрещувати стійкі одиниці з більш слабкими родичами і відбирати з потомства тих, хто успадкував батьківську властивість імунітету.
Прийшов день, коли експериментатор зміг підтвердити думку Г.Барруса, що цілком певний грибок у різних рослин викликає несхожу реакцію. Причому смаків своїх він не змінює і до чого має пристрасть, то винищує повсюдно. У свою чергу певна рослина неоднаково ставиться до різних грибків: одним здається відразу, з іншими бореться і перемагає, третіх просто ігнорує і знову-таки на будь-якій широті і довготі.
Нарешті, якщо вже ця рослина має стійкість до даного грибку, то, як правило, передає її нащадкам.
Ось такими були факти, здобуті Н.І. Вавіловим з тисячі сортів, помножених на сотні дослідів. А висновки? Ось вони.
Взаємодія хвороботворних грибків з кульбабами, лободою, пшеницею, помідорами, малиною є результатом спільної еволюції. Спільної! Паразити нападали, рослини оборонялися. Довше, активніше і результативніше процес цей, звичайно, йшов на батьківщині відповідного рослини. Там і слід шукати найбільш стійкі форми.
Далі. Імунітет зашифрований в спадковій пам'яті рослин. Але тільки дикуни зберегли це багатство в первозданній чистоті. А культурні рослини з вини людини в тій чи іншій мірі втратили його. Перехід з лісу, з луки, з степу на поля, городи, в сади перетворив їх в ніженок, за яких все роблять люди. До того ж хлібороби століттями заохочували в них лише здатність давати врожай, а інші природні переваги були принесені в жертву цьому.
Завдання, отже, полягає в тому, щоб повернути культурним рослинам здатність диких родичів ігнорувати ворогів, навчити їх самбо - самообороні без зброї (хімічного, фізичного, допомоги інших рослин).
Все начебто ясно. І все ж перед тим, як передати теорію імунітету рослин фахівцям, Н.І. Вавілову і його сподвижникам треба було відповісти на кілька запитань. Чи завжди там, звідки вийшли сільськогосподарські культури, зберігаються особини, здатні ігнорувати паразитів? Як повернути нинішнім ніжинкам імунітет і не втратити при цьому ні грама досягнутого в процесі їх вдосконалення ваги зерна, плодів? Чи всіх ворогів, які зазіхають на урожай, рослини зможуть зупинити самі або якісь з них прорвуться крізь перешкоду?
Так менше століття назад у Всесоюзному інституті рослинництва було розпочато пошук.
Діти бажані і небажані
Через пекло штучного зараження хворобами віровці пропустили понад 13 тисяч зразків пшениці з різних країн світу. І виявилося, що далеко не всі культурні особини - ніженки. Під Омськом і Краснодаром, в США і Японії, Канаді та Туреччині - всюди є сорти, досить стійкі. Але дійсною безлічу форм, несприйнятливих відразу до групи паразитів, в повній відповідності з прогнозом Вавілова обдарувало хліборобів Закавказзя - одне з місць, звідки тверда пшениця колись прийшла до людей. Трітікум дурум - полбу з гірських районів Азербайджану і Східної Грузії -випробовували в Дербенті. І в рік, коли там лютувала іржа одночасно трьох видів - бура, жовта і стеблова, горянка - єдина, - не схилила голови. Мало того, вона майже не реагує і на атаки борошнистої роси. А дикоростуча пшениця Тимофєєва з передгір'їв Західної Грузії відбиває нападки ще й грибка курної головешки і навіть комахи - шведської мухи. Це самий імунний злак в світі (друге місце належить знайденій там же пшениці сінській).
Перевірку в вирі пройшли понад 7 тисяч зразків вівса з 54 країн. Результати були аналогічні отриманим для пшениці.
Не склали винятку овочі, кукурудза, яблуня, абрикос. Все, що селянин сіє і садить, має на Землі родичів, з покоління в покоління стійких до одного або декільком представникам мікроагресорів.
Так ідея основоположника теорії імунітету рослин отримала підтвердження у всепланетному масштабі.
На жаль, просто перенести дорогоцінні знахідки на поля, городи, в сади не можна: за багатьма іншими параметрами їм далеко до досконалості. Скажімо, Закавказьке жито має ламке стебло, і з комбайном до неї не підступитися. У чемпіона самбо - пшениці Тимофєєва - занадто легкий колос. У дикої картоплі бульби дозрівають настільки повільно, що їм не вистачає нашого літа. Та й на смак вони нікуди не годяться. І так далі і тому подібне. А тому наступне слово належить сказати селекціонерам. Однак тут-то все зовні просте знову стало складним.
Від шлюбу надії імунологів - пшениці Тимофєєва з будь-якою іншою пшеницею довгий час наполегливо народжувалися злаки хоча і стійкі до хвороб, але з напівпорожнім колоссям. На які тільки хитрощі не пускалися вчені! Виручив лише колхіцин: обробка їм дала потрібні для подальшої роботи форми.
Трітікум дурум не передає у спадок властиву їй байдужість до грибків, якщо при схрещуванні з іншими зерновими їй випадає роль батька. У материнській ролі вона вередує менше. Хворобостійкий і врожайний гарбуз вдалося вивести тільки тоді, коли з насіння, що ледь зав'язалося після схрещування, витягли зародок і виростили його на штучному живильному середовищі. Союз дикої фітофторостійкої картоплі з культурною приводив до появи тільки дітей-дикунів. Потрібне було довга доведення бульб до звичного рівня врожайності і смаку: подальшими схрещуваннями селекціонери «по краплині» додавали в отриманий гібрид властивості звичайної картоплі. Навпаки, ті дикуни, які ігнорують колорадського жука, ніби розчинилися при злитті з культурною картоплею. Цінна властивість промайнула лише в другому поколінні, і закріпити її коштувало довгої і складних маніпуляцій з гібридами. У першому випадку звинувачувати треба було домінантність гена, у другому - його рецесивність, але селекціонерам від цього легше не ставало. Вони, вибираючись з одних пасток, розставлених природою, тут же попадали в наступні. І все ж поступово справа просувалася.
Ще в 1933 році в Союзі вперше в світі був отриманий фітофторостійкий сорт картоплі. Пшениця Тимофєєва після застосування колхіцину стала однією з родоначальниць декількох сортів, виведених в СРСР, США, Франції, Індії, Мексиці - одночасно і врожайних, і сміливо зустрічаючих грибки іржі, борошнистої роси. Несприйнятністю до стеблової іржі радують американські і канадські овес, виведені за участю стійких до хвороби зразків з-під Херсона. А італійці здолали бактеріальний опік груші, «прищепивши» своїм сортам відповідний ген стійкості, знайдений дослідниками у далекосхідної груші. Дикий бавовник з Південної Мексики допоміг хліборобам в якійсь мірі приборкати грибок вілта, з вини якого Узбекистан іноді за сезон втрачав до півмільйона тонн бавовни, тобто врожай цілої області.
І кожен раз дороговказом в досягненні успіху служила ідея Н.І. Вавилова про формування імунітету в процесі спільної еволюції паразита і господаря на батьківщині цієї рослини.
Згадані та сотні інших імунних жителів полів, городів, садів - реальність. Вони вже принесли додаткові тисячі центнерів зерна, овочів, плодів - ті тисячі центнерів, що неминуче гинули під натиском шкідників.
Так що ж - перемога? Можна зітхнути полегшено? Перемога - так. Але подиху полегшення ніколи не буде.
Гонка без фінішу
В середині тридцятих років в Німеччині був виведена картопля Долемського, байдужа до раку. Пішла на спад хвороба, що до того в лічені дні перетворювала здорові бульби в погано пахнучу напіврідку масу. А в 1941 році рак з удесятеренною силою спалахнув на півдні країни. У 1952 році біда захлиснула всю Німеччину. Так в чому ж там була справа?
Колись на полях Європи господарював грибок раку форми 1. Долемский прищепив своєму дітищу стійкість саме до нього. Перед паразитом постало питання: бути чи не бути? В запеклій боротьбі за існування він трохи змінив власний організм - і на світ з'явився грибок форми 2, він-то і поширився по Німеччині. Оборона картоплі Долемського не була готова до цього і рухнула.
Селекціонери створили нові сорти, стійкі до цієї форми. Але і грибок не дрімав - в Європі по черзі лютували форми раку картоплі, позначені номерами 3, 4, 5, 6, 7, 8. Фахівці налічують десять форм небезпечного захворювання, що облягають поля картоплі. Завтра може з'явитися одинадцята.
Біологам належало зрозуміти: а як довго паразит пристосовує свій спадковий апарат для рішучого штурму сорту, що не піддається йому? Відповідь була знайдена до середини позаминулого десятиліття.
Нова раса грибка народжується в два етапи. Спочатку вона як така з'являється на світ. Потім примножує свої ряди. Зазвичай на все це у неї йде 6-7 років, протягом яких поразки сорту наростає, але в межах дозволеного. А потім починається напад, зминаючи на своїм шляху сотні гектарів посівів і посадок.
Значить, у селекціонера в запасі є близько п'яти років, щоб підготувати і випустити в виробництво черговий сорт, спеціально підготовлений до зустрічі з прийдешньою бідою. Термін дуже малий, якщо мова йде про селекційні методи по-старому, і не такий вже малий для методів, заснованих на сучасній генетиці, оскільки вона надає вченим зовсім нові, часом несподівані шляхи. Наприклад, є гени, які посилюють процес окислення ферментів в рослинах так, що ті ніби спортсмени здобувають «друге дихання» і наполегливіше пручаються напастям. Завдяки роботі інших генів навколо грибка або комахи на листі або плоді утворюється «мертва», неїстівна для нього зона, і він гине від голоду. Треті в потрібний момент різко змінюють енергетику рослинних клітин, і збиті з пантелику мікроорганізми виявляються не в силах пристосуватися до нових умов. Однак поки це тільки контури шляхів, розрізнені факти.
Зрозуміло, що гени імунної подібно іншим генам керують протікаючими в клітині процесами за допомогою білків. Саме білок відповідальний за несприйнятливість рослин до білка чужорідного, до збудників хвороб. Але чим же конкретно відрізняються білки пшениці, байдужої до іржі, від білків тієї, що здається без бою? І який саме білок може виручити картопля в його боротьбі з фітофторою?
Ще складність: будь-яка сільськогосподарська культура схильна не до одного, а кількох небезпечних захворювань і нападу чималої кількості комах. Так, на соняшник «точать зуби» 40 різних недругів, на ячмінь - 73, на кукурудзу - 412! Як стверджує статистика, сама стійка на світі культурна рослина - жито (сама нестійка - какао). Але і на жито нападає безліч ворогів. І до кожного з них селекціонери повинні прищепити своїм вихованцям стійкість. Імунітет повинен бути комплексним! Що й казати, дуже складна задача.
Однак вчені впевнено ведуть нав'язану їм гонку. Запорука успіху, вважають вони, полягає у тому, що зараз - вперше в історії землеробства - в боротьбу вступили самі рослини. Третій, самий потужний прийом самооборони - селекція на імунітет - дозволить сільськогосподарським культурам відновити втрачену здатність не помічати атакуючих їх паразитів.
