Невидимые лучи вокруг нас

В течение длительного периода роста в растениях, кроме синтеза углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот, количественного увеличения биомассы, происходят обменные процессы, которые приводят к образованию нового триггер-эффектора — так называемого фактора цветения. Образуется он в ничтожно малом количестве, что еще сейчас создает трудности для его выделения и определения химической природы. По последним данным, циклические нуклеотиды и гиббереллиновые кислоты играют ведущую роль в проявлении активности фактора цветения, γ-облучение семян, вызвавшее ускорение начальных фаз развития, повышение уровня гормонов роста, усиление фотосинтеза, приводит и к ускорению синтеза фактора цветения. Он появляется раньше и в большем количестве. На это указывают многочисленные наблюдения над развитием растений из облученных семян: они зацветают на несколько дней раньше контрольных, у них большее количество клеток претерпевает дифференциацию, необходимую для образования плодоносящих органов.

В процессе онтогенеза растение претерпевает несколько фаз развития. Каждая из них возникает благодаря образованию определенного уровня триггер-эффекторов в предыдущей фазе развития. Стимуляция, вызванная облучением на первых фазах развития пробуждающегося семени, инициирует более раннее и более интенсивное образование эффекторов в последующих стадиях, что приводит к общей стимуляции развития и увеличению урожая. Анализ урожая, полученного от посева облученных в оптимальной дозе семян, показал, что происходит не только увеличение его количества (в среднем на 10–15 %), но и изменение химического состава, т. е. качества. В моркови, например, увеличивается содержание каротина, в сахарной свекле — сахарозы, у масличных культур — содержание масел.

Эти наблюдения показывают, что при предпосевном γ-облучении семян в стимулирующих дозах не происходит изменения эволюционно сложившегося типа обмена веществ для различных видов растений. Усиливается лишь интенсивность данного обмена. Это делает понятным, почему у моркови, растения, у которого обмен веществ направлен на синтез каротина, увеличивается именно содержание каротина, а у сахарной свеклы, в которой длительной селекцией выработан обмен, направленный на накопление в ее клубнях сахарозы, увеличивается содержание именно этого вещества.

Согласно представлениям, выдвинутым А. М. Кузиным в 1974 г., о роли триггер-эффекторов в стимуляции развития растений γ-облучением семян, осуществляется эстафетная передача результатов начального облучения семян на последующие стадии онтогенеза. Каждая стадия развития наступает раньше и проходит интенсивнее, что и ведет к повышению урожая.

Как использовать способность γ-лучей повышать всхожесть семян, стимулировать рост, вызывать к развитию большее количество почек, увеличивать урожай и улучшать его качество в практике сельского хозяйства? Для этого требовалась новая техника, позволяющая быстро облучать семена в нужной дозе, непосредственно в полевых условиях, не нарушая правил агротехники. Впервые такая техника была создана в Советском Союзе.

В качестве источника радиации взяли цезий-137, нуклид, излучающий не очень жесткие γ-лучи, что давало возможность создать вокруг него сравнительно легкую, но надежную защиту. Источники цезия-137 располагались радиально вокруг рабочего канала, через который проходили семена. Механические устройства позволяли точно регулировать скорость прохождения зерна и тем самым дозу γ-облучения, которую они за это время получали. Установка смонтирована на автомобиле ЗИЛ-131, снабжена транспортерами и другими приспособлениями, позволяющими непрерывно пропускать зерно через облучатель, а затем загружать в сеялки. Мощность источников радиации позволяет обрабатывать около 1 т семян в час, в зависимости от дозы. Эта самоходная автоматизированная установка получила название «Колос». В 1968 г. по инициативе Института биологической физики АН СССР с помощью этой установки начались широкие производственные испытания метода предпосевного γ-облучения семян. Производственные испытания этого метода проводились в течение трех лет в Молдавской ССР в содружестве с Кишиневским институтом сельского хозяйства Молдавской ССР. За три года было облучено 230 т семян, проанализировано 202 производственных опыта на общей площади 9193 га. В среднем урожай зерна кукурузы увеличился на 11–13 % и силосной массы на 30 %.

С 1972 г. метод предпосевного облучения семян был внедрен в Молдавской ССР в практику. В 1975 г. на полях Молдавии работало уже 8 установок «Колос», в Павлодарской области Казахской ССР — 10 установок. Началось внедрение метода в Киргизской ССР (две установки «Колос»), в Грузинской ССР и Белорусской ССР (по одной установке), в Рязанской области РСФСР (одна установка).