Фотоиндуцированная направленность биосинтеза полезных продуктов обмена веществ
Как отмечалось выше, импульсный концентрированный солнечный свет позволяет повышать продуктивность растений с помощью фотоиндуцированной направленности биосинтеза полезных продуктов обмена веществ.
Работами ряда исследователей было показано, что предпосевное облучение семян пшеницы ИКСС стимулировало повышение сахаристости сахарной свеклы, содержание крахмала в картофеле, белка в пшенице и кукурузе.
Четырехлетними полевыми опытами на Кубани показана возможность свето-импульсным облучением семян повышать сахаристость корней свеклы на 0,5%, а трехлетними вегетационными опытами на Украине - на 1-1,2% [101, с.369].
В 1972 г. производство сахара в Казахстане составило 253,5 тыс. т. Если принять, что такой сбор сахара получен при сахаристости свеклы 16%, то при повышении сахаристости на 1% могло бы быть получено 269,3 тыс. т. Дополнительный сбор сахара составил бы около 15,8 тыс. т, а доход (из расчета 78 коп. за 1 кг) - около 12,3 млн. руб. Если принять повышение сахаристости в 5 раз меньшим, то есть на 0,2%, что на полях вполне возможно, то доход может составить 2,46 млн. руб. в год. Такова потенциальная возможность внедрения свето-импульсного облучения только в свекловодстве Казахстана.
Фотоиндуцированный мутагенез
Большой теоретический и практический интерес нефотосинтетического использования концентрированного света представляет вопрос фотоиндуцированного мутагенеза.
А.А. Шаховым в 1965 г. было высказано предположение, что при облучении растений во время оплодотворения и формирования семени можно ожидать изменения, которые могут послужить полезным материалом для селекции. Кроме того, был поставлен вопрос: не является ли действие импульсного концентрированного солнечного света настолько специфичным для организма, что способно вызвать в нем глубокие изменения, которые могут затрагивать наследственность и давать измененные устойчивые и, может быть, более высокопродуктивные формы?
Исследователям представлялось, что свето-импульсное облучение определенного спектрального состава и времени действия в период генеративной фазы развития растений или облучение пыльцы перед опылением окажется фактором, ведущим к созданию фотоиндуцированного мутагенеза [359].
Выдвигая задачи применения ИКСС в растениеводстве, ученые считали, что необходимо расширить и углубить селекционно-генетические исследования, направленные на выявление мутагенного действия свето-импульсного облучения, фотоиндуцированного мутагенеза. Они считали, что это направление может стать перспективным и практически наиболее важным из всей проблемы свето-импульсного облучения и, возможно, в фотоиндуцированном мутагенезе будет иметь место наибольшее значение открытого явления фото-импульсной стимуляции растений [359, 225]. Это предположение было подтверждено: в результате свето-импульсного облучения семян томатов [79] и пыльцы кукурузы были получены растения с измененной наследственностью, так называемые мутанты.
В этом направлении в Казахстане проводятся исследования, которыми было установлено, что после 4-5-часового свето-импульсного облучения семян томатов (сорта Советский-679), полученных от растений из облученных (1—2 часа) в предыдущем году семян, появляются высокопродуктивные мутанты, резко отличающиеся от сортовых. Они превосходят контрольные (исходный сорт) по высоте, числу побегов, соцветий и плодов, скороспелости и урожайности, по большему содержанию сахара и аскорбиновой кислоты.
Среди отобранных для сортоиспытания сортов, особенно перспективной оказалась форма № 5, которая обладает высокой товарностью мясистыми и хороших вкусовых качеств плодами, способными к длительному хранению в созревшем состоянии.
Перспективным для получения высокоэффективных фотомутантов следует считать световое облучение пыльцевых зерен перед опылением растений, так как результаты исследований, полученные на Агробиологической станции КазПИ, показали, что при завязывании плодов, особенно после опыления пыльцой, облученной ИКСС, контрольных и опытных растений у последних были установлены морфологические изменения в лучшую сторону [226].
В Казахском сельскохозяйственном институте пыльцой тополя белого всех сроков облучения опыляли тополь Бахофена и получили гибридные семена и всходы, у которых отмечены отличия от контрольных сеянцев.
Применение свето-импульсного облучения генеративных почек может повысить эффективность гибридизации тополей. Однако в таком новом вопросе, как использование ИКСС в лесоводстве, нельзя рассчитывать на быстрый успех, ибо длительность периода от посева семян до плодоношения древесных пород велика [77].
Таким образом, импульсный режим облучения концентрированным светом, увеличивая валовой сбор и улучшая качество урожая, оказывает мутагенное действие на растение. Поэтому ближайшая народнохозяйственная задача — это создание с помощью импульсного света высокобелковых мутантных форм пшеницы, высокосахаристых мутантов свеклы, высококрахмалистых форм картофеля, высокопродуктивных форм хлопчатника, получение лекарственных растений с повышенным содержанием полезных веществ и выведение на основе мутантов высокопродуктивных сортов. Доход от внедрения таких сортов в стране может превзойти самые смелые прогнозы, а получение лекарственных растений с повышенным содержанием полезных веществ позволит уменьшить импорт лекарственных веществ и сырья для фармацевтической промышленности.
Кроме перечисленных выше областей использования ИКСС в растениеводстве, необходимо отметить еще одну — это борьба с амбарными вредителями зерна. Еще в 1954 г. было показано, что облучение зерна ИКСС в точение 1520 секунд вызывает гибель амбарных вредителей.
Таким образом, использование метода ИКСС в Казахстане имеет народнохозяйственное значение.
Потенциальный экономический эффект от применения ИКСС только при выращивании огурцов со всей посевной площади может составить 5.706.324 руб. в год, а при выращивании томатов рассадным методом - 8.67 0.000 руб. 4-1698.
