К. Г. АЗАРЯН, Ю. Г. ПОПОВ
Ереванский государственный университет
К. С. ПОГОСЯН, Р. С. ГУЛАМИРЯН, Г. Г. ВАРТАНЯН
Научный центр виноградарства, виноделия и плодоводства Армении
Армения — уникальный очаг корнесобственного винограда, созданный в результате кропотливой созидательной работы практиков и ученых в течение многих десятилетий. Однако с 1993 г. после поспешной приватизации земель были вырублены чистосортные виноградники (на 65%), потеряны ценные местные и селекционные не только технические, но и столовые сорта, к минимуму сведена деятельность питомников.
Вместе с тем в последние годы в Армении возродился интерес к этой важной и прибыльной отрасли сельского хозяйства. Созданы многочисленные заводы по производству вин и коньяков, сырье стало дефицитным. В связи с этим важное значение приобретают разработка и применение наряду с традиционными методами и достижений новых направлений науки, в первую очередь биотехнологии.
Укоренение черенков — один из самых трудных этапов при получении посадочного материала винограда. Существующие методы для стимуляции ризогенеза и повышения выхода высококачественного посадочного материала в основном трудоемки.
Известно, что некоторые средства защиты растений имеют биологическое происхождение (например, инсектициды, продуцируемые Bacillusthuringiensis). На основе такого промышленного штамма в Институте биотехнологии Армении получен мутант, сохраняющий инсектицидную активность при одновременном выделении меланина в неутилизируемую культуральную жидкость. Физиологическая активность природных меланинов известна давно, но их практическое применение ограничено из- за сложности его выделения и очистки от примесей. Поэтому водорастворимый меланин, выделяемый мутантным штаммом В. thuringiensis, сразу привлек внимание исследователей (А. Овсепян и др., 2003).
Влияние полученного меланина на рост и развитие 30 видов культурных растений уже 9 лет изучают сотрудники кафедры микробиологии и биотехнологии Ереванского государственного университета. Они установили его стимулирующий эффект при замачивании семян и обработке растущих и цветущих растений: все процессы онтогенеза (от дружного и раннего прорастания семян до обильного и продолжительного плодоношения) ускоряются, причем повышение урожая не снижает органолептические и биохимические показатели, а нередко они даже превосходят контроль (перец, огурец, дыня).
Меланин испытывали также с целью укоренения одревесневших и зеленых черенков плодовых и декоративных культур, наиболее чувствительными из которых оказались лох, алыча, гранат, а при укоренении зеленых черенков — шелковица. У всех этих растений меланин стимулировал ризогенез, рост и ветвление побегов, а у некоторых однолетних культур, катальпы, шелковицы и разрастание листовой пластинки. У большинства видов меланин вызывал не только разрастание листьев, но и потемнение их окраски, что может способствовать повышению интенсивности фотосинтеза и, следовательно, урожайности (К. Г. Азарян и др., 2005).
Один из характерных признаков стимуляции роста и развития растений под действием меланина и в invitro, и invivo — усиленный ризогенез сеянцев и черенков, наблюдаемый при замачивании даже мелких семян (томат, перец, люцерна). Это побудило нас испытать влияние меланина, продуцируемого В. thuringiensis, на ризогенез укороченных двуглазковых черенков ряда дефицитных селекционных сортов Vitisviniferа (Кармир Ицаптук, Масис, Азатени) и сложного межвидового гибрида V. vini- fera х V. amurensis (Меграбуйр). При традиционной технологии укоренения обычно используют более длинные (4-5- глазковые) черенки и дорогие стимуляторы роста (индолилуксусная, индолил-масляная и нафтилуксусная кислоты), а при стимуляции ризогенеза меланином из небольшого числа черенков можно получить больше саженцев с минимальными затратами.
В своих исследованиях мы использовали меланин, выделенный из ферментационной жидкости мутантного штамма В. thuringiensis и очищенный от сопутствующих примесей. Основания 2-глазковых черенков трудноукореняемого сорта Меграбуйр, в отличие от других сортов накапливающего пигмент в мякоти ягод, а не в кожуре, погружали на 5-6 см в растворы меланина разной концентрации (0,05; 0,1; 0,15 и 0,20%) на 2 сут., после чего черенки высаживали в оранжерею.
При обработке черенков 0,05- и 0,1%-ным меланином каллус образуется слабее, чем при более высокой концентрации (0,15 и 0,2%), которая способствовала не только усилению ризогенеза, но и росту и вызреванию побегов (74 против 57% в контроле). При обработке 0,2%-ным меланином формировалась более развитая корневая система, обеспечивающая высокую приживаемость саженцев в полевых условиях.
Следует отметить, что стимуляция роста побегов была обусловлена не растяжением междоузлий, как при обработке гиббереллином, а формированием новых узлов (от 1 до 3), увеличивая таким образом ассимиляционную поверхность.
Ранее полученные закономерности (существенная стимуляция ризогенеза и роста побегов в длину, высокая степень их вызревания) подтверждены опытами, проведенными не только на укороченных 2-3-глазковых черенках сортов Масис, Кармир Ицаптук, Азатени и Меграбуйр, но и на однолетних саженцах со слаборазвитыми побегами и корневой системой.
Опыт повторили в 2005 г. на черенках изучаемых сортов в питомнике НЦ ВВиП. Максимальная стимуляция зафиксирована на сортах Кармир Ицаптук и Меграбуйр. побеги вызрели на 71% при 60% в контроле; число корней повысилось на 100%. Рост и вызревание побегов при обработке корневой системы однолетних саженцев значительно превышали показатели контрольных черенков (см. рисунок). У однолетних саженцев сорта Меграбуйр, уже имевших сформировавшиеся корни с большой всасывающей поверхностью, обработка меланином усиливала ризогенез на 29%. Тем самым она способствовала активации не только апикальной меристемы, ответственной за рост органов в длину, но и камбия, обусловливающего утолщение стеблей и корней (хотя в меньшей степени). Вместе с тем 4-дневная обработка меланином оказалась менее эффективной, чем 2-дневная.
Таким образом, 3-летние исследования влияния бактериального меланина на укоренение и рост черенков испытуемых сортов винограда выявили его стимулирующий эффект на процессы роста и развития посадочного материала. При этом эффект обработки ощущался даже через год, что обеспечивало лучшую приживаемость саженцев и их рост.
Анатомо-морфологические исследования стеблей некоторых культурных растений (томат, картофель, подсолнечник и ряд бобовых), обработанных меланином, показали идентичность характера изменений у всех испытуемых видов: активизация ризогенеза, утолщение и более сильное ветвление корней и стеблей, стимуляция дифференциации крупных сосудов ксилемы, утолщение слоев склеренхимы и флоэмы (К. Azaryan et al., 2004; К. Г. Азарян и др., 2005). Это свидетельствует об увеличении числа делений камбиальных инициалей, из производных которых формируются эти элементы. Морфологические особенности растений разных видов при их обработке меланином характерны для растений, обрабатываемых ауксином. Следовательно, можно предположить, что меланин обладает ауксиноподобным эффектом.
Для проверки этого предположения в питательную среду в культуре invitro, где выращивали каллусные ткани и мериклоны ряда овощных и декоративных растений, вместо ауксинов (индолил- и нафтилуксусная кислоты) вносили меланин, который по своему влиянию на рост изолированных культур успешно заменял ауксин (Yu. G. Popov et al., 2005; M. T. Петросян и др., 2005).
Влияние меланина на рост (1) и вызревание побегов (2) винограда сортов Кармир Ицаптук и Меграбуйр
К преимуществам испытанного препарата относятся его растворимость, дешевизна, многогранность действия. Кроме того, его получение не связано с расходами на разработку новой технологии, оборудование, сырье, энергоресурсы, поскольку он накапливается в отходах производства инсектицидов, которое безвредно для окружающей среды. При внесении в почву меланин экологически безопасен, так как в течение месяца разрушается.
Таким образом, бактериальный меланин — эффективный, экологически безопасный и дешевый фитостимулятор широкого спектра действия, применение которого может повысить рентабельность разных отраслей сельского хозяйства, в частности виноградарства.
