Грибы в сельском хозяйстве

В сельском и лесном хозяйстве широко используется микоризация — обработка семян перед посевом препаратом, содержащим споры или мицелий микоризных грибов. Семена сельскохозяйственных растений обрабатывают возбудителями арбускуляр- ной микоризы — гломусовыми грибами, а лесных пород — мицелием воз­будителей эктотрофной микоризы — базидиомицетов. Микоризация рас­тений является одним из элементов так называемого адаптивного земледе­лия, которое предполагает использование природных биотических связей растения с микроорганизмами для получения максимальных эффектов, таких как экономное питание, экологическая пластичность и перенесение неблагоприятных погодных условий (засухи, жары или, наоборот, холода), защита от разнообразных болезней и вредителей.

Другое направление сельскохозяйственных био­технологий — получение и применение фитогормо­нов, продуцируемых грибами. Хотя растения сами вырабатывают фитогормоны, но вырабатывают их только в нужное для растения время, в нужном для растения месте и в количестве, не превы­шающем необходимого минимума. Но наши потребительские требования к растению не всегда совпадают с их собственными требованиями, а ино­гда и противоречат им. Простой пример — для яблони важно, чтобы ее плоды после созревания побыстрее сгнивали и освобождали семена, а нам нужно, чтобы они как можно дольше не портились. Поэтому созданы тех­нологии, предусматривающие обработку растений или их отдельных орга­нов фитогормонами, регулирующими процессы роста и развития, в част­ности, увеличивающими размеры плодов, ускоряющими или, наоборот, замедляющими их созревание и т. д. Основными поставщиком фитогор­монов в этих технологиях являются грибы. К тому же многие грибы несложно и относительно недоро­го культивировать в ферментерах и получать большое число различных со­единений, в том числе и фитогормонов, то есть решать многоцелевые зада­чи, получая в одном производстве и ферменты, и гормоны, и хитин. Кроме того, метаболиты некоторых грибов, отсутствующие у растений, также об­ладают свойствами фитогормонов и могут быть использованы для регуля­ции жизненно важных процессов. Например, упомянутый в главе 4 фито­токсин фузикокцин не только регулирует работу устьиц, но и стимулирует рост корней, ускоряет прорастание семян. В лаборатории Г. С. Муромцева микросодержание фузикокцина было найдено и в незараженных растени­ях, то есть фузикокцин — природный регулятор роста растений. Сейчас он производится на микробиологических заводах для обработки им растений.

Еще одно важное направление использования грибов в сельскохозяйственных биотехнологиях — борьба с вредными для сельскохозяйственных и лес­ных растений организмами. В предыдущих главах было рассказано, как много грибов паразитирует на растениях, насекомых, нематодах. Но по­скольку есть много видов сорных растений, насекомых и нематод, на­носящих урон полезным растениям, давно возникла мысль использовать патогенные для них грибы в качества средства, снижающего их числен­ность. Были созданы технологии массового размножения спор грибов, патогенных для сорных растений и вредных насекомых, и обработки ими посевов и лесных массивов.

В 80-х годах прошлого века был настоящий бум по использованию этих технологий. Биологический метод защиты растений рассматривался как безопасная альтернатива химический защиты растений с помощью синтетических пестицидов. Были созданы микогербициды (грибы, уни­чтожающие сорняки), микофунгициды (грибы, паразитирующие на гри­бах) и микоинсектициды (грибы, паразитирующие на насекомых). В США возникли фирмы, специализирующиеся на размножении фитопатогенных грибов — микогербицидов.

Однако в последние десятилетия появились новые технологии, которые оказались экономически более вы- Организмы годными, чем обработка растений спорами патогенных для вредителей грибов. Например, давно известна патогенная для на­секомых бактерия — тюрингская бацилла, которую размножали в фер­ментерах и клетками которой опрыскивали с помощью самолетов поля сахарной свеклы против свекловичного долгоносика и кедровые леса про­тив сибирского шелкопряда. Затем было выяснено, что основной фактор патогенности этой бациллы — белки, названные дельта-токсинами, кото­рые специфически связываются с рецепторами в кишечнике насекомых и образуют поры в клеточных мембранах, после чего клетки погибают. В геноме бактерий были локализованы гены, ответственные за синтез токсинов, которые методами генной инженерии перенесли в целевые рас­тения. Токсин стала вырабатывать не бактерия, которую надо размножать и разбрызгивать над посевами, а трансгенная картошка, которая перестала быть съедобной для колорадского жука. Использование таких трансгенных растений экологически безопаснее, чем применение пестицидов и даже обработки посевов бактериями. Обработка посевов, как химическими ин­сектицидами, так и патогенными для насекомых бактериями приводит к гибели не только вредных насекомых, но и полезных — опылителей, пчел, насекомых, паразитирующих на вредителях. А на трансгенных рас­тениях будут погибать только насекомые, питающиеся непосредственно этими растениями, то есть мы получаем самонаводящееся оружие, стре­ляющее точно по цели. Также пришлось закрыться некоторым фирмам по производству микогербицидов. Дело в том, что в 70-х годах прошлого века был запатентован гербицид глифосат, который подавлял активность фермента, необходимого для синтеза ароматических аминокислот — фе­нилаланина, тирозана и триптофана. Все три аминокислоты входят в со­став различных белков и поэтому абсолютно необходимы. Кроме того, с помощью различных ферментов в клетках из них производятся многие небелковые соединения, очень важные для жизни организмов — фено­лы, флавоноиды и прочие. В отличие от растений и микроорганизмов животные этого фермента не имеют, да он им и не нужен, так как не­обходимое количество ароматических аминокислот животные и человек получают с пищей. Поэтому глифосат чрезвычайно слабо токсичен для животных. Но он вызывает гибель всех растений без разбору, и вредных, и полезных. Поэтому им надо пользовать очень осторожно — до появле­ния всходов полезных растений. Дачники иногда глифосатом (его продают под названием раундап) смазывают листья сорняков, выросших на цветоч­ных клумбах, с помощью кисточки. Затем у некоторых микроорганизмов и некоторых устойчивых к глйфосату растений был обнаружен другой фермент, который также участвует в синтезе ароматических аминокис­лот, но не чувствителен к глйфосату. 1Ьн, контролирующий синтез этого фермента с помощью методов генетической инженерии был перенесен в сою, кукурузу, хлопчатник и другие растения, что позволило обрабаты­вать их глифосатом в период вегетации: чувствительные сорняки погибали, а устойчивые трансгенные растения оставались неповрежденными. Этот метод защиты растений от сорняков оказался более эффективным, чем применение микогербицидов.

Но биологические методы защиты расте­ний имеют важное значение:

а) в странах, где законодательно запрещено выращивание генномодифицированных растений, для защиты растений, не имеющих генетической вставки;

б) в теплицах;

в) в целях уничтожения посевов незаконно выращиваемых наркотических растений и во многих других случаях.

 

Print Friendly, PDF & Email

Это интересно:

Строение и рост гриба
Итак, жизненная форма большинства грибов — мицелий, представля­ющий собой систему более ил...
Морфология грибов
Параллельно с половым процессом у большинства грибов протекают морфогенетические процессы,...
Фитогормоны
Фитогормоны регулируют деление и растяжение клеток растений, развертывание жизненного план...
Грибы в жизни человека
Как грибы портят нам кровь Грибы — возбудители болезней полезных растений Об этих г...