Вилен Барабой - Ядерные излучения и жизнь

В растительном организме, как и в животном, значительные дозы ядерных излучений вызывают прямо или косвенно появление в макромолекулах биополимеров свободных радикалов, ионов, возбужденных атомов и т. п. Если облучены воздушно-сухие семена, возникшие в них радикалы и другие активные продукты длительно существуют, не изменяясь. Но вот семена замочили или высеяли во влажную почву. Влага и кислород воздуха приводят в движение заторможенный механизм лучевого поражения: вместе с усилением обмена веществ быстро развиваются цепные реакции радиационного усиления; активируется ряд ферментов, усиливаются процессы окисления, более быстро мобилизуются запасы питательных веществ. Одним словом, в семенах, облученных соответствующими дозами радиации, процессы "пробуждения", выводящие семя из состояния покоя, идут значительно быстрее. Определенная степень повреждения внутриклеточных структур, дезорганизации ферментных механизмов оказывается в этом случае полезной, приводит к более полному и раннему прорастанию высеянных семян (рис. 12).

Рис. 12. Начальный рост кукурузы при воздействии разных доз гамма-излучения на семена (в тысячах рентгенов)

А более ранние и дружные всходы - хорошее начало дальнейшего роста, развития и созревания растений. Предпосевное облучение семян не только ускоряет прорастание. Его эффект проявляется на протяжении всей жизни растений, выросших из облученных семян. Обычно они раньше вытягиваются в длину, быстрее покрываются листьями, цветут, у них раньше и быстрее начинают наливаться плоды, которые затем на одну-две недели раньше созревают. И этот бесспорно положительный эффект, обеспечивающий, с одной стороны, ускоренное прорастание семян, а с другой - такое универсальное явление, как сокращение продолжительности жизни, имеет в своей основе процесс лучевого поражения живых клеток. То, что у животных и человека рассматривалось нами как раннее постарение, в применении к растениям означает ускоренное прохождение жизненного цикла, более быстрое вызревание, плодоношение.

Какое значение может иметь этот эффект в практических условиях, нетрудно представить. Ускоренное вызревание сельскохозяйственных культур где-нибудь в условиях Средней Азии, Казахстана, Поволжья обеспечивает более полную и целесообразную утилизацию влаги, уменьшает влияние засушливых месяцев. В районах с коротким летом укорочение периода вегетации на одну-две недели гарантирует вызревание культур до наступления холодов. В обоих случаях поражающее действие ядерного излучения оборачивается десятками центнеров дополнительного урожая с гектара посевной площади.

Но и этим не ограничиваются удивительные возможности ядерного луча. В растительной клетке, как и в животной, наиболее чувствительны к действию радиации наследственный аппарат клетки, механизм митоза. Поэтому облучение семян и проростков растений вызывает более или менее глубокое и длительное угнетение процесса клеточного деления, а значит, роста растений, увеличения его размеров. В то же время другие процессы жизнедеятельности, в первую очередь фотосинтетические процессы, обусловливающие накопление в клетках углеводов, белков, витаминов, липидов и сухих веществ, продолжаются, поскольку аппарат фотосинтеза устойчив к действию радиации. На фоне угнетения роста растения нормальная интенсивность синтетических процессов способствует большему накоплению ценных питательных веществ, ведет к улучшению качества продукции сельскохозяйственных растений.

Под влиянием предпосевного облучения существенно увеличивается сахаристость дынь, арбузов, тыкв, земляники, сахарной свеклы; повышается содержание крахмала в картофеле; увеличивается накопление белков, жиров, клетчатки в кукурузе. Облучение способствует и накоплению витаминов. В капусте, картофеле, редисе, моркови, в дыне и тыкве, в проростках кукурузы значительно увеличивается содержание витамина С. В моркови, тыкве более интенсивно накапливается пигмент каротин - предшественник витмина А. В зеленой массе гречихи значительно больше становится содержание рутина - одного из препаратов витамина Р.

Таким образом, предпосевное облучение семян сельскохозяйственных культур довольно значительными дозами радиации значительно ускоряет и увеличивает прорастание. В результате более быстрого физиологического старения облученные растения раньше зацветают, созревают и плодоносят. Наконец, лучевое нарушение функции генетического аппарата клетки при полном сохранении фотосинтеза повышает питательную и витаминную ценность продукции земледелия. Таким образом, вызванные радиацией сдвиги приводят к существенному увеличению урожайности.

Так, облучение сухих семян редиса гамма-лучами в дозе 500 р обеспечило увеличение урожайности в полевых условиях на 11 - 37% (в зависимости от сорта), а вес одного корнеплода возрос с 7,9 до 9,9 г. Для моркови стимулирующая доза - 2500 - 4000 р гамма-лучей. Прибавка урожая при этом достигает 24 - 26%, а накопление каротина с единицы посевной площади возросло на 56% (за счет увеличения урожайности и накопления витамина). Урожайность капусты из облученных 2000 р семян выросла на 21%, а содержание витамина Е в рассаде увеличилось на 46 мг%, в зрелых кочанах - на 9,1 мг%. Облучение семян кукурузы дозой 500 р увеличило урожайность с 321 до 389 ц/га - (на 21,2%, а количество белка с гектара площади возросло на 38%, жира - на 42%, Сахаров - на 35%. Количество кормовых единиц в зеленой массе кукурузы увеличилось на 25%.

Предпосевное облучение семян хлопка дозой 1500 - 2000 р увеличивает его урожайность на 3-6 ц/га, а волокно становится более тонким и эластичным; повышается и содержание хлопкового масла в семенах. Облучение семян льна не только увеличивает выход волокна, но и резко повышает его технические качества. В табаке при облучении увеличивается количество алкалоидов и т. п. Количество подобных примеров можно было бы значительно расширить.

И все же получение положительных результатов при предпосевном облучении семян - дело достаточно серьезное и требующее глубокого знания как физиологии растений, так и особенностей биологического действия излучений. Не случайно предпосевное облучение семян дает наилучшие результаты в хозяйствах с высоким агротехническим уровнем. Семена должны быть сортовыми, храниться в кондиционных условиях. Предварительно должны быть определены радиочувствительность семян данного сорта и стимулирующие дозы. Чистые сорта более чувствительны, гибридные - устойчивее к действию радиации. По мере хранения радиочувствительность семян возрастает. Очень большое значение имеет влажность. Чрезмерно сухие и влажные семена гораздо чувствительнее к радиации.