Задачи физиологии растений

Поскольку человек питается или самими зелеными растениями, или животными, а пищей животным служат те же растения, то возможность накормить население Земли зависит, в конечном счете, от количества продуктов фотосинтеза. Поэтому в XIX и первой половине XX в. главной задачей физиологии было управление растительными организмами для повышения их продуктивности, создание оптимальных условий для жизни растений. Открытие фотосинтеза, дыхания, водного обмена растений, изучение их потребности в элементах минерального питания и адаптации к неблагоприятным условиям делало физиологию растений все более значимой для сельского хозяйства. Она стала теоретической основой высокоэффе кт и в н о го земледел и я.

Что дала и дает физиология растений сельскому хозяйству? Вместе с другими биологическими науками физиология растений послужила фундаментом трех «зеленых революций», каждая из которых приводила к удвоению урожая за счет внедрения новых сортов, внесения удобрений, применения химических средств борьбы с вредителями и химических регуляторов роста растений. В наше время, наряду с глубоким изучением теоретических проблем на молекулярном уровне, в центре внимания физиологов по-прежнему стоят задачи решения таких практически важных вопросов, как обеспечение условий наиболее полного использования растениями солнечной энергии, С0₂, воды и элементов минерального питания в целях повышения урожая и качества сельскохозяйственной продукции. В результате изучения регуляторов роста и развития появилась возможность для искусственного синтеза физиологически активных веществ, с помощью которых удается регулировать урожай и защищать растения от вредителей. Все больший интерес вызывают вопросы саморегуляции растением различных процессов, но уже на уровне клетки.

Физиологи создают новые методы воздействия на растения, при помощи которых можно получить большие урожаи или увеличить устойчивость против болезней и неблагоприятных условий; прервать покой растений, вызвать ускоренное дозревание плодов. Были разработаны методы выращивания растений в зимнее время в теплицах (светокультура), ускоренного корнеобразования при вегетативном размножении деревьев и кустарников, получения бессемейных плодов, управления с помощью фитогормонов полом у двудомных и раздельнополых растений, предотвращения старения и даже омоложения растительных тканей.

Еще один путь к увеличению производства продуктов питания — улучшение самих растений. Селекционеры создают новые сорта культурных растений, число их все время растет, а физиологи не только учат том}', как удовлетворять потребности новых и старых сортов в питательных веществах, как управлять ростом и развитием растений, но и помогают разрабатывать новые методы получения таких сортов. Так, активно работая с изолированными клетками, физиологи изобрели совместно с генетиками способ получения гибридов в результате слияния изолированных протопластов.

Например, с помощью этого метода был получен урожайный сорт картофеля, одновременно устойчивый к вирусной инфекции (Бутенко, СССР, 1960). Известно, что дикий картофель устойчив к вирусам, но дает маленький урожай, а культурный — наоборот. Половая гибридизация дикого картофеля с культурным не удается. Поэтому для получения гибрида соматические клетки обоих видов обработали ферментами, разрушившими клеточные стенки. Некоторые из полученных протопластов слились. Возникший гибридный протопласт, образовав клеточную стенку, превратился в гибридную клетку. В результате делений этой клетки получили каллус — массу недифференцированных клеток, из которой постепенно развилось растение, устойчивое к вирусам. Такую гибридизацию назвали соматической.