еще сейчас создает трудности для его выделения и определения химической природы. По последним данным, циклические нуклеотиды и гиббереллиновые кислоты играют ведущую роль в проявлении активности фактора цветения, γ-облучение семян, вызвавшее ускорение начальных фаз развития, повышение уровня гормонов роста, усиление фотосинтеза, приводит и к ускорению синтеза фактора цветения. Он появляется раньше и в большем количестве. На это указывают многочисленные наблюдения над развитием растений из облученных семян: они зацветают на несколько дней раньше контрольных, у них большее количество клеток претерпевает дифференциацию, необходимую для образования плодоносящих органов.
В процессе онтогенеза растение претерпевает несколько фаз развития. Каждая из них возникает благодаря образованию определенного уровня триггер-эффекторов в предыдущей фазе развития. Стимуляция, вызванная облучением на первых фазах развития пробуждающегося семени, инициирует более раннее и более интенсивное образование эффекторов в последующих стадиях, что приводит к общей стимуляции развития и увеличению урожая. Анализ урожая, полученного от посева облученных в оптимальной дозе семян, показал, что происходит не только увеличение его количества (в среднем на 10–15 %), но и изменение химического состава, т. е. качества. В моркови, например, увеличивается содержание каротина, в сахарной свекле — сахарозы, у масличных культур — содержание масел.
Эти наблюдения показывают, что при предпосевном γ-облучении семян в стимулирующих дозах не происходит изменения эволюционно сложившегося типа обмена веществ для различных видов растений. Усиливается лишь интенсивность данного обмена. Это делает понятным, почему у моркови, растения, у которого обмен веществ направлен на синтез каротина, увеличивается именно содержание каротина, а у сахарной свеклы, в которой длительной селекцией выработан обмен, направленный на накопление в ее клубнях сахарозы, увеличивается содержание именно этого вещества.
Согласно представлениям, выдвинутым А. М. Кузиным в 1974 г., о роли триггер-эффекторов в стимуляции развития растений γ-облучением семян, осуществляется эстафетная передача результатов начального облучения семян на последующие стадии онтогенеза. Каждая стадия развития наступает раньше и проходит интенсивнее, что и ведет к повышению урожая.
Как использовать способность γ-лучей повышать всхожесть семян, стимулировать рост, вызывать к развитию большее количество почек, увеличивать урожай и улучшать его качество в практике сельского хозяйства? Для этого требовалась новая техника, позволяющая быстро облучать семена в нужной дозе, непосредственно в полевых условиях, не нарушая правил агротехники. Впервые такая техника была создана в Советском Союзе.
В качестве источника радиации взяли цезий-137, нуклид, излучающий не очень жесткие γ-лучи, что давало возможность создать вокруг него сравнительно легкую, но надежную защиту. Источники цезия-137 располагались радиально вокруг рабочего канала, через который проходили семена. Механические устройства позволяли точно регулировать скорость прохождения зерна и тем самым дозу γ-облучения, которую они за это время получали. Установка смонтирована на автомобиле ЗИЛ-131, снабжена транспортерами и другими приспособлениями, позволяющими непрерывно пропускать зерно через облучатель, а затем загружать в сеялки. Мощность источников радиации позволяет обрабатывать около 1 т семян в час, в зависимости от дозы. Эта самоходная автоматизированная установка получила название «Колос». В 1968 г. по инициативе Института биологической физики АН СССР с помощью этой установки начались широкие производственные испытания метода предпосевного γ-облучения семян. Производственные испытания этого метода проводились в течение трех лет в Молдавской ССР в содружестве с Кишиневским институтом сельского хозяйства Молдавской ССР. За три года было облучено 230 т семян, проанализировано 202 производственных опыта на общей площади 9193 га. В среднем урожай зерна кукурузы увеличился на 11–13 % и силосной массы на 30 %.
С 1972 г. метод предпосевного облучения семян был внедрен в Молдавской ССР в практику. В 1975 г. на полях Молдавии работало уже 8 установок «Колос», в Павлодарской области Казахской ССР — 10 установок. Началось внедрение метода в Киргизской ССР (две установки «Колос»), в Грузинской ССР и Белорусской ССР (по одной установке), в Рязанской области РСФСР (одна установка).
В 1977 г. начались испытания метода в северных районах нашей страны по инициативе филиала Академии наук Коми АССР. Установки «Колос» работают в Болгарии и на полях ГДР. Метод дал экономически выгодные результаты на ряде сельскохозяйственных культур. Облучение семян кукурузы позволяет увеличить урожай зерна и силосной массы, а при γ-облучении подсолнечника повышается не только урожай, но и содержание масла в ядрах семени. Этот прием дает возможность увеличить сахаристость сахарной свеклы, содержание каротина в моркови, витамина С в капусте. Метод очень перспективен в тепличных хозяйствах. Его широко применяют в Болгарии при получении раннеспелых помидоров.
Большая исследовательская работа, проведенная НИИ картофельного хозяйства РСФСР, показала перспективность предпосевного облучения клубней картофеля ускоренными электронами. При этом увеличивается урожай на 15 % и повышается питательная ценность картофеля за счет увеличения содержания крахмала, витамина С и содержания незаменимых аминокислот в белках. В настоящее время разрабатывается производственная установка для облучения клубней картофеля ускоренными электронами.
Метод предпосевного облучения представляет интерес для труднопрорастающих семян и медленнорастущих кустарниковых и лесных пород. В лабораторных и полу-производственных условиях показана перспективность метода для обработки семян ценных лекарственных растений. Так, например, у солодки уральской на 20–40 % увеличивается прорастание трудновсхожих семян и почти двукратно усиливается скорость роста корня, из которого добывается ценная для медицины глицеризиновая кислота. Предпосадочное облучение черенков значительно повышает их укоренение или прививку.
Ионизирующая радиация — не единственный физический фактор, способный стимулировать развитие семян при всех прочих равпых агрохимических условиях. Близкие результаты были получены при предпосевной обработке семян ультрафиолетовым светом, лучами лазера, светоимпульсным облучением, токами высокой частоты.
Теория триггер-эффекторов активирующих геном клеток зародыша хорошо объясняет получение одинаковых эффектов при действии столь разнородных факторов. Все они, воздействуя на биомембраны, осуществляют первичную активацию генов (эволюционно подготовленных к восприятию сигнала от триггер-эффектора). Последующая картина усиленного синтеза новых триггер-эффекторов и эстафетная передача первичного импульса в дальнейшие стадии онтогенеза идут уже по одному механизму, и, несмотря на различную природу первичного толчка, конечный результат оказывается очень сходным. Действительно, все эти- факторы дают близкие эффекты по ряду показателей — ускорению роста, более раннему цветению, увеличению урожая.
В практику следует внедрять такие факторы, которые более экономичны, легко могут применяться в полевых условиях, не требуют для своего применения высококвалифицированных специалистов и специальной техники. По этим показателям полевые передвижные установки с γ-излучателями имеют ряд неоспоримых преимуществ, что гарантирует им дальнейшее, все более широкое внедрение в практику передового сельского хозяйства.
Использование малых доз γ-радиации в птицеводстве
Современные крупные птицефабрики по индустриальному производству яиц и птицы требуют простых, доступных, легко вписывающихся в технологию методов, стимулирующих темпы роста и развития молодняка, повышающих яйценоскость несушек и тем самым увеличивающих продукцию фабрики. Прирост в 5–10 % выражался бы в миллионах яиц дополнительной продукции. Вот почему в Советском Союзе и за рубежом были проведены исследования возможностей использования стимулирующего
