Подводя итоги. Поиск истины
Новое, что мне удалось узнать об ирисе бородатом.Но сначала об основных китах, на которых строились мои догадки.
Всё живые организмы произошли от одной клетки и поэтому они имеют много общего в осуществлении жизненных процессов. Дифференциация этих организмов в течение млрд. лет происходила и под действием мутаций (случайных, но постоянных изменений в ДНК этих организмов) и путём естественного отбора тех, для которых эти мутационные изменения были полезны в различных условиях существования.
Самое главное, что я ставлю себе в заслугу, кроме того что вообще пытаюсь что-то делать, это способ познания. Он состоит в том, что я попеременно ставлю себя на место ириса или бактерии и смотрю, как бы они вели себя в конкретных условиях. Кроме того я пытаюсь свои выводы согласовывать со всеми имеющимися в биологии законами (на уровне моего понимания), изложенными в современных учебниках, и с опытом ирисоводов. И вообще, когда я открываю глаза утром и закрываю вечером , я ещё раз перебираю возможные варианты и думаю, правильны ли мои выводы, согласуются ли они между собой и приемлемы ли для других живых организмов.
В результате у меня сложилась картина, откуда и как произошёл современный ирис, как образовались у него особые свойства и возможность использования ими этих свойств в конкретных условиях (количество и характер запасённых веществ, возможность борьбы с бактериозом, устойчивость к морозу и другие).
Что такое современные ирисы
Из предков цветочных растений произошли ирисы, тюльпаны, гиацинты и т.д. Эти растения имели много общего: они цвели рано весной, так как имели для этого талую воду после зимы. Во время зимы ирисы тратили на поддержание своих жизненных процессов, а весной на цветение запасы питательных веществ. Эти запасы в виде крахмала и аминокислот откладывались летом при фотосинтезе ириса в стеблекорне.
Это позволило мне отнести ирис к группе эфемероидов и ксерофитов, к которой принадлежит и тюльпан. Произрастая в климатических условиях Европы, ирисы приобрели не только различия в росте, цветении, размерах, но и способность держать удар перед морозом, засухой и бактериозом.
Возможно, что в борьбе с бактериозом выживали те видовые ирисы, которые приобрели способность снижать количество свободной воды при засухе ниже критического для бактерий, при этом оставаясь сами живыми. Запас питательных веществ в виде белков способствовал снижению активной воды при матричном переводе её в связанную. Это происходит при адсорбции её на полимерных молекулах белка и не даёт бактериям возможность использовать её как свободную воду.по сравнению с гидротацией вокруг низкомолекулярных углеводов, характерной для тетраплоидов ( о чём будет сказано ниже).
Устойчивость к морозу возможно также объясняется наличием белков в клетках ирисов, которые создают границы раздела, способствующие переохлаждению водного раствора в ней и снижающего таким образом температуру замерзания ириса. Такие свойства приобрёл за время эволюционной адаптации ирис, произраставший в Европе.
Пролетающие на юг через Гибралтар или Красное море птицы занесли семена этих европейских видовых ирисов с вышеперечисленными свойствами в жаркие страны, например, на Кипр, где с мая по октябрь температура бывает 40 градусов, а осадков очень мало. Семена попавшие туда в октябре в сезон дождей при температуре выше 15 градусов (ниже температура зимой там не бывает) проросли и дали начало ирисам бородатым, существенно отличающимся от европейских ирисов.
Это отличие формировалось под воздействием высокой температуры, в результате чего они превратились из диплоидов в тетраплоиды. Новые ирисы приобрели более интенсивный фотосинтез (и другие отличия), поскольку оставались те, которые успевали во время короткой весны запасти питательные вещества в виде крахмала и сахаров, необходимые для выживания в период покоя при засухе.
Кроме того тетраплоиды отличались высокими декоративными качествами, что явилось причиной широкого использования их при гибридизации после 1900 годов. Однако в результате насыщающее использование генов тетраплоидов привело к превращению европейских сортов в практически теплолюбивые ирисы, изменив их способность реагировать на мороз и придав им другие качества, свойственные тетраплоидам. Они стали производить усвоение углекислого газа по пути биосинтеза, который давал оптимизацию фотосинтеза с одновременным снижением потребности в воде, но при повышенной температуре окружающей среды. Такая температура в наших регионах бывает как исключение и поэтому современные гибридные высоко декоративные ирисы уходят в зиму не вызревшими и степень этого состояния зависит от температурных условий лета.
В настоящее время у нас в садах растут ирисы разные по степени устойчивости к условиям нашего региона. Это те сорта, которые остались от ранней селекции и те, которые были получены далее по мере скрещивания их с тетраплоидами. Они разнообразны по количеству и качеству приобретённых при гибридизации генов от родителей, т.к. распределение генов при скрещивании происходит по теории вероятности. Выбор полученных гибридов делается визуально по их декоративности,поэтому выявление устойчивых к нашим условиям сортов ирисов может производиться только опытным путём при длительном произрастании их у нас .
Необходимо заметить, что предлагаемые в настоящее время в каталогах роскошные ирисы, количество которых растёт год от года,возможно из-за того, что их можно сравнительно легко получить при селекции, так как полученный гибрид, может быть размножен вегетативным делением, а делёнка повторяет все признаки того сорта, от которого она отделена.
Правда Г.И. Родионенко считал, что гибридизаторов толкает на их подвиги по выведению новых сортов, то, что надоедают старые, но мне кажется, что из 40000 сортов ирисов можно выбрать ирисы на все вкусы. Возможно, причина смены сортов не только в снижении активности биосинтеза в сортах, полученных при близкородственном скрещивании, но и в том, что всё-таки ирисы, как и все живые организмы стареют из-за ошибок, приобретаемых при репликации (воспроизведении) новых копий ДНК во время продолжительной жизни. Вследствие этого происходит снижения жизненного тонуса и активности биологических процессов. На это могут влиять также накапливающиеся вирусы. Г.И. Родионенко считает, что сорт Мадам Шеро за много лет не изменился. Но кто видел рост этого сорта “ на заре нго туманной юности” более 100 лет назад?
. Возможно, новые сорта, особенно, если они получены при помощи гетерозиса, обладают более мощным ростом, обильным цветением и другими качествами благоприятными для этого сорта. Это является тем двигателем, который заставляет осуществлять производство новых сортов, пользующихся спросом в регионах с благоприятным для ирисов климатом, кроме конечно чисто человеческих качеств – желания иметь то, чего нет у остальных. Однако, сорта устаревают так же быстро, как пропадает гетерозис через 10-15 лет.
Другие мои “открытия”
Корневище, которое я назвала стеблекорнем, таковым не является, оно выпирает из земли, не взирая на старания ирисовода его прикрыть почвой. Возможно, что при эволюционной адаптации ирисов бородатых выжили те, которые могли дополнительно производить фотосинтез за счёт хлорофилла на спинке стеблекорня, расположенного на поверхности почвы или те, у которых поверхностное расположение быстро подсыхающего стеблекорня, затрудняло проникновение бактерий в устица. Поэтому в данной популяции ирисов выжили те, которые при мутациях получили именно эти преимущества в росте и борьбе с бактериозом
реакция сверхчуствительности
Известно, что при дыхании не весь кислород усваивается живым организмом. часть его около 5% превращается в активные формы кислорода, которые обыкновенно подавляются антиоксидантами, производимыми в организме, но при стрессовой ситуации , например патогенах,низкой температуре или избыточном ультрофиолетовом освещении, активный кислород накапливается и происходит окислительный взрыв , выражающийся в так называемой реакции сверхчуствительности, при которой гибнут как клетки самого растения, так и патогены.Такую ситуацию я наблюдала на своих грядках после 2-3 недельного солнечного освещения при высокой температуре начавшаяся было мокрая гниль в нижней части веера засохла и на стеблекорне ниже этого тёмного сухого места на 2-3 см. стали расти побеги. Если предположить, что для их роста требуется активное поступление продуктов фотосинтеза, которое прекратилось после гибели веера, то можно считать, что поверхностное расположение стеблекорня оправдано и затребовано по этой причине. В верхней части стеблекорня находиться слой , содержащий хлорофил, который я это сама видела, когда разрезала стеблекорень поперёк
Влияние органики на агрессивность бактерий .
Почему нельзя подкармливать не перепревшей органикой или навозом? Потому что остатки растений, содержащих пектин, являются хорошей питательной средой для попавших в них бактерий, которые во влажной органике быстро размножаются, с каждой генерацией увеличивая свою пектиназную активность. Особенно не благоприятно для ириса, если в этих растительных остатках находятся листья больных ирисов. По мнению казанских учёных бактерия каротовора особенно хорошо растёт и производит ферменты на специфических для неё субстратах. Поэтому, попав внутрь стеблекорня, они более агрессивны и быстро начинают производить деполимеризацию пектина, т.е. вызывать мокрую гниль. Так как для фотосинтеза растений необходим углекислый газ, получаемый при разложении органических веществ в почве, то органику всё-таки надо вносить и для ирисов, однако в небольших количествах и вглубь почвы, по методу слоёного пирога при приготовлении почвы для гладиолусов. или закапывая между грядками в проходах.
В статье: ” отношения между ирисом, бактериями и погодой” я подробно осветила эту сторону. Повторю коротко новое. Из представляемого в литературе разнообразия бактерий, называемых причиной бактериоза, таковой является бесспорно, - erwinia carotovora. Внедрившись через устице, бактерия выделяет в среду, окружающую её, сильнейшие ферменты – пектиназы, которые на дальних подступах к клеточной стенке уже деполимеризируют пектины их срединных оболочек. При этом содержимое клетки теряет свою структуру и течёт. Поэтому и не могли в ДНК образоваться гены активного иммунитета, т.к. реакция клеток в виде рецепторов, образующихся в оболочках клеток, не доходила до неё. В образовавшемся шлейфе, состоящем из убитых клеток ириса, содержащем множество питательных веществ, размножаются всеядные некрофилы - бактерий, например pseudomonas, которые ошибочно называются причиной возникновения бактериоза (кстати, она вызывает у гладиолусов паршу, но никак не мокрую гниль). На самом деле - это те бактерии, которые успели присоединиться к “ пиру”. Ошибки в определении бактерий, вызывающих бактериоз, по-видимому, появляются при их идентификации. Пробы были взяты из распавшейся гнилостной массы, где уже размножились некрофилы. В то время как правильнее их брать в наиболее удалённой от гниющей части стеблекорня, куда только что проникла бактерия - факультативный анаэроб erwinia carotovora и куда не могли ещё проникнуть другие бактерии, например, строгий аэроб - pseud pseudomonas. Определены основные факторы, влияющие на развитие бактериоза и снижение устойчивости к морозу. Развитие бактериоза является итогом многих взаимозависимых факторов. Я подробно осветила это в своей последней статье об отношениях между ирисом бактериями и погодой.
Чем мы можем помочь ирису расти и цвести в наших условиях.
Для нас важно рассмотреть те факторы, которые мы можем изменять в благоприятную для ириса сторону.
Самым главным фактором распространения бактериоза является возможность движение бактерий только по водяным плёнкам. Устранить эту возможность на практике в нашем дождливом климате можно, укрыв посадки в виде туннелей плёнкой. Под плёнкой даже при дожде при хорошем проветривании температура, благодаря парниковому эффекту будет немного выше наружной, и поэтому конденсат не выпадет и водяные плёнки не образуются. Это вопрос для тех, кто хорошо разбирается в физике.
На юге же быстрая просушка поверхности стеблекорня с устранением водяных плёнок и нагрев её на солнце выше температуры, летальной для бактерии, являются основными факторами сдерживающими развитие бактериоза.Кроме того на стр.555 физиологии мгу сказано:"хорошо известно, что при повышении температуры в клетках растений снижается рн цитоплазмы".
Так как бактерии мокрой гнили предпочитают реакцию среды для своего развития нейтральную или слабощелочную, то и это является препятствием на юге развития бактериоза. Возможно, что и в нашем регионе в исключительных случаях высокой температуры этот фактор имеет значение для снижения опасности бактериоза. Но при этом несомненно должно быть сухо иначе нступают условия, когда бурному росту бактерий уже нет препятствий.
. Мой метод решения проблемы в том, что я попеременно ставлю себя на место ириса или бактерии, выбирая возможное их поведение, перечисленное в учебниках, и сравнивая с их поведением в конкретных условиях на грядках..
Например, на месте ириса бородатого - факт, который замечен всеми ирисоводами проблемных климатических зон - явно улучшенное пышное цветение на следующий год после экстремальной высокой для нашего региона температуры 2010 года. Этот факт был мною объяснён тем, что современные ирисы – тетраплоиды оптимизируют свой фотосинтез при температурах гораздо выше, чем у нас обычно наблюдаются ( при температуре выше 30 градусов, а не 20-25).
На месте бактерии – способы изменения её агрессивности. При этом бактерия использует свой основной важный козырь - быстрый рост и способность воспроизводить новые генерации “захватчиков” с измененными свойствами. Бактерии размножаются с огромной скоростью, если есть условия, способствующие этому: оптимальная температура( 27 градусов), увеличивающая скорость роста и питательные вещества ( например, в не перепревшей органике или стеблекорне) с. возможностью усвоения их при наличии активной воды.
Так как ирис не имеет активного иммунитета, позволяющего быстро при помощи реакции ДНК отвечать на вторжение бактерий, то при длительной эволюции он приспособился подавлять рост бактерий, снижая количество активной воды и повышая, таким образом, осмотическое давление среды, что не позволяет бактериям всасывать питательные вещества из неё. Оно происходит при перекрытии сосудов ксилемы гелями пектатов, образовавшимися при сбраживании пектина уже попавшими внутрь стеблекорня бактериями, а также их склеивавшимися погибшими клетками (казанский университет. Отчёт) аквопаринами, образующимися в клетках ирисов при стрессах, способствующими дегидратации его.
На борьбу ириса с бактериозом и на устойчивость его к морозу влияют множество факторов, которые, в конечном счёте, выражаются в изменении количества активной воды, т.е. оводнённости ириса. Одна из сторон этой борьбы - борьба ириса с бактериозом была рассмотрена ранее в приведённой на сайте статье об отношениях между ирисом, бактериями и погодой.
Другая весьма важная для нашего региона сторона роста и цветения ириса - реакция на низкотемпературный стресс (об этом также есть статья на моём сайте). Она так же, в конечном счёте, зависит от оводнённости, с которой ирис пришёл к зимнему сезону. Так как современный ирис – теплолюбивый тетраплоид - всё-таки растёт и зимует в наших условиях, хотя и уступает диплоиду в устойчивости к стрессу (пример уолтер и вабаш), то рассмотрим его отношение к морозу по сравнению с диплоидами.
Отличие диплоидов и тетраплоидов по отношению их к морозу.
При наступлении осени ирис современной селекции может ещё не закончить вегетацию, так как ему не достаточно тепла для оптимального фотосинтеза и перехода в стадию вызревания, т.е. лигнификации. При этом он склонен к повторному цветению и поэтому его ткани излишне оводнены по сравнению с диплоидами (различие в плотности их стеблекорней были замечены Аркатовым из Казани)
Стадия фотосинтеза, при которой происходит усвоение углекислого газа, вероятно у диплоидов иногда идёт с накоплением питательных веществ в виде аминокислот, превращающихся в белки. Известно, что белки обладают способностью более эффективно связывать свободную воду, так как имеют многочисленные поверхности раздела фаз, вблизи которых вода может сильно переохлаждаться и это способствует снижению температуры замерзания при переохлаждении внутриклеточного раствора ириса. Возможно, связывание воды белковыми полимерами является также причиной отсутствия бактериоза у старых европейских сортов, не отмеченное Киселёвым (описано в статье). Поэтому можно предположить, что различия в качестве и количестве запасённых веществ у диплоидов и современных ирисов – тетраплоидов является причиной их разной оводнённости, а вследствие этого устойчивости к бактериозу и низким температурам. Следует внимательно отнестись к сообщению о различиях в плотности стеблекорней ирисоводом Аркатовым у современных сортов, давно произрастающих в Казани.
Общим свойством для всех растений
является то, что на постепенное снижение температуры некоторые растения успевает ответить закаливанием. Эта способность различна у теплолюбивых растений и у растений умеренного климата, Она выражается в образовании модификации ферментов у растений умеренного климата с повышенной активностью, что позволяют растению поддерживать, хоть и значительно меньшую, но приемлемую для жизни скорость биохимических реакций, например дыхания и проницаемость мембран.
Этому способствует так же то, что с понижением температуры в клетках образуется гормон АБК, названный учёными мгу - гормоном осмотического стресса. Он защищает ДНК и РНК и останавливает их воспроизводство, т.е. растение перестаёт расти, переходя в состояние покоя. Гормон увеличивает осмотическое давление, путём создания осмолитов и криопротекторов и при дальнейшем понижении температуры переводит воду в аморфное состояние, при котором она не застывает. Одновременно в растении из клеток вода переходит в межклеточное пространство, что также повышает концентрацию веществ внутри клетки и её осмотическое давление.
Отношение ириса к низкотемпературному стрессу
. Причины замерзания ириса. Замечено, что более теплолюбивые растения умирают, когда замерзает вода в межклетниках, что наблюдается около минус 5-6 градусов. Эта температура определена Г. И. Родионенко для тетраплоида. Риплинг Уолтер замёрз при минус 6-7, а диплоид Вабаш замёрз при минус 14 градусах в одинаковых условиях воздействия мороза. По моим предположениям, сделанным на основании физиологии растений, биологические реакции ириса не идут, если нет свободной воды для их осуществления. Растение умирает при испарении или при замерзании активной воды до какого-то критического значения. В старых сортах ирисов - диплоидах, например Вабаш, жизнь продолжается гораздо дольше. Они могут образовывать изоферменты, которые будут поддерживать скорости реакций биосинтеза при более низких температурах., т.е. в состоянии переохлаждения, которое можно оценить как состояние физиологического покоя, в этом состоянии отсутствует рост и дифферецировка, но идут процессы поддержания.
У диплоидов жизнь остановиться при снижении температуры, когда даже в достаточно концентрированном растворе внутри клетки, содержащем осмопртекторы и криопротекторы, всё-таки образуются центры кристаллизации и раствор замёрзнет (это относится, повидимому, к особенностям физики воды). При этом кристаллы, как и в случае с более теплолюбивыми ирисами, могут пронзить жизненно важные органеллы клеток ирисов и они погибнут.
Практические советы
Действенная защита от мороза , также как и бактериоза, в наших климатических условиях–снижение оводнённости ириса. Практический вывод - при покрытии ириса плёнкой на дугах (в идеале летом высоких, а зимой низких, чтобы снег закрывал плёнку), ирису не страшны ни жара ни холод. Ему не принесёт ухудшения роста повышение температуры до 50-55 градусов, т.к. его оптимальная температура для фотосинтеза около этого значения. Ирису при этом не страшен бактериоз, т.к. при такой температуре бактерии гибнут (51 градус). Кроме того при открытых продухах и сухой поверхности почвы они не могут пробраться к устицам. Укрытие, повышая температуру, помогает вызреванию, т.е. накоплению запасающихся веществ, а при осеннем понижении температуры при одновременно происходящей подсушке, гормон АБК - абсцизовая кислота способствует остановке роста, переводу углеводов в осмо и крио протекторы. Это снижает количество свободной воды, повышает осмотическое давление, что способствует борьбе с бактериозом, и повышает его криопротекторную защиту от мороза. П.ф. Гаттенбергер предлагал закрывать ирисы на период дождей, а затем при наступлении холодов снимать плёнку. Эффективность такой агротехники зависит от предсказуемости климата. А у нас он разный (может посреди зимы начаться оттепель), поэтому высокие дуги (летом плёнку можно снимать, когда ясная погода), а зимой низкие – это верное решение. При этом не бойтесь, что ирис останется без полива. Вода будет поступать снизу (капиллярно подпёртая) или при ваших редких, но обильных поливах капиллярно подвешенная вода быстро перейдёт в нижние слои почвы в капиллярно подпёртую с одновременной просушкой верхнего слоя почвы.
Эта агротехника обеспечит рост и цветение современных ирисов в наших условиях. Однако она требует трудозатрат, которые для некоторых уже непосильны, поэтому им следует выращивать те ирисы, которые показали способность выживать в наших условиях при минимальном уходе, получив гены от старых европейских ирисов, например, такие сорта как Степин Аут или Маста Тач , прошедшие отбор на устойчивость к нашим морозам без укрытия на зиму. Это мы имеем, например, при агротехнике, используемой С.Н. Локтевым
|