Глава 3. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений. Аллелопатия (стр. 5 )

3.5.6. Перспективы использования аллелопатически активных веществ в сельском хозяйстве и биотехнологии

Среди важных аспектов применения знаний об аллелопатически активных веществах в сельском хозяйстве [Einhellig, 1985] и биотехнологии можно отметить следующие.

1. Учет аллелопатии при использовании методов, направленных на снижение механической обработки почвы, уменьшение ущерба и затрат, связанных с пахотой земли (no-till and low - tillage practices). Сейчас уже около 25% площади обрабатываемых земель (crop acreage) в США обрабатывается в щадящем режиме (conservation tillage). При этом нередко практикуется посев семян на поле, где остались остатки биомассы предыдущей культуры. Эти остатки могут оказывать двоякое аллелопа - тическое воздействие: 1) снижать рост сорняков, 2) снижать урожайность новой посеянной культуры. Более полное знание аллелопатических эффектов поможет предвидеть подобные воздействия и наиболее целесообразно вести хозяйство.

2. Выбор оптимальной стратегии севооборота. Аллелопатией, по крайней мере частично, можно объяснить данные о снижении Урожая, в том числе в следующих случаях: посев некоторых культур после подсолнечника; посев кукурузы после кукурузы;

посев соевых бобов после риса; постоянное выращивание люцерны (Medicago) и ряда злаков.

3. Селекция сортов с повышенным образованием аллелопатически активных веществ в целях борьбы с сорняками.

4. Использование аллелохимических веществ как гербицидов и регуляторов роста растений или как основы для синтеза новых гербицидов (и биоцидов вообще).

5. Совместное, скоординированное использование аллелохимических веществ и гербицидов. Аллелопатические вещества могут подавлять определенные виды сорняков, а для подавления остальных требуются гербициды. Показано, что количество этих веществ в сельскохозяйственных растениях (сорго, Sorghum) зависит от стадии роста в момент десикации с помощью гербицидов.

6. Профилактика почвоутомления на основе понимания роли аллелопатических факторов в его возникновении.

7. Использование аллелопатически активных веществ высших водных растений для контроля нежелательных видов макрофитов. Есть данные, что источником подобных веществ может быть Eleocharis coloradoensis Britt. Gilly. Получены свидетельства того, что в аллелопатии водных растений участвует дигидроактинидиолид (dihydroactinidiolide) [Putnam, 1983].

8. Улучшение эффективности использования азотных удобрений, предотвращение нарушения процессов азотфиксации и поддержание в почве достаточного уровня усвояемого растениями азота на основе понимания роли аллелопатических веществ в регуляции микроорганизмов, участвующих в обмене азота в почве.

9. Оптимизация культивирования лекарственных растений и растений - продуцентов БАВ. В СССР культивируется свыше 60 видов лекарственных растений. Только на Украине Coriandrnm sativum D., Matricaria chamomila L., Lavandula vera L., Mentha piperita L., Salvia sclarea L. и другие виды культивируются на площади свыше 40 тыс. га [Гродзинский и др., 1987]. Все эти виды продуцируют аллелопатически активные вещества. Это, возможно, по меньшей мере частично объясняет, почему многие из лекарственных растений не могут расти в монокультуре более 3- 5 лет.

10. Биотехнология выращивания культур растительных клеток делает перспективным промышленное получение некоторых метаболитов растений, в том числе обладающих аллелопатической активностью. Получены штаммы клеток, продуцирующие ряд метаболитов более эффективно, чем сами растения. Так, при культивировании клеток Coffea arabica удалось получить выход кофеина, в 92 раза превышающий содержание кофеина in vivo; аналогичные результаты получены для многих других метаболитов [Petiard, Steck, 1987].

Другие аспекты практического использования аллелопатических веществ обсуждаются в работах [Putnam. 1983; Mandava, 1985; Putnam, Tang, 1986].

3.6. Заключение. Нерешенные проблемы

Конечно, указанные факты далеко не исчерпывают всего многообразия аллелопатических взаимодействий между высшими растениями. Однако они достаточно ярко иллюстрируют существенную роль экологических хемомедиаторов и хемоэффекторов в экологии растений, сельском хозяйстве и некоторых других важных областях. Аллелопатические агенты в немалой мере регулируют пространственную и временную структуру фитоценозов, выступая, таким образом, в качестве экологических хеморегуляторов или своего рода ценозорегуляторов. Дополнительные данные об аллелопатии содержатся в работах [Гродзинский, 1981, 1982; Головко, 1984].

К числу важнейших проблем в области аллелопатии, которые требуют своего решения, по-видимому, относятся следующие.

1. В неудовлетворительном состоянии находятся представления о границах самого понятия аллелопатии. Многие авторы включают в него вещества, продуцируемые грибами и прокариотами, однако отсутствует ясность в том, в какой мере допустимо все фитотоксичные вещества такого происхождения считать аллелопатическими агентами. Нечеткость в концептуальных представлениях привела к тому, что аллелопатические вещества смешивают с токсинами растений, защищающими их от фитофагов [Mandava, 1985].

2. Пока еще недостаточно прояснены вопросы биотрансформации аллелопатических веществ или их предшественников в почве и водных экосистемах.

3. Существенную проблему представляет собой вопрос о том, в какой мере результаты лабораторного биотестировапия метаболитов растений могут прилагаться к природным экосистемам.

4. Пока еще слишком фрагментарны знания о том, как различные экологические факторы влияют на содержание в растениях и экскрецию ими аллелопатически активных веществ.

5. Необходимо выяснение степени специфичности и возможной полифункциональности аллелопатически активных веществ и продуктов их биотрансформации.

6. По-видимому, практическое использование аллелопатии станет возможным лишь после выяснения принципов функционирования биохимико-экологической системы: растение - микроорганизмы (включая про - и эукариоты) - внеклеточный пул метаболитов и ферментов - почва. Пока еще уровень познания этой системы недостаточен.

http://ecologylib. ru/books/item/f00/s00/z0000039/st032.shtml

((конец главы))