С.Ф. Коваль, В.П. Шаманин  "Растение в опыте"

 

Как в заранее спланированном эксперименте, так и при наблюдениях в естественных условиях исследователь сталкивается с одновременным влиянием на растение множества внешних факторов. Первое, что необходимо определить, это какие условия оказывают наибольшее влияние на изучаемый процесс, какие органы и физиологические системы являются ведущими в наблюдаемом феномене [Кремянский, 1969]. Эксперимент как диалог наблюдателя с изучаемым объектом будет иметь смысл при установлении первичных связей, а не отдаленных последствий или вторичных несущественных явлений.

Этот постулат раскрывает источник многих ошибок, особенно частых при экстраполяции результатов упрощенных экспресс-опытов на характеристики целого растения или посева. При работе с селекционным материалом желательно использовать достаточно быстрый метод, позволяющий с минимальными затратами труда дать массовую оценку образцов на ранних этапах отбора. Такая диагностика основана на корреляции (но не всегда на функциональной) связи наблюдаемого биохимического или биофизического параметра с устойчивостью или продуктивностью. Но последние являются итогом многих физиологических процессов, молекулярных, генетических и морфологических особенностей растения. Часто их взаимодействия настолько переплетены, что трудно выделить главенствующий фактор. В таких случаях мы говорим о полигенной детерминации признака. Вопрос о выборе сроков наблюдения и параметров, которые бы обеспечили корректность опыта и соответствие оценок процессам, протекающим в целом растении, должен решаться на основе системного подхода. Относительно низкая эффективность таких оценок селекционного материала вызывает много разочарований, причину которых мы

рассмотрим на следующем примере.

Предположим, исследователь определил зимостойкость сортов, фиксируя температуру гибели клеток листа по вспышке сверхслабого свечения или по необратимому разобщению дыхания от фосфорилирования. Несовпадение полевого испытания с этим экспериментом может иметь несколько причин. Озимые культуры могут успешно отрастать и при полной гибели листьев. Использование последних в качестве объекта диагностики, дает заниженную оценку сортам, которые зимуют с потерей листьев, но с хорошей сохранностью узлов кущения. И дело не только в различной морозостойкости их тканей. Расположенные в почве узлы кущения зимуют при более благоприятной температуре по сравнению с надземными органами. И чем глубже они залегают, тем выше зимостойкость генотипа. В этом причина ошибок лабораторных оценок этого признака на изолированных узлах кущения. Определенную роль будет играть и ориентация листьев. Распростертость розетки обеспечивает лучшую сохранность листового аппарата во время зимовки. Подобные методы диагностики отражают морозостойкость клеток и тканей (но не организма), зависящую от генетически обусловленной конформации молекул биополимеров, структуры мембран и органелл. Морфологические же признаки растения относятся к организменному уровню приспособления.

Углубление в эту проблему приведет к выяснению роли такого организменного процесса, как осенняя закалка и связанное с ней торможение роста [Туманов, 1979], рецессивного состояния генов Vm и Ppd в этом процессе и т.д. На каком-то этапе исследователь может обнаружить, что гибель озимых в данной зоне определяют не низкие, а повышенные (около 0°) температуры под толстым снежным покровом. И, значит, имеет место не вымерзание, а выпревание - процесс с другими защитными механизмами. Для не специалистов в этой области добавим, что причиной гибели могли быть вымокание, гибель весной от заморозков, осеннее повреждений цикадкой. Устойчивость к ним, конечно же, не тестировалась в нашем эксперименте и требовла иных условий испытания.

Поэтому в самом начале работы необходимо изучить экологическую обстановку и выделить условия, которые играют определяющую роль в изучаемом явлении. Этому посвящена обширная литература по агроклиматологии, из физиологических работ здесь сошлемся на статью В.Ф. Альтергота с соавторами [1974-а]. Предварительная экологическая проработка может дать указания, на какие процессы следует обратить главное внимание (физиологические, биохимические или биофизические).

Экологической неграмотностью объясняется существование в литературе множества мнений по поводу физиологических механизмов того или иного процесса - будь то гетерозис, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, морфогенез или регуляция роста. Биофизик во всех случаях будет сводить суть дела к динамике свободных радикалов, биохимик объяснит их изменением активности ключевых ферментов, специалист в области гормональной регуляции укажет в качестве главной причины соотношение в тканях гормонов и ингибиторов, агрохимик назовет уровень снабжения тканей азотом или фосфором.

Приведенная выше «схема разногласий» несколько утрирована и, возможно, упрощена. Но она отражает реальное стремление увлеченного своей работой исследователя представить «свою» часть истины как самую основную - как истину в последней инстанции.