Поступление антибиотиков в растения

25.06.2014

Значение для растений антибиотических веществ, образующихся в почве, определяется прежде всего степенью их поступления через корни и их активностью внутри растения.
Вопрос о том, могут ли антибиотические вещества поступать внутрь растений, решен современными исследованиями положительно. Вегетирующие растения активно поглощают корнями различные органические вещества, в том числе и антибиотики, образуемые бактериями, актиномицетами и грибами. В экспериментах показано всасывание растениями субтилина, грамицидина, пиоцианина, лихениформина (антибиотики, образуемые бактериями), затем пенициллина, патулина (антибиотики грибного происхождения), а также стрептомицина, глобиспорина, ауреомицина, террамицина, гризина, гризеофульвина и других (вещества, образуемые актиномицетами).
В табл. 121 показано поступление в растения через корни химически очищенных препаратов антибиотиков из растворов.

Наиболее быстро и в большем количестве поступает в растения пенициллин, затем гризин и стрептомицин. Мицетин, субтилин, грамицидин поступают в малых количествах и не поднимаются высоко по растению.
Хорошо поступают в растения ауреомицин, террамицин, глобиспорин и многие другие активные вещества.
Растения поглощают из субстрата не только химически чистые препараты, но и нативные антибиотики в том виде, в каком они выделяются продуцентами. Мы прибавляли в раствор культуральную жидкость с антибиотиками и выращивали в нем растения. Через некоторое время в тканях последних можно было найти антибиотики (табл. 122).

Антибиотические вещества поступают в растения из твердых субстратов — непосредственно из почв.
В своих опытах мы испытывали различные антибиотики, образуемые бактериями, грибами и актиномицетами — антагонистами. В сосуды с песком или почвой под взрослые растения вносились химически очищенные препараты и через определенные промежутки времени определялось содержание последних в тканях корней и надземных органов. Опыты производились в стерильных и нестерильных условиях роста растений. В табл. 123 приведены данные опыта в стерильном песчаном субстрате. Вводились стрептомицин в количестве 500 единиц и гризин (препарат 15) в дозе 500 единиц на 1 г субстрата.
Как видно из таблицы, антибиотики поступают в растения через корни в достаточно большом количестве. Они обнаруживаются в корнях, стеблях и листьях в течение 10 и более дней.
В опытах, проведенных в стерильной почве (подзол подмосковный), были получены такие же результаты. В субстрат вносились антибиотики глобиспорин в дозе 500 единиц и гризин в дозе 800 единиц на 1 г. Выращивались горох, фасоль и пшеница. Анализы показали, что глобиспорин сохранялся в почве в течение 30, а гризин — 40 дней. За это время они проникали через корни в растения в большем или меньшем количестве (табл. 123). Скорость поступления антибиотиков из стерильной почвы была лишь немногим меньше скорости поступления их из питательных растворов или из песчаного субстрата. Уже через несколько часов (6—10) антибиотические вещества можно было обнаружить в корнях и в нижней части стебля.
Наши опыты показали, что антибиотики всасываются растениями и из натуральной нестерилизованной почвы. В сосуды с подзолистой почвой вносились те же антибиотики — гризин и глобиспорин в дозе 800 ед/г под взрослые растения (пшеницу и фасоль). Через сутки, а иногда и позже мы обнаруживали эти антибиотики в тканях корней и надземных органов (табл. 124).

Растения усваивают из почвы и нативные антибиотики. Мы испытывали три нативных антибиотика, образуемых актиномицетами № 290 и 287 и штаммом «Б». В почве (подзол) при наличии соответствующей органики эти культуры, как показано выше, образуют от 30 до 120 ед/г антибиотических веществ. Выращивая в такой почве горох и пшеницу, мы могли обнаружить их в тканях в небольших, но вполне достаточных количествах, чтобы подавить развитие чувствительных к ним микробов (табл. 125).

Так, у растений гороха было получено от 2 до 15 ед/г антибиотиков, у пшеницы несколько меньше. В отдельных случаях, при обильном развитии антагонистов, образующих в почве, большие количества антибиотических веществ (100—150 ед/г), в растения также поступают большие количества последних — до 20—30 ед/г в корни и 10—20 ед/г в листья.
На рис. 96 хорошо видны зоны подавления роста тест-микроба вокруг комочков ткани опытных растений. Около кусочков тканей контрольных растений таких зон подавления роста не образуется.

Следует отметить, что растения могут усваивать не только те антибиотические вещества, которые находятся в свободном состоянии, но и адсорбированные почвенными частицами. Выше сообщалось, что значительная часть антимикробных веществ тут же при образовании адсорбируется и плотно закрепляется. Адсорбированные антибиотики не вымываются ни водой, ни многими органическими растворителями даже при очень длительной обработке. Растения же благодаря деятельности своей корневой системы в состоянии разорвать эту связь антибиотиков с почвенными частицами, десорбировать и поглотить антимикробные вещества.
Мы вносили в почву (подзолистую, огородную) стрептомицин в количествах до 2000 ед/г и более, иногда до полного насыщения, затем промывали водой до тех пор, пока в промывных водах уже не обнаруживался антибиотик. В почве после такой промывки сохранялось в адсорбированном состоянии около 1500 ед/г. В эту почву высаживали проростки растений — гороха или пшеницы и через некоторое время анализировали их ткани на наличие антибиотика. Обычно через 3—4 суток, а зачастую и через 30—40 часов стрептомицин обнаруживался в корнях, стеблях и листьях в количествах до 10—15 ед/г и более. Анализы почвы показали, как правило, отсутствие свободного антибиотика, последний, очевидно, находился в адсорбированном состоянии и активно всасывался корнями.
Антибиотические вещества, поступая в ткани растений, повышают бактерицидные свойства их сока и этим самым усиливают сопротивляемость растений инфекциям.
Чем обильней развиваются антагонисты в почве, чем больше продуцируют они антибиотических веществ, тем больше поступает последних в растения и тем выше становится бактерицидность сока.
Сок растений, выращенных в песчаном субстрате без микроорганизмов и без перегноя, по нашим наблюдениям, менее бактерициден, чем сок растений, культивируемых в богатой перегноем нестерильной почве.
Мы искусственно обогащали почву актиномицетами — продуцентами стрептомицина и выращивали в ней растения — горох и пшеницу. Сок таких растений испытывался на бактерицидность по отношению к Вас. mycoides и Staph, aureus. Гибель клеток бактерий в соке опытных растений наступала через 8—12 часов, а в соке контрольных растений, выросших в почве, не обогащенной актиномицетами, отмечалось только подавление роста, но гибель бактерий не наблюдалась.
Растения, выросшие в почве, хорошо удобренной навозом или компостами, имели сок более активный, чем сок растений, взятых с неудобренной почвы. Сок растений (кукурузы), выросших в оранжерее, был менее бактерициден, чем сок растений, выросших в открытом грунте той же почвы. Итон и Риглер отмечали повышение устойчивости корней хлопчатника к Phymatotrichum omnivorum при обработке семян углеводами. В этих случаях, по данным автора, наблюдалось усиленное развитие бактерий-антагонистов в ризосфере растения.
Кублановская и Браилова, изучая бактерицидные свойства сока хлопчатника по отношению к грибу Fusarium vasinfectum, установили, что фунгицидность его к данному грибу была более высокой в тех случаях, когда растения развивались в почве с антибиотическими веществами, чем фунгицидность сока контрольных растений, растущих в почве без антибиотиков. Коэффициент размножения гриба был: в соке контрольных растений — 13,6 в фазе всходов и 11,8 в фазе семядоли; в соке опытных растений: 7,8 — в фазе всходов и 9,8 — в фазе семядоли. Как видно, антигрибные свойства сока хлопчатника повышаются за счет антибиотических веществ, которые поступают из почвы. Соответственно этому поражаемость растений вилтом также была меньше: в контроле было больных 96%, а среди опытных растений — 18,4%. Повышение антигрибных свойств растительного сока Кублановская отмечала и в полевых опытах — на делянках, удобренных актиномицетно-жмыховыми компостами.
Штапп и Шпихер наблюдали появление защитных веществ в соке картофеля по отношению к Bact. phytophthorum в процессе развития растения при обогащении почв микробами-антагонистами.
Изложенный материал показывает, что растения усваивают из почвы антибиотические вещества. Антибиотики могут усваиваться растениями не только из растворов химически-очищенных веществ, но и из сложной органической смеси метаболитов микроба-антагониста.
Актиномицеты, бактерии и грибы, образующие антибиотические вещества. развиваются в почве, в ризосфере растений. Они насыщают эту зону или микроочаги почвы продуктами своей жизнедеятельности, в том числе и антибиотиками. Последние поступают через корни в растения и оказывают там соответствующее действие. Само собой разумеется, что концентрация антибиотиков в почве при образовании в естественных условиях будет ниже тех концентраций, которые создавались при искусственном внесении. Ho в естественных условиях образование этих веществ происходит непрерывно, а следовательно, и поступление их в растения, надо полагать, не прекращается на протяжении всей вегетации.
Поступая в ткани растений, антибиотические вещества предохраняют их от внедрения микробов-паразитов, подавляют развитие уже проникших, создают или усиливают бактерицидность растительного сока и этим самым увеличивают в большей или меньшей степени иммунобиологические свойства растения.
Другими словами, микробы-антагонисты являются фактором повышения устойчивости и невосприимчивости растений к инфекциям.