Растения малины, однажды зараженные вирусами, естественным путем никогда не выздоравливают. Из радикальных и наиболее перспективных средств борьбы с вирусной инфекцией считаются термо- и химио-терапия.
Термотерапия. Почти любое изменение окружающих условий и состояния растений существенно сказывается и на вирусной инфекции, находящейся в нем. Особенно чувствительны вирусы к колебаниям температурного режима. Есть вирусы, которые при повышенной температуре (36˚С) не размножаются и теряют инфекционность. Другая группа вирусов в этих условиях не теряет своей инфекционности, но размножение их замедляется, в результате чего их количество вирусных частиц в тканях растущего растения уменьшается. Когда же растения возвращают в нормальные условия, интенсивность размножения вирусов восстанавливается, они вновь распространяются по тканям растения. При обработке покоящихся растений горячей водой действующий фактор непосредственно вступает в контакт с инфекционным началом и разрушает его. При терапии вегетирующих растений часто наблюдается второй тип реакции вирусных частиц на высокую температуру.
Для успешной термообработки растения должны быть в наиболее устойчивой стадии к высокой температуре. Менее чувствительны к ней покоящиеся растения. Вегетирующие растения, насыщенные влагой, более подвержены неблагоприятному термическому воздействию. Продолжительность обработки и температура в значительной степени определяются размерами растительного материала, уровнем питания и освещенности. При недостаточном питании и слабой освещенности растения менее устойчивы к повышенной температуре. Режимы с длительной экспозицией, но при более низкой температуре эффективнее, чем с короткой экспозицией, но при температуре, близкой к критической.
Не смотря на то, что в последние годы удалось достичь хороших результатов, все же возможности термотерапии из-за существования очень термостойких вирусов пока весьма ограничены.
В настоящее время разработаны и применяются три способа термотерапии: водный, воздушный и горячим паром. В первом способе растения целиком или отдельные его части-корневые черенки, отпрыски-погружают в горячую воду. Для этого сконструированы специальные бани. Необходимая температура воды в них поддерживается с помощью электронагревательного устройства и контактного термометра. Равномерность нагревания всех слоев воды и обогащение ее кислородом обеспечивается путем воздуха, пропускаемого со дна бани. Режим обработки подбирают, исходя из типа инфекции, характера обрабатываемого материала, сортовых особенностей.
В Научно-исследовательском зональном институте садоводства Нечерноземной полосы обрабатывали корневые черенки растений сорта Новость Кузьмина, пораженные израстанием. Длина черенков 8-10 см, диаметр более 2 мм. Наличие на них адвентивных почек не обязательно. К моменту обработки черенки находились в состоянии вынужденного покоя. Их погружали в водяную баню емкостью 10 л. На каждые 10 черенков объемом 15-20 см³ приходилось 0,5-1,5 тыс. см³ объема водной среды. Прогретые черенки быстро охлаждали, погружая в холодную воду, затем раскладывали в лотки с влажным песком, покрывали стеклом и помещали в климатические камеры. Здесь жизнеспособные черенки трогались в рост. Через 1,5-2 недели развивающиеся на них побеги срезали и использовали в качестве зеленых черенков. Если побеги были очень слабые, корневые черенки высаживали в вазоны и ожидали, когда они укоренятся и окрепнут.
Обработка корневых черенков горячей водой оказывала очень глубокое воздействие. Значительная часть черенков погибала. Довольно высокой выживаемость черенков была при режимах 35˚С в течении 1, 2, 3 часов. Но в этом случае здоровые растения можно было получить из зеленых побежков, если их срезали с черенков не позже 2 недель с момента окончания прогревания. При режимах 50˚С в течении 10, 20, 30 минут много черенков погибало, но эффект оздоровления был достаточно высокий. Однако в большинстве случаев инфекция не уничтожалась полностью, а только блокировалась.
Для обработки корневых черенков горячую воду можно заменить горячим воздухом, насыщенным паром. Для этого черенки раскладывали в лотки с влажным песком, накрывали их стеклом и ставили в термостаты на 3-3,5 часа. При температуре 46˚С атмосфера вокруг черенков насыщается парами воды, оказывающими термотерапическое действие на растительный материал. В случае необходимости черенки в таких условиях могут находиться и значительно дольше-до суток.
Более совершенным и эффективным является метод прогревания в специальных термокамерах. Для этого использовали укорененные в вазонах растения, выращенные из зеленых черенков. Субстрат в вазонах представлял собой смесь дерновой земли, торфа и песка (1 : 1 : 2).
Растения до обработки обязательно должны пройти период покоя. Поэтому в осеннее-зимний период они находились либо в естественных условиях на лабораторном участке, либо хранились в темном помещении при температуре 0+4˚С. Только в январе растения заносили в обогреваемую теплицу. Здесь побеги у растений срезали у самой почвы над 1-2 ростовыми почками. Почву и вазоны опрыскивали 2%-ным нитрафеном. Температуру в теплице постепенно повышали с 10˚ С до 22˚ С, а к концу периода акклиматизации доводили до 30˚ С. Продолжительность дополнительного освещения-17 часов в сутки. Через каждые 10-14 дней и период самой термообработкой растения опрыскивали ядохимикатами против тлей, клещей, цикадок, грибных болезней. Еженедельно почву поливали раствором марганцовокислого калия и дважды-полной минеральной смесью. Через 1-1,5 месяца вазоны с выросшими в них молодыми побегами малины помещали в термокамеры.
Простейшая из них представляет собой небольшую тепличку площадью 1,5-2 м². В нижней части ее смонтировано нагревающее устройство в виде мощной спирали или простых ламп накаливания. На высоте 20 см от источника тепла укреплены решетки. На них ставят сделанные из оцинкованного железа или жести глубокие посуды, на которые насыпают речной песок и устанавливают вазоны с растениями. К крышки теплички на шарнирах подвешивают раму с лампами дневного света.
Модернизированная термокамера представляет собой бокс, собранный из асбестовых щитов (1Х1Х1 м), закрепленных болтами на алюминиевом каркасе. Обогрев осуществляется десятью 120-ватными спиралями, проложенными в нижней части бокса. Над ними на высоте 45 см закреплены решетчатые полки с металлическими коробами типа подносов. На дно подносов насыпают торф и затем расставляют вазоны с растениями. К крыше монтируют софиты с ртутными лампами, которые обеспечивают ежедневное 17-часовое освещение.
Для поддержания влажности воздуха и почвы песок и торф на подносах и почву в вазонах периодически поливают. Наливать сразу много воды на подносы нельзя, так как в результате длительного подтопления нижние корешки выпревают. Разбрызгивать воду на листья так же нельзя: при этом они часто ожигаются.
В Кишиневском сельскохозяйственном институте одна из термокамер была создана на базе инкубатора «Рекорд-39», а в в Молдавском НИИ садоводства, виноградарства и виноделия введена в строй специальная камера с широким кругом автоматически регулируемых факторов внешней среды. Камера имеет двойное остекление. Ее параметры (в м): высота 1,6, ширина 2,2, длина 2,4. Испытания показали, что все системы термокамеры работают надежно и обеспечивают заданные режимы.
В последнее время во Франции сконструированы новые, более совершенные типы термокамер с автоматически регулируемыми режимами. В некоторых научно-исследовательских центрах Великобритании, Нидерландов, США, Японии, Германии имеются вегетационные камеры, которые могут быть приспособлены для термотерапии. Наиболее совершены камеры типа К-100 и К-200, выпускаемые фирмой Киото Коге, а также светоклиматические камеры системы Вайс (Германия).
С учетом отечественного и зарубежного опыта в Научно-исследовательском зональном институте садоводства нечерноземной полосы была создана термостатная. Она представляет собой блок из трех комнат-камер: одна 5Х2,5Х2,7 м и две 2Х2Х2,7 м. В большой камере растения проходят акклиматизацию до и после обработки, но при необходимости ее можно использовать и для прогревания растений, так как все системы обеспечения и автоматического регулирования в этой камере идентичны с другими.
Термотерапия осуществляется в двух камерах меньшего размера, равнозначных между собой. В каждой из этих камерах на двух уровнях (на высоте 30 и 130 см от пола) по периметру смонтированы стеллажи с бортиками высотой 10 см. Полезная площадь одной камеры до 6 м². По камере можно перемещаться, при необходимости отрегулировать приборы, детально осмотреть любое растение, не вынося его из помещения и тем самым не нарушая режима, без труда заменить погибшие растения новыми, если нужно, провести борьбу с обнаруженными вредителями и болезнями. Значительный объем камеры обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха.
Нагрев воздуха в камере обеспечивается смонтированными под нижним стеллажом электропечами (три ЭК-2 или шесть РБЭ-1). Заданный уровень температуры контролируют два контактных термометра (ТК-6): оптимальный и максимальный.
Смена воздуха осуществляется подтоком его через вентиляционное отверстие под нижним стеллажом и вытяжным вентилятором (ВО-1), установленным в потолке камеры. Для обеспечения равномерной температуры во всех частях камеры воздух перемешивается потолочным вентилятором (ВП-2).
Освещение камеры осуществляется лампами ЛБ-40, собранными по 10 штук и 6 софитов-по три над каждым стеллажом. Продолжительность дня может быть любая – от 1 до 23 ч с дискретностью в 1 ч. Контрольный механизм – переоборудованные электронные часы «Слава», установленные на щите управления.
Подача воды растениям осуществляется от общей системы водоснабжения через вентиль (СВМ-20), распределительную трубку со штуцерами и полиэтиленовые шланги (диаметром 20 мм) с мелкими отверстиями. Шланги разложены равномерно по площади стеллажа и засыпаны сверху 3-5 см слоем песка и 5-8 см слоем мха. Вазоны с растениями устанавливают на песок и обкладывают мхом.
Оборудование и конструкция камер позволяют в течение необходимого времени поддерживать режимы, обеспечивающие обеззараживание растений. Однако для растений малины условия, складывающиеся в термокамерах, в частности температурные, далеки от оптимальных. Поэтому в период термообработки большое внимание уделяется уходу за растениями температуре Недопустимо, например, появление в камере паутинного клеща. Как и во время акклиматизации, еженедельно почву в вазонах поливают светло-розовым раствором марганцовокислого калия и через каждые 2 недели-раствором полной минеральной смеси. Каждые 3-4 дня проводят рыхление поверхностного слоя почвы. И тем не менее прирост побегов очень маленький. Так, при температуре 37˚С в течении 21-91 дня он составлял всего 10-15 см.
Создание в НИЗИСНП вышеописанной термостатной позволило существенным образом снизить гибель растений в результате термообработки.
Наблюдения показали , что одной из основных причин гибели растений являются перегрев и переувлажнение корневой системы. Чтобы устранить этот фактор, в НИЗИСНП была спроектирована, изготовлена и испытана подставка для горшков. Она представляет собой панель из пенопласта со специальными гнездами для горшков и системой для подачи воды.
В работе подставки используются следующим образом. Их укладывают на дно стеллажа, подключают систему водоснабжения, ставят в гнезда горшки с растениями и термокамеру переводят на рабочий режим. Датчики системы орошения работают в режиме, при котором уровень воды в гнезде колеблется в пределах 5-10 мм. Благодаря термоизоляции и частой смене воды не успевает согреваться до температуры, неблагоприятной для корневой системы растений. Отсутствие песка, торфа, мха ведет к тому, что в термокамере создаются лучшие санитарные условия, что также способствует успешному росту растений в период прогревания. Важную роль в термотерапии могут сыграть вещества, повышающие жаростойкость растений.
В мировой практике достигнуты определенные успехи по термотерапии малины. В НИЗИСНП хорошие результаты получены при комплексном методе: термотерапия плюс зеленое черенкование. Черенки срезали через 1-2 дня после завершения прогревания и укореняли в условиях тумана. В отличии от других растений у малины в качестве зеленого черенка может служить очень ограниченная часть побега. Зеленый черенок малины представляет собой молодой побег, надземная часть которого не превышает 10 см. В процессе термотерапии у растений, растущих в цветочных вазонах, таких побегов образуется очень мало-1-7, многие из них погибают. Как правило, к концу периода пребывания в термокамере в среднем на каждый вазон приходится 1-2 побега 40-70 см высотой. Эти побеги либо совсем непригодны для зеленого черенкования, либо используют 8-10 сантиметровую верхнюю часть их.
Нарушение верхушечной точки роста побега искусственным путем или в результате усыхания приводило к тому, что в условиях повышенной температуры пазушные почки в нижней части побега оставались только вегетативными и трогались в рост. К моменту завершения термообработки из этих почек развивалось 1-6 боковых веточек. Основание такой веточки, находясь в пазухе листа, было этиолированным. Сами веточки были в активном состоянии. Когда же они достигали 4-7 см в длину, их срезали, захватывая и небольшую часть основного стебля. Последний при этом оставался жизнедеятельным, о чем свидетельствовало пробуждение новых пазушных почек и образование из них боковых веточек. Зеленые черенки обрабатывали раствором ИМК и укореняли в необходимых условиях. Черенки успешно укоренялись и выход растений увеличивался в 2-3 раза.
К сожалению, ни термотерапия сама по себе, ни в сочетании с зеленым черенкованием не дает возможности получить растения, свободные от термостойких вирусов. В связи с этим на малину был распространен опыт получения безвирусных растений методом культуры изолированных верхушек стебля в пробирке на искусственной питательной среде. Этот метод базируется на отсутствии вирусов в эмбриональных тканях. Опытами в НИЗИСНП Поповым Ю. Г. и Щелкуновой С, Е. была найдена лучшая для малины питательная среда. Способными к корнеобразованию были лишь верхушки от 2,5 до 0,5 мм. При этом из верхушек 2,5 мм, взятых от израстающих и мозаичных побегов, здоровых растений не получали. Верхушки менее 0,5 мм погибали, не образовав корней. Укореняемость верхушек 1-0,5 мм была 30-40%; среди растений, выросших из них, были и без вирусной инфекции. Лучшее время вычленения эксплантатов и посадки их на питательной среде-апрель-май.
Для взятия эксплантатов побеги срезали либо в поле, либо с заранее подготовленных корневых черенков. Корневые черенки предпочтительнее. Подготовка их сводится к следующему. Осенью от лучших растений в маточнике заготавливают корни диаметром не менее 2 мм, режут их на черенки диной около 10 см. Черенки связывают в пучки, укладывают в ящики, пересыпая влажной почвой, и хранят при температуре 0-4˚С. Периодически сверху на почву насыпают снег. Примерно за 1-2 недели до взятия эксплантатов черенки помещают в ящики, присыпают 2-3 см почвы, покрывают сверху светонепроницаемой пленкой и выставляют в теплое помещение с температурой 18-20˚С. По окончании указанного срока этиолированные, активно растущие растения срезают и переносят в специальный стерильный бокс. Здесь их стерилизуют в 0,1%-ном растворе сулемы или диацида, ополаскивают в стерильной воде и используют для вычленения эксплантата. Делают это на столике бинокулярной лупы, покрытом стерильным бумажным фильтром, с помощью препаровальной иглы и малого глазного скальпеля. Полученные эксплантаты высаживают на питательную среду в пробирки. Пробирки закрывают ватными пробками и выставляют в камеру с автоматически регулируемыми условиями освещения, влажности и температуры. Полученные маленькие растения через 2-3 месяца пересаживают в индивидуальные цветочные горшки с автоклавированной почвенной смесью. Горшки выставляют в парники с туманообразующей установкой, где растения успешно приживаются и следующей весной пригодны для индексации.
Этот метод кропотливый и трудоемкий. Но эффективность его все-таки невелика: эксплантаты до 1 мм хорошо регенерируют, но нет оздоровления, эксплантаты до 0,5 мм обеспечивают получение здоровых растений, но в очень малом количестве. Поэтому были предприняты попытки заставить регенерировать и давать растения не только подземные отпрыски, но и другие части стебля. При этом культивирование верхушек стали проводить совместно с термотерапией.
Растения готовили для прогревания и прогревали в термокамере так же, как было описано выше. После пребывания растений при температуре 32-35˚ С в течение определенного периода с зеленых побегов срезали верхушки и боковые почки, из которых вычленяли эксплантаты. Из эксплантатов, взятых из верхушек побегов, получали достаточно высокий процент растений, пригодных для пересадки в почву. Причем это относится к верхушкам не только основных, но и боковых побегов.
Эксплантаты из боковых почек также регенерировали в растения, но с меньшим эффектом. При этом различия были и в зависимости от положения почек на побеги. Регенерация проходила успешнее, если после 2-недельного пребывания эксплантатов на питательной среде, состав которой приведен выше, их пересаживали на такую же среду, но не содержащую ауксин.
Смена среды позволила получить до 60 % растений, пригодных к пересадке в почву, сортов верхушки которых обладают пониженной регенерационной способностью.
Химиотерапия. Под термином «химиотерапия» подразумевается лечение от заболеваний химическими средствами. Применяемые в этих целях химические вещества делятся на две группы. К одной относятся химикаты предупредительного действия, которые, находясь на растении или внутри него, препятствуют проникновению или распространению инфекции. Химикаты второй группы используются для инактивации вируса уже размножившегося во всех частях растения.
Способы применения химикатов очень разнообразны. Чаще других практикуются: полив почвенных субстратов, вакуумная инфильтрация, опрыскивание, инъекция, погружение растений в растворы, обработка семян и семенного материала, добавление к питательным растворам при культуре тканей и верхушек.
Высоколетальными для широкого круга вирусов оказались: тиоурацил, глубоко проникающий в растение и тормозящий размножение вируса, но одновременно и токсичный для растения, 8-азагуанин, 5-бромурацил, сульфат цинка, малахитовая зеленая, трихотецин. Тем не менее все эти вещества освобождают растения от вирусов.
Рассмотренные методы получения здоровых растений очень трудоемкие и дорогостоящие. Как показали обследования, на обширной территории страны и сейчас сохранились отдельные насаждения, свободные от вирусной инфекции. Объяснить это можно стечением факторов: надежная пространственная и временная изоляция, отсутствие переносчиков и естественных источников инфекции, несоответствие природно-климатических условий для распространения переносчика и т.д. Эти плантации самым интенсивным образом должны быть использованы и сохранены в качестве источника здоровых растений.