Основа применения средств защиты растений серии ЭкSi — это понимание природы и физиологии растений, а так же функционирования их природной системы защиты.

Растения — уникальные организмы, которые способны из простых неорганических соединений создавать фактически бесконечный ряд органических соединений с различными свойствами и активностью. Именно эта способность растений позволяет всем другим организмам, включая человека, существовать на нашей планете. Эта способность обуславливается на генном уровне — у растений количество ген (то есть информации о возможных регулируемых процессах в клетках живого организма) в разы больше, чем у животных и человека. Несомненно, что эту способность растений необходимо учитывать и использовать. Сейчас доказано, что растения используют в лучшем случае не более 20% того потенциала, который в них заложен, включая иммунную систему. Часто иммунная система растений не успевает сработать, поскольку внешний стрессовый фактор работает очень быстро (например, насекомое — вредитель). А растению необходимо время на распознание стресса (кто атакует), затем время для поиска наиболее оптимальной защиты (какое вещество синтезировать в качестве противодействия стрессу), на перестройку клетки для синтеза выбранного вещества и, наконец, время и энергия для самого процесса выработки анти-стрессового вещества. За это время стрессовый фактор (насекомое — вредитель) успевает нанести растению большой вред, чем снижает защитные способности растения.

История земледелия насчитывает как минимум несколько тысяч лет. Все это время человек каждый год отбирал наиболее устойчивые и наиболее плодоносящие растения. Именно в этом порядке, а не наоборот, ибо, если растение не может выжить, то его урожайность уже не имеет значение. Такая тысячелетняя селекционная работа привела к тому, что культивируемые растения обладают наиболее мощным иммунитетом не генетическом уровне. Однако, сама природа растений такова, что запустить этот защитный механизм должен конкретный сигнал, указывающий на ту или иную опасность.

Наши исследования показали, что иммунной системой растения можно управлять и усиливать её защитные функции. Одним из наиболее действенных агентов в этом отношении являются активные формы кремния, присутствующие в минеральных кремниевых удобрениях и средствах защиты растений.

Кремниевые соединения, находящиеся внутри клеток, формируют гель кремниевой кислоты. В определенный момент к активированному гелю доставляется вещество [белок, простые или сложные протекторные вещества и др.], при помощи которого формируется кремниевая реплика-матрица (рис. 1). После снятия отпечатка и отвода реплицируемой субстанции модифицированная поликремневая кислота-клише становится способной к каталитическому синтезу молекулы-формирователя с использованием строительных блоков и компонентов, локализованных в цитоплазме.

Кремний-зависимый синтез протекторных веществ в условиях стресса. Внешний раздражитель, активируя сигнальную систему клетки, включает механизм идентификации стресса. Одновременно организм подает запрос на поглощение добавочного количества кремния из окружающей среды и транспорта резервных кремниевых соединений в ткани, подверженные стрессу. Получив информацию о стрессе, ядро находит адекватный ответ для образования защитных соединений (рис. 1). Это могут быть собственно стресс-белки, протекторные продукты биохимических реакций и др. Затем синтезированные молекулы «ответа» на стресс направляются непосредственно к зонам нарушения.

Однако при сильном стрессе скорость синтеза и количество получаемого материала могут быть недостаточными в связи с необходимостью организма решать другие жизненно-важные задачи. В результате растущего дефицита энергии и информационных ресурсов замедляется или прекращается синтез «рутинных» соединений, необходимых для функционирования клетки.

В живой клетке некоторые из выполняющих защитные функции веществ могут направляться к активированной матрице поликремневой кислоты, где с них делаются отпечатки. Первоначальные молекулы, создав отпечатки-матрицы на поверхности геля поликремниевой кислоты, способны транспортироваться в зону стресса, а кремниевые гель-матрицы начинают клонирование подобных молекул из «подручного материала», локализованного в цитоплазме. При такой кооперации кремниевые гель-матрицы дают возможность организму, невзирая на действие стресса, высвободить информационно-командный ресурс и часть энергии для функционирования клетки в прежнем, «до-стрессовом» режиме.

Таким образом, дополнительный синтез стресс-защитных соединений на «матрице» поликремниевой кислоты может осуществляться без прямого участия генетического аппарата. Таким образом, активные формы кремния, «предоставленные» растению в нужное время и в нужном количестве, с помощью минеральных кремниевых удобрений, средств защиты растений и стимуляторов роста на основе активного кремния повышают уровень сопротивляемости растений к любым стрессам и не оказывают токсичного влияния на организм. Полученная информация позволяет предположить, что используя активные формы кремния, можно направленно, с малым количеством финансовых затрат и без вмешательства в структуру генетического аппарата создавать для живых систем условия, при которых они будут оптимально использовать заложенную в них программу реализации генетической информации. Предложенная гипотеза стала одним из направляющих критериев разработки уникальных кремниевых удобрений, средств защиты растений и стимуляторов роста на основе активного кремния, позволяющих оптимизировать защитный механизм растительной клетки.

Однако обеспечение растений только активными формами кремния не дает гарантий высокой эффективности кремниевого удобрения. Необходимы специальные агенты, способные активировать иммунную систему растений до стресса. Такие активаторы были нами найдены и проверены. Итогом этих работ является специальный патент (United States Patent Application 20100275666). Используя разнообразные активаторы, был создан комплекс средств защиты растений , способных повысить эффективность природной защиты растений без вмешательства в генную структуру растений и без негативного влияния на окружающую среду. Эти стимуляторы иммунной системы растений могут быть использованы на любых культурах и на любых почвах.

Матыченков В.В.
Доктор биологических наук

Профессор университета Флорида (США),
Профессор университета им. Дж. Кука (Австралия)
Профессор сельскохозяйственного университета провинции Хунань (Китай)