Регулятори росту та їх роль у розвитку рослин
Сьогодні хотілося б доступно і зрозумілою мовою розповісти про те, як регулятори росту впливають на розвиток рослин щодо застосування стимуляторів та інгібіторів. Для звичайного садівника ця інформація може здатися незрозумілою та складною, але якщо розібратися в тому, як регулятори росту впливають на розвиток рослин, то даний матеріал буде корисний.
Фітогормони та їх фізіологічна роль.
Зростання рослин зумовлене спадковістю і керується за допомогою специфічних фізіологічно активних речовин – фітогормонів. Вони поділяються на дві групи:
- Стимулятори росту - викликають прискорення росту та розвитку рослин.
- Інгібітори росту – пригнічують активність стимуляторів, гальмують розвиток та зростання рослин.
Фітогормони регулюють процеси: 1. Зростання та розвиток рослин. 2. Структурні та функціональні зміни в рослинному організмі. 3. Спрямованість метаболізму.
Загальні властивості фітогормонів:
1. Гормони – високоактивні речовини, які у малих концентраціях.
2. Гормони виробляються в одних частинах рослини і пересуваються до інших її частин, де і виявляють свою дію.
3. Кожен фітогормон бере участь у регуляції низки структурних і функціональних процесів, тобто має поліфункціональні властивості.
4. Система гормональної регуляції життєдіяльності, зростання та розвитку зазвичай багатокомпонентна – в ній беруть участь не один, а кілька гормонів.
5. Регуляторна дія гормонів на рослинний організм тісно пов'язана з трофічним фактором (мінеральне та вуглецеве харчування), водним режимом, метаболізмом фенольних сполук, кліматичними умовами.
Регуляториросту рослин
Стимулятори росту утворюються в невеликих кількостях переважно в меристематичних тканинах, а також у листі і переміщуються при необхідності в тій частині рослин, де йдуть ростові або формоутворювальні процеси. Стимуляція зростання спостерігається лише за дуже низьких концентраціях цих речовин у клітинах рослин. У великих концентраціях стимулятори починають діяти як інгібітори зростання. До стимуляторів росту відносяться цитокініни, гібереліни, ауксини.
Цитокінини та їх роль
А. Регулюють поділ клітин.
Б. Беруть участь у процесах, пов'язаних з початковою (ембріональною) фазою зростання.
В. є похідними пурину (аденіну), тобто мають спорідненість з ПК.
Г. Синтезуються в корінні і транспортуються в точки зростання пагонів.
Д. Їхня фізіологічна дія заснована на посиленні синтезу ДНК, що веде до активації процесів поділу клітин, загальної стимуляції обміну речовин, синтезу білків та РНК.
Е. Вони мають аттрагуючий ефект, викликаючи приплив амінокислот, фосфатів та інших сполук.
Ж. Вони впливають на фізіологічний стан насіння, нирок, процеси, пов'язані з періодом спокою, індукують утворення придаткових нирок.
З. Вони підвищують стійкість рослин до несприятливих умов довкілля.
І. З природних цитокінінів відомий зеатин, з синтетичних – кінетин.
Екзогенні (внесені ззовні) цитокініни затримують старіння листя рослин. Їхня дія поширюється на структурний і функціональний стан клітин листа – збільшується розмір ядер, ядерців, число рибосом, число христів у мітохондріях, ламелл строми хлоропластів, розростається ЕПС. Це призводить до активізації фізіологічних процесів у листку (синтез нуклеїновихкислот, білків, хлорофілу, інтенсивності фотосинтезу), а також до повної перебудови всього метаболізму листа та його структурної організації. Цитокінін в цитоплазмі клітин листа взаємодіє з рецептором - речовиною, що сприймає гормональний сигнал, проникає в ядро, активізує діяльність ядерних РНК-полімераз і тим самим синтез РНК. Це призводить до посилення біосинтезу різних білків. Відбувається не лише затримка старіння листа, а й його омолодження. За допомогою цитокінінів можна суттєво збільшити час активної життєдіяльності зеленого листка, його фотосинтетичну продуктивність та захистити від пошкоджень.
Використання регуляторів росту цитокінінового типу:
1. При обробці рослин розчином кінетину відбувається запобігання старінню листя та активація проростання насіння.
2. Вони стимулюють здатність викликати зростання стеблових (бічних) нирок, змінюючи апікальне домінування – виходить густіший кущ.
3. Вони здатні викликати диференціацію нирок у калусів, тобто широко використовуються в біотехнології рослин.
Ауксини та їх роль
А. є похідними індолу.
Б. У малих концентраціях стимулюю зростання, у великих інгібують.
В. Найвідоміший ауксин – індолілмасляна кислота (ІВК) – природна речовина, синтетичні ауксини – альфа-нафтилоцтова кислота (альфа-НУК) та 2,4-дихлорфеноксиоцтова кислота (2,4-Д).
Властивості та роль ІВК у клітці
1. Синтезується в точках росту, меристемах пагонів, у зростаючих зародках та сім'япочках, у сім'ядолях та листі.
2. Міститься у насінні, у пилку рослин, у нижчих рослинах та бактеріях.
3. Вона викликає посилене утворення бічних та придаткових коренів, стимулює зростання плодів, затримує передчаснеопадання листя та плодів.
4. Вона підвищує проникність цитоплазми та дихання клітин, стимулює синтез РНК та білків, посилює поглинання клітинами води та розчинених речовин.
5. Вона сприяє розпушенню щільних ділянок мікрофібрил, робить їх еластичнішими шляхом розриву водневих зв'язків між молекулами целюлози.
6. Бере участь у формуванні та зростанні клітинної стінки.
7. Великі концентрації ИУК призводять до гальмування зростання пазушних бруньок рослин, перешкоджають опадінню листя і плодоніжок.
Застосування регуляторів ауксинового типу
1. Для стимуляції укорінення живців – живці обробляють розчинами альф-НУК та ІМК.
2. Для отримання партенокарпічних (безнасінних) плодів та стимуляції плодоутворення, що робиться за допомогою обприскування квіток томатів, огірків та інших культур розчинами синтетичних ауксинів (зазвичай у теплицях).
3. Для зменшення передзбирального опадання плодів. Проводиться обробка крон яблунь та груш альфа-НУК та 2,4-Д, які затримують утворення окисного шару у плодоніжках та знижують втрати врожаю. Цей прийом також затримує дозрівання плодів, сприяючи їхньому подальшому зберіганню.
4. Для проріджування квіток та зав'язей у плодових. Для боротьби з періодичністю плодоношення обприскують розчином альфа-НУК крони дерев під час цвітіння, викликаючи часткове опадання зайвих квітів.
5. Для знищення бур'янів – 2,4-Д у певних концентраціях використовується для знищення широколистяних бур'янів у посівах пшениці, рису, кукурудзи.
Гібберелліни та їх роль
А. Найбільш відомий гіберелін А3 або гібереллова кислота.
Б. Вони стимулюють зростання надземних частин рослин, у два-три рази збільшуючи довжину стебел порівняно зконтролем.
В. Вони виліковують карликовість та розеточність рослин, викликаючи розтягнення міжвузля стебел.
Р. Вони посилюють синтез РНК та білків.
Д. Вони активують нециклічне фосфорилювання.
Є. Вони прискорюють зростання плодів і проростання насіння.
Ж. Вони індукують цвітіння.
З. Вони затримують утворення бічних та придаткових коренів.
І. Вони утворюються в молодому листі, коренях, а також у незрілому насінні.
Застосування регуляторів гіберелінового типу:
1. Для підвищення виробництва безнасінних сортів винограду.
2. Для стимуляції зростання надземної частини рослин.
3. Для стимуляції утворення солоду. Обробляють ячмінь для покращення якості солоду, що використовується у виробництві пива.
4. Для виведення рослин із стану спокою. Обробка бульб картоплі у південних районах нашої країни для отримання другого врожаю для пробудження очей сумішшю гібереліном та тіомочевинною.
5. Сумішю гібереліну та гетероауксину обробляють цибулини гладіолусів та інших квіткових культур для прискорення росту та підвищення декоративності під час цвітіння.
Інгібітори росту рослин
Роль інгібіторів та його особливості: 1. Пригнічують активність стимуляторів зростання та їх синтез.
2. Пригнічують зростання рослин, уповільнюючи їхній обмін речовин.
3. Впливають на нуклеїновий обмін, пригальмовуючи його.
4. Порушують процеси синтезу білків, ДНК, окисне фосфорилювання.
5. Вони знаходяться в насінні, нирках, що лежать, очах картоплі.
6. Великі кількості інгібіторів накопичуються в рослинах восени, а навесні, коли їх кількість знижується, рослини виходять зі стану спокою, торкаючись зростання.
7. З інгібіторами росту пов'язано здеревнення пагонівдеревних рослин, що сприяє їх успішному перезимуванню.
8. Інгібітори є похідними фенолів чи терпеноїдів.
9. Найбільш відомі інгібітори рослин - бензойна, корична, саліцилова кислоти, кумарин, абсцизова кислота (АБК), яка викликає опадіння листя, перехід рослин у стан спокою, накопичується в зрілих плодах і старому листі, нирках, що спочивають.
У рослинах необхідна підтримка певного співвідношення стимуляторів та інгібіторів росту. Особливо це важливо для деревних рослин при переході від вегетативного росту до репродуктивного, від вегетації до стану спокою.
Використання інгібіторів росту рослин:
1. Використовують як гербіциди для боротьби з трав'янистими бур'янами та арборициди для боротьби з дерев'яними бур'янами. Ці речовини, впливаючи на цілі ферментні, порушують обмін речовин та енергії, призводять рослини до загибелі. Головна особливість гербіцидів – вибірковість їхньої дії – знищуючи бур'яни, вони не впливають на зростання корисних рослин. Як гербіциди застосовують 2,4-Д, гідразид малеїнової кислоти (ГМК), симазин, атразин. У сучасній практиці садівництва широко застосовуються гербіциди загальної дії – раундап та торнадо, що знищують усі трав'янисті рослини. Використовується вибірковий гербіцид для газонів, що знищує широколисті бур'яни – лонтрел.
2. Ретарданди – речовини, що гальмують подовження стебла та запобігають виляганню рослин. Їхня дія заснована на інгібуванні зростання стебла при одночасному активуванні розвитку механічної тканини в останньому, що призводить до більшої опірності до вилягання. Ретарданти негативно впливають на синтез гіберелінів у рослинах. Найбільш відомі – хлорхолінхлорид (ХХХ), бромхолінхлорид, що використовуються длязапобігання виляганню хлібів, для гальмування витягування розсади овочів, декоративних культур, росту чагарників. Алар використовується для отримання більш компактної крони у плодових дерев та прискорення переходу молодих дерев до плодоношення, а також для запобігання опаданню плодів.
3. Дефоліанти (дефоліація) – листопад, який викликається штучно при обробці деякими речовинами (ціанаміди, хлорати, амінотріазол). Проводять перед збиранням картоплі, щоб запобігти розвитку фітофтори та прискорити дозрівання бульб.
4. Десиканти (десикація) – передбиральне висушування листя та стебел бобових. Принцип дії десикантів заснований на утворенні під їх впливом окисного шару клітин біля основи черешка листка. Найбільш відомі десиканти – ентадол, пентахлорфенол.
Застосування етилену
Етилен використовують у сховищах для прискорення дозрівання плодів перед їх продажем. Похідне етилену - естрел (гідрел) застосовують для стимуляції одночасного дозрівання плодів з подальшою їх машинною переробкою, а також для проріджування квіток і зав'язей. Обприскування естрелом рослин огірків, гарбуза та ін. призводить до утворення більшої кількості жіночих квіток та збільшення врожаю плодів.