Регулятори росту, гормони, стероїди — все це може звучати досить страшно, якщо не знати, що сама природа їх створила. Так, для рослин також. Вони беруть участь в регуляції різних ростових і формотворчих процесів, стимулюють ріст, захищають від хвороб та наслідків посухи, зміцнюють імунітет. За допомогою Олександра Карнауха, кандидата сільськогосподарських наук, продакт менеджера відділу добрив та мікродобрив Групи компаній «Агро Експерт» Kurkul.com дізнався, що ж потрібно знати про фітогормони та який їхній вплив на рослини.

Історія появи та застосування фітогормонів у сільському господарстві

Термін «гормони» у 1905 році запропонували англійські фізіологи Вільям Бейліс і Ернест Старлінг, хоча дослідження фітогормонів, власне, без вживання цього терміну ще у XIX ст. проводив Чарльз Дарвін. До 1930 року був встановлений широкий спектр впливів етилену на рослини, а у 1934 році американський вчений Р. Гейн довів, що етилен синтезується самою рослиною і регулює багато важливих фізіологічних реакцій. Через 5 років, у 1939 році, вперше виділили та ідентифікували гетероауксин у чистому вигляді. Тоді ж із паразитичного гриба Gibberella були виділені перші гібереліни. Невдовзі гібереліни знайшли й у складі рослин.

Читати за темою: Наталія Волощук: Препарати для утворення мікоризи дають понад $100/га додаткового прибутку

Перші дослідження із застосування регуляторів росту рослин у сільському господарстві розпочались у 1930 році в США. На території колишнього СРСР дослідження із застосування фітогормонів стартували в 50–60 роках минулого століття. Однак масове застосування цієї групи продуктів у сільському господарстві розпочалось лише у двохтисячних роках.

Ауксини — «володарі бруньок»

Ауксини — це група різноманітних хімічних речовин, основна з яких — гетероауксин або β-індолілуксусна кислота. Вони виробляються і накопичуються у високих концентраціях у верхівкових меристемах (конусах наростання пагонів і коріння), тобто в тих місцях, де клітини особливо швидко діляться. Звідти вони переміщаються в інші частини рослини. Чутливість до ауксину в тканинах кореня значно вища, ніж у тканинах стебла. Тому високі дози цих гормонів, що найбільш сприятливі для росту стебла, зазвичай сповільнюють розвиток кореневої системи. Вони беруть участь в регуляції різних ростових і формотворчих процесів, стимулюють розтягування клітин і активують ферменти, що відповідають за міцність клітинної стінки. Наявність ауксину також необхідна для індукції ділення клітин, перш за все — для ініціації реплікації ДНК.

Ауксини сприяють так званому «апікальному домінуванню» — явищу, при якому присутність життєздатної верхівкової бруньки не дає прокидатися боковим брунькам. Результати досліджень дозволяють вважати, що ауксини в тій концентрації, в якій вони накопичуються в верхівковій бруньці, змушують верхівку стебла рости, а переміщаючись вниз по стеблу — гальмують ріст бічних бруньок.

З природних ауксинів найбільш поширена в рослинах індол-3-оцтова кислота (ІУК). Однак цей природний ауксин застосовується в сільському господарстві значно рідше, ніж такі синтетичні ауксини, як індолілмасляна, нафтілуксусна чи 2,4-діхлорфеноксіуксусна кислота (2,4-Д). Річ у тім, що ІУК під дією ферментів рослини безперервно руйнується, тоді як синтетичні з’єднання не схильні до ферментативного руйнування, і тому їх малі дози здатні викликати помітний довготривалий ефект.

Читати також: Як запобігти втратам азоту — рішення від Koch Agronomic Services та Iva Rove Inc

Ауксини широко застосовуються у сільському господарстві для підсилення ростових процесів рослин, щоб викликати у плодових дерев опадання частини квіток і зав’язі; щоб запобігти передзбиральному опаданню плодів у цитрусових і деяких зерняткових, наприклад, у яблунь, і відстрочити їх природне опадання. Також вони сприяють коренеутворенню живців, які без цього погано вкорінюються, а у високих концентраціях синтетичні ауксини застосовуються, як гербіциди для боротьби з деякими бур’янами.

Гібереліни — стимулятори росту та партнери ауксинів

Гібереліни дуже поширені в рослинах і виконують цілу низку функцій. Серед синтетичних гіберелінів найчастіше застосовується гіберелова кислота.

Основний фізіологічний ефект гіберелінів — прискорення росту рослин. Зокрема, явище генетичної карликовості у рослин, при якому спостерігаються різко вкорочені міжвузля, пов’язане з тим, що в таких рослин генетично заблоковане утворення гіберелінів у процесі метаболізму. Проте якщо ввести в них гібереліни ззовні, то рослини будуть рости й розвиватися нормально.

Багатьом дворічним рослинам для того, щоб зацвісти, потрібно протягом певного часу перебувати або при низькій температурі, або за короткого дня, а іноді й те, й інше. Обробивши такі рослини гіберелінами, їх можна змусити зацвісти в умовах, при яких можливий тільки вегетативний ріст.

Читати ще: Все, що необхідно знати про КАС — вартість, норми внесення та переваги

Під час проростання насіння вирішальну роль відіграє взаємодія гіберелінів і ауксинів. Після набухання насіння в зародку синтезуються гібереліни, які індукують синтез ферментів, відповідальних за утворення ауксину. Гібереліни також прискорюють ріст первинного корінця зародка в той час, коли під впливом ауксину оболонка насіння розтріскується і зародок росте. Першим із насіння з’являється корінець, а за ним — і сама рослина. Високі концентрації ауксину викликають швидке подовження стебла і зрештою верхівка паростка з’являється на поверхні ґрунту.

Цитокініни — «еліксир молодості» рослин

Цитокініни утворюються в коренях і звідти надходять у пагони. Цитокініни викликають поділ клітин, регулюють ріст і забезпечують у вищих рослин нормальний розвиток їх форми і структур. У стерильних тканинних культур додавання цитокінінів у належній концентрації викликає диференціювання. З’являються примордії — нерозчленовані зачатки органів, тобто групи клітин, з яких згодом розвиваються різні частини рослини. Виявлення цього факту в 1940 році стало основою для подальших успішних експериментів. На початку 1960-х років з однієї недиференційованої клітини в штучному живильному середовищі навчилися вирощувати цілі рослини. З'явилось клонування рослин in-vitro.

Ще одна важлива властивість цитокінінів — здатність сповільнювати старіння. Цитокініни сприяють утриманню в клітинах ряду речовин, зокрема амінокислот, які можуть бути спрямовані на ресинтез білків, необхідних для росту рослин і оновлення їх тканин. Завдяки цьому сповільнюються старіння і пожовтіння. Наразі дослідники експериментують із використанням одного з синтетичних цитокінінів, а саме бензиладеніна, як інгібітора старіння багатьох зелених овочів, наприклад, салату, броколі і селери.

Абсцизова кислота — регулятор води та старіння

Абсцизова кислота гальмує ростові і метаболічні процеси, пригнічує транспірацію в умовах посухи, сприяє формуванню і спокою насіння, бульб та коренеплодів, а також полегшує опадання квіток і плодів багатьох рослин.

Абсцизова кислота особливо важлива для підтримання водного балансу в умовах посухи. Брак вологи призводить до різкої активації синтезу абсцизової кислоти і її виходу з місць депонування у внутрішньо- і позаклітинний простір. У клітинах продихів абсцизова кислота викликає швидкий вихід калію, що веде до падіння тургору цих клітин і закриття продихів. Водночас абсцизова кислота активує всмоктування води коренями. У багатьох фізіологічних процесах абсцизова кислота є антагоністом ауксину, гібереліну або цитокініну.

Читати за темою: Михайло Міщенко: Вирощування пшениці в умовах посухи на Одещині

Абсцизова кислота перешкоджає передчасному проростанню насіння при його дозріванні і підсилює стан спокою зрілого насіння, сплячих бруньок, бульб і коренеплодів. Разом з етиленом абсцизова кислота посилює процеси старіння та опадання, особливо зів’ялих квіток і плодів.

Етилен — захисна реакція на стрес рослини

У рослинах етилен виконує роль фітогормона, який індукує процеси дозрівання і старіння, а також захисні реакції в умовах стресу. Практично всі тканини рослин здатні продукувати етилен, проте в найбільшій кількості він утворюється в старіючих листках і плодах, що дозрівають.

Стресові фактори, зокрема дефіцит вологи, низькі температури, а також високі концентрації ауксинів та іноді цитокінінів різко посилюють біосинтез етилену.

Етилен прискорює дозрівання плодів, стимулює старіння, опадання листя і в’янення квіток, у багатьох видів прискорює проростання пилку, насіння, бульб та цибулин.

Етилен активно використовується в сільському господарстві для прискорення передзбирального дозрівання плодів і полегшення механізованого збору. Контрольований вміст етилену допомагає довше зберігати коренеплоди та фрукти.

Читати також: Анатолій Янчук: Скепсис до біопрепаратів розбивається об результати

Стресові гормони — захисники рослин від хвороб та негоди

В останні десятиліття сільськогосподарські культури все частіше зіштовхуються зі стресами різного походження. Насамперед — це кліматичні зміни, що характеризуються надмірно високими чи навпаки низькими температурами, зменшенням запасів вологи в ґрунті або ж її надмірною кількістю в окремі періоди. При цьому з’явився комплекс нових хвороб, нетипові шкідники для регіону. Наслідком усіх цих процесів є стресові явища у рослин. Саме тому в аграріїв виникла зацікавленість до стресових гормонів.

Інфікування патогенами призводить до активації у рослин захисних процесів — синтезу фітоалексинів та сигнальних сполук, зміцнення клітинних стінок. Важливе значення в захисті рослин від патогенів мають продукти сигнального шляху. Вони здатні діяти, як вторинні месенджери, стресові фітогормони та антимікробні сполуки. Серед них особливе значення у стійкості рослин до фітопатогенів має жасмонова кислота (ЖК), яку нині вважають стресовим фітогормоном.

Жасмонова кислота — це природний регулятор росту рослин інгібіторного типу. Вона уповільнює проростання насіння, сприяє старінню листя і формуванню бульб, разом із тим стимулює синтез деяких захисних ферментів, які вкрай необхідні при ураженні тканин рослин хворобами, шкідниками та через температурні фактори. Жасмонова кислота відіграє ключову роль у стійкості рослин до комах і патогенних мікроорганізмів. Вона накопичується як у поранених, так і в інтактних рослинах.

Читати ще: Юрій Джура: Корисні бактерії та біостимулятори для рослин — швидка біологічна допомога

Вплив саліцилової кислоти дещо схожий із впливом жасмонової кислоти на рослину, але саме поєднання цих продуктів дозволяє розширити спектр захисної дії проти більшої кількості патогенів. Саліцилова кислота є не тільки антистресантом, але також сприяє поділу клітин, підвищеній стійкості до біотичних факторів (віруси, бактерії, грибки) й абіотичних (посуха, холод, УФ-випромінювання). Крім того, було виявлено, що обробка рослин цією сполукою і її похідними може також впливати на перехід від вегетативної стадії рослини до генеративної і тим самим прискорити цвітіння. Саліцилова кислота має особливо важливе значення в захисті рослин від хвороб. Її сполуки мають властивість придушувати розвиток патогенних мікроорганізмів. У дослідженнях природної резистентності рослин виявили, що види і сорти рослин з високим вмістом саліцилової кислоти в тканинах були більш стійкими до інфекцій і патогенів. Це і робить жасминову та саліцилову кислоти такими цікавими для сільського господарства.

Брасиностероїди — вартові імунної системи рослини

Перший представник групи брасиностероїдів — брасинолід був виділений американськими вченими в 1979 році. Брасиностероїди — фітогормони класу стероїдів, що підтримують нормальне функціонування імунної системи рослини, особливо в несприятливих умовах, наприклад, при знижених температурах, заморозках, затопленнях, посухах, хворобах, дії пестицидів, засоленні ґрунту та ін. Брасиностероїди взаємодіють практично з усіма гормонами рослин. Встановлено, що вони є тим гормоном, який визначає роботу решти фітогормонів. Саме тому вони покращують стресостійкість (до спеки, холоду, посухи), впливають на проростання насіння, розвиток кореневої системи, ростові процеси рослини, процес фотосинтезу. Більша витривалість рослин в умовах посухи забезпечується зокрема кращим розвитком кореневої системи та загалом економним використанням вологи рослиною. Ще одна функція брасиностероїдів — забезпечення кращого засвоєння азоту рослиною. Наступний чинник впливу брасиностероїдів на рослину — реконструкція стінок клітин та мембран. Це підвищує щільність клітин і, відповідно, зміцнює стебло рослини.

Читати за темою: Як діють брасиностероїди при обробці посівів

Переваги використання гормонів у сільському господарстві на прикладі біостимулятора Вітазим

Аксіомою є те, що чим триваліший період рослина перебуває у стресі, тим менш продуктивною вона стає. Зважаючи на те, що глобальні зміни клімату вже є незворотними, надалі кількість стресів для сільськогосподарських культур буде лише збільшуватись. Тому важливим завданням для науковців є пошук продуктів, які здатні мінімізувати ці стреси для рослин.

Сьогодні розробці препаратів з використанням стресових фітогормонів приділяють велику увагу. В наукових колах тривають дослідження дії тих чи інших стресових гормонів. Разом із тим не можна сказати, що є багато успішних препаратів.

Так, єдиним препаратом на основі природних, а не синтетичних брасиностероїдів в Україні є Вітазим — органічний біостимулятор, виготовлений шляхом ферментації з рослинної сировини. До його складу входять: тріоконтанол, вітаміни, мікроелементи та інші речовини.

Брасиностероїди мають універсальну дію на рослини, стимулюють ріст і розвиток рослин, поділ клітин, проростання насіння, підтримують імунну систему рослин, особливо в стресових умовах.

Тріаконтанол підвищує інтенсивність фотосинтезу за рахунок збільшення вмісту хлорофілу в листі на 8–15%, чим покращує споживання поживних речовин та підтримує активність ферментів у рослині.

Вітаміни групи В беруть участь в окислювально-відновлювальних реакціях, при обробці насіння підвищують енергію проростання і польову схожість, а при обробці рослин підвищують інтенсивність вуглеводного, білкового обміну і фотосинтезу.

У Вітазимі наявні ферменти, зокрема фосфатази та хітинази. Фосфатази впливають на біодоступність органічного фосфору (Р) для рослин. Коли з’являються сигнали нестачі фосфору (Р) у ґрунті, секреція кислої фосфатази з коріння збільшується і покращується фосфорне живлення рослин. Хітинази руйнують клітинну стінку (хітин) грибів і комах, чим підсилюють дію фунгіцидів та інсектицидів.

Обробка насіння Вітазимом забезпечує підвищення енергії проростання та польової схожості і збільшення врожаю культур на 6–8%. Обробка рослин Вітазимом забезпечує кращий вегетативний ріст рослин, інтенсивний фотосинтез, стійкість до стресів і хвороб, краще живлення, розвиток мікоризи на корінні, оптимальний синтез цукрів, білків, жирів і збільшення врожаю культур на 10–20%.

Читати також: Біостимулятор Вітазим: консультація агронома

Застосування Вітазиму залежно від фази розвитку рослини

Схема та умови застосування Вітазиму залежать від вирощуваної культури та умов, що складаються для сільськогосподарської культури, в той чи інший рік. Однак є і загальні правила. Найкращі результати досягаються при дво- або трикратному застосуванні продукту. Першим етапом є обробка насіння, адже завдяки цьому вдається стимулювати розвиток кореневої системи, підвищити активність і розвиток ґрунтової біоти, яка своєю чергою буде забезпечувати культуру додатковою поживою та сприятиме відновленню структури ґрунту.

Другим критичним періодом застосування Вітазиму є період закладки генеративних органів, адже це має безпосередній вплив на урожайність сільськогосподарської культури.

Застосування Вітазиму у більш пізні фази росту і розвитку зменшує вплив стресів на рослину, підвищує продуктивність фотосинтезу, як наслідок, сприяє подовженню вегетації. Все це призводить до збільшення продуктивності сільськогосподарських культур.

Читати ще: Агротренди: Менше води ― більше ефективності

Ефективним є застосування Вітазиму і при наявності фітотоксичних явищ від ЗЗР. Рослини в дуже короткий період відновлюють свою нормальну життєдіяльність. Проте період між застосуванням Вітазиму і гербіцидів має бути достатнім для того, щоб у бур’янів відбулися незворотні явища загибелі. Інакше є ризик їх відновлення.

Норма робочого розчину не є критично важливою при застосуванні Вітазиму в баковій суміші з пестицидами. Препарат вносять із нормою витрати робочого розчину від 50 до 2000 л/га. А при поливі — це 10–100–200 і більше т/га води.

Численні дослідження з ефективності застосування Вітазиму засвідчили значне зростання врожаю сільськогосподарських культур, що нерідко сягає 20 і навіть 30%. Більш детально з результатами досліджень можна ознайомитись на сайті ТОВ «Агро Експерт». При наявних цінах на сільськогосподарську продукцію на сьогодні Вітазим забезпечує високу рентабельність застосування, а аграрії залишаються із гарними прибутками.

© Андрій Яцина, Kurkul.com, 2021 р.