Тема: Регулятори росту і розвитку рослин (РРР).

1. Фітогормони в онтогенезі рослин;

2. Використання регуляторів росту рослин в практиці рослинництва;

3. Класифікація фітогормонів та методи їх отримання;

4. Основні типи РРР, їх фізіологічна дія та використання.

1.Регулятори росту рослин (РРР) – це природні або синтетичні органічні сполуки, які активно впливають на обмін речовинвищих рослин, регулюють фізіологічні та морфогенетичні програми росту і розвитку рослинного організму. Регулятори росту, які продукуються самою рослиною, називаються фітогормонами. За типом дії РРР поділяють на стимулятори та інгібітори. Проте такий поділ умовний, оскільки більшість із них в низьких концентраціях стимулює, а у високих - пригнічує ті чи інші процеси (2,4Д у високих концентраціях є сильний гербіцид, а в низьких -синтетичний регулятор росту рослин).

Фітогормони переміщуються по рослині і впливають на ріст і диференціацію тих тканин і органів, куди потрапляють. Таким чином, фітогормони – солуки, за допомогою яких здійснюється взаємодія клітин, тканин і органів рослин. Вони синтезуються і функціонують в мікрокількостях і на відміну від інших метаболітів, у тому числі вітамінів, здатні викликати в рослині формоутворюючі процеси (ріст коренів, пагонів, утворення квіток, плодів, тощо).

2. З експертних оцінок наукових закладів відомо, що продуктивність нових сортів і гібридів с.г. культур нижча їх генетичної можливості на 40 і більше відсотків. У зв’язку з цим господарства, як правило, висівають насіння польових культур з високими нормами висіву, що призводить до перевитрат високоякісного зерна. Цьому можна на сьогодні запобігти , якщо використовувати синтетичні регулятори росту, які допомагають рослинам протистояти несприятливим факторам і проявити сві генетичний потенціал.

У практиці рослинництва широко використовують синтетичні РРР для підвищення енергії проростання і польової схожості насіння, запобігання виляганню хлібів, регуляції плодоношення, підвищення врожайності, приживання саджанців і живців, а також для полегшення механізованого догляду за рослинами та ін.

Препарати: ТУР, емістим, метиур, дипромол, фарбізол, ресин, івин, капонин та ін.

Способи застосування синтетичних РРР – намочування насіння, живців у їх розчинах, обприскування вегетуючих органів рослин. Найефективнішим вважається обприскування розчинами фіторегуляторів у поєднанні із засобами хімічного захисту рослин від хвороб і шкідників (так зване застосування бакових сумішей).

Наприклад, виробнича перевірка в господарствах Черкаської, Вінницької, рівненської областей показала, що передпосівна обробка насіння зернових і зернобобових емістимом (1-2 мл/т) разом з мікроелементами (100 мл композиції в 10 л води) або ж обробка вегетуючих рослин: озимих культур весноюпри денній температурі більше 10ºС, ярих зернових і зернобобових у фазі 3-5 листків дали приріст урожаю від 5 до 8,3 ц/га.

Вчені розробляють нетоксичні синтетичні аналоги гормонів шкідників (ОК-37, ОК-84, ОК-85), які одночасно є ефективними засобами захисту рослин. Так, препарат ОК-37 у дозі 4 г/га викликає загибель 90-100% личинок колорадського жука. Ефективні вони також в боротьбі зі шкідниками цукрових буряків (бурякова попелиця, лучний метелик), капусти, проса, картоплі та ін.

З меттою стимуляції бульбоутворення і підвищення вррожайності середньостиглих сортів картоплі рекомендований препарат фарбізол (малотоксичний, використовується шляхом передпосадкового обприскуваннябульб 0,01% водним розчином). Слід зазначити, що цей препарат зменшує вміст нітратів у бульбах, підвищує кількість аскорбінової кислоти.

Для цукрових буряків рекомендований ефективний регулятор росту ресин. Він поліпшує схожість насіння, стійкістьвегетуючих рослиндо коренеїда, підвищує вміст цукру.

3. У рослин розрізняють такі основні типи фітогормонів: ауксини, цитокініни, гібереліни, абсцизова кислота, етилен, брасиностероїди.

Спеціалісти ведуть пошук нових ендогенних фізіологічно активних речовин, які з часом можуть набути статус фітогормонів. Тільки за останні роки до фітогормонів були віднесені жасмонова кислота, олігосахарини, фузікокцин (Муромцев Г.С., 1996). Кожна хімічна категорія фітогормонів має характерний вплив на ріст і спеціалізацію клітин рослин, що використовується ін вітро. Проте треба чітко запам’ятати, що генотип рослин не змінюється під дією будь-якогорегулятора росту. РРР лише допомагають рослинам розкрити їх генетичний потенціалбез появи нових спадкових властивостей. Крім того, РРР ні в якому випадку не замінюють елементів живлення.

Ауксини

Ауксини (від грецького аuxein - збільшуватись, рости) - група фітогормонів, які регулюють процеси поділу та розтягування клітин, сприяють формуванню коренів, провідних пучків, оплодня.

Історія вивчення ауксинів починається з прізвищ Ч.Дарвіна (1880), П.Бойсен-Йєнсена.(1913), Ф.Вента (1926-1928). У роботах цих дослідників доведено, що вигин колеоптиля злаків до однобічного світлового подразника (фототропізм) пов'язаний із синтезом активного хімічного стимулу в їх верхівках і пересуванням його вниз по рослині. Виділення ауксину у чистому вигляді і його ідентифікація були зроблені у 1934 році.

3 хімічної точки зору ця речовина визначається як індоліл-3-оцтова кис­лота, хоча частіше її називають гетероауксином. Тільки у 1972 році за допомогою мас-пектроскопії було остаточно доведено, що саме індолілоцтова кислота (ЮК) пересувається з верхівок колеоптилів.

ІОК є основним ауксином рослин, але не єдиним. Відомо багато речовин індольної природи з ауксиновою дією, які синтезовані лабораторним шляхом: індолілпоропіонова, індолілмасляна, індолілпіровиноградна, нафтилоцтова кислота. Існують ауксини неіндольної природи: 2,4-дихлорфеноксиоцтова кислота (2,4-Д); 2,4,5-трихлорфеноксиоцтова кислота (2,4,5-Т); 2,3,6-трихлор-бензойна кислота та ін. Вони у високих концентраціях використовуються як гербіциди.

До ауксиноподібних речовин відносять також деякі природні фенольні сполуки: ферулову кислоту, коніфериловий спирт, ванільні, кофейну кислоту. Їх активність нижча, ніж ЮК. Саме те, що знайдено багато сполук із ауксиновою активністю, говорить про ауксин у множині, а не про ауксин як одну хімічну сполуку.

Ауксини утворюються в молодих частинах рослин, які активно ростуть: точках росту стебла, верхівках коренів, молодих листках, бруньках, квітках і плодах. Транспортування ЮК по рослинних тканинах відбувається пол­ярно - від верхівки пагона до кореня, від листка до верхівки пагона або ж вгору по кореню. В тканинах рослин ЮК знаходиться у двох формах: вільний і зв'язаній. Біологічна активність притаманна тільки вільним формам ЮК, Нерівномірним розподілом ауксинів в осьових орга­нах пояснюють ростові рухи, а також тропізми рослин.

Сучасне уявлення про фізіологічну дію ауксинів

Класична дія ауксинів - посилення росту за рахунок стимуляції розтягнення клітин. ЮК активує роботу мембранної помпи іонів Н⁺, знижує рН позаклітинного середовища і посилює, тим самим, пластичність клітинних стінок. Підвищення концентрації протонів послаблює водневі зв'язки між мікрофібрилами целюлози, геміцелюлози і ксилоглюканів, що дозволяє їм ковзатись відносно одна одної при підвищенні тургорного тиску. Цікавим спостереженням є "кислий ріст" клітин за рахунок розтягнення клітинних стінок без ауксинів при рН близьких до 3,0. Можливо, що у розпушуванні клітинної стан­ки беруть участь ферменти із низькими значеннями рН.

Однак видовження клітини - це не просто розтяг­нення клітинної стінки. Про це свідчить той факт, що клітинні стінки при розтягненні не стають тоншими, тобто одночасно відбувається синтез de novo компонентів стінки.

Це, в свою чергу, дає підстави враховувати участь ауксинів в синтезі і транспорті нових клітинних полісахаридів. Вченими вже встановлена причетність ІОК до стимуляції синтезу різних типів РНК (м-РНК, т-РНК, р-РНК) і білка в клітинах, які розтягуються.

ІОК зумовлює явище апікального домінування, коли апікальна меристема гальмує ріст бокових меристем. Домінування верхівки — класичний приклад того, як одна частина рослини контролює іншу за допомогою фітогормонів. Природу апікального домінування пояснюють декілька гіпотез:

1) Верхівочна меристема (брунька) найбільш насичена ауксином, і є атрагуючим центром притягнення води та різних поживних речовин, яких не вистачає для бокових бруньок;

2) Під дією ауксину синтезується інгібітор росту, який проникає у бокові меристеми і гальмує їх розвиток.

Синтетичні ауксини широко використовуються на практиці для укорінення черенків, покращення зростання тканин при щепленні, для запобігання опадання зав'язі, а також як сильні гербіциди. Так, суміш 2,4-Д і 2,4,5-Т застосовувалась США під час війни у В'єтнамі (дефоліант "Ейджент Оранж"), Слід зазначити, що ЮК у супероптимальних концентраціях також здатна гальмувати ріст, виступаючи вже інгібітором.