Jak působí fytohormon kyselina giberelová na rostliny?

Skupina giberelinů zahrnuje asi 60 různých látek. Za jednoho z nejvýraznějších zástupců lze považovat kyselinu giberelovou. Stojí za zmínku, že existuje několik druhů kyselin giberelových, ale jejich účinek na rostliny je přibližně stejný. O dalších fytohormonech si můžete přečíst v této sekci.

Obecné charakteristiky

• Druh látky – fytohormon ze skupiny deterpenů, stimulátor růstu rostlin.
• Chemický vzorec – C₁₉H₂₂O₆.
• Molární hmotnost – 346,38 g/mol.
• Hustota – 1,6 g/cm3.
• Bod varu – 629 stupňů Celsia.
• Teplota tání – 227 stupňů Celsia.
• Bod vzplanutí: 231,5 stupňů Celsia.
• Účinná látka v celkové hmotě je nejméně 90 %.
• Rozpustnost ve vodě – špatně rozpustná látka.
• Rozpustnost – vysoce rozpustný v methanolu, ethanolu, acetonu.
• Forma: bílý až světle žlutý prášek.
• Podmínky skladování: ve vzduchotěsné, tmavé, uzavřené nádobě.
• Synonyma: giberelin, giberelin A3, kyselina giberelová, giberelin.
• Toxicita – 4. třída nebezpečnosti pro člověka, 3. třída nebezpečnosti pro včely.

Historie a obecné informace

Kyselina giberelová se nachází ve velkém množství v rostlinných tkáních a semenech. Jeho hlavní funkcí je stimulovat růst rostlin zvýšením počtu buněk, ale tím jeho účinek nekončí. Všechny gibereliny působí podobně jako auxiny. Navíc je jejich působení antagonistické k působení kyseliny abscisové a cytokininů.

Látky skupiny giberelin byly objeveny již v roce 1926 japonským vědcem E. Kurosawou. Pan Kurosawa studoval podivnou chorobu postihující rýži. Infikované rostliny měly zvětšená internodia a neprodukovaly prakticky žádný výnos zrna. Během studie byla objevena houba, která infikuje rostliny – Gibberella fujikuroi Sow. Ve skutečnosti název gibereliny pochází z názvu této houby. Nemoc způsobená houbou se nazývá bokane, od slova „bakan“ – „hloupé klíčky“ nebo „šílené klíčky“. Tato houba postihuje nejen rýži, ale i další plodiny – cukrovou třtinu, kukuřici, čirok, melouny a dokonce i borovice. Gibberella fujikuroi Sow způsobuje vážné škody na kulturních výsadbách, její nebezpečí spočívá také v tom, že semena napadených rostlin mohou nést spory plísní a při výsadbě i do neinfikované půdy si houba rychle vytvoří nové stanoviště a infikuje dříve zdravé rostliny.

Rostliny napadené houbou lze snadno odlišit od jejich příbuzných. Jsou větší, ve srovnání se svými sousedy stojí vysoko a prakticky neplodí. Stojí za zmínku, že houba může také způsobit zastavení růstu rostlin a chlorózu listů. Gibberella fujikuroi Sow sama produkuje řadu giberelinů, které ovlivňují růst rostlin. To je docela zajímavé, protože zástupce jedné říše živých bytostí – houba – syntetizuje látky zapojené do života jiné říše – rostlin. Gibberella fujikuroi Sow zjevně velmi jasně reguluje množství produkovaných giberelinů, protože samotná houba má zájem na silném růstu rostliny a nadbytek giberelinů může vést k inhibici růstu rostlin. Spory plísní se šíří semeny rostlin, žijí v půdě a mohou být přenášeny vodou. Chcete-li zabránit šíření houby a zabránit infekci, namočte semena do horké vody nebo roztoku chlóru. Rostliny bokane lze ale dodnes nalézt na mnoha rýžových farmách, houbu nelze zcela vymýtit.

Ve své výzkumné práci Kurosawa nejprve identifikoval houbu jako patogen, který způsobil onemocnění. O 12 let později byly z houby izolovány gibereliny. Teprve v roce 1958 byly tyto látky objeveny v pletivech rostlin a semen. Zajímavé je, že před objevením giberelinů v rostlinných tkáních byly tyto látky považovány za škodlivé, protože vedly ke ztrátě úrody. Ve druhé polovině dvacátého století došlo k určitému průlomu v používání giberelinů v zemědělství, ale o tom níže.

Příprava kyseliny giberelové

Kyselina giberelová patří do třídy organických kyselin. Samotná kyselina je syntetizována rostlinami a má asi 250 izomerů. Jinými slovy, izomery kyseliny giberelové mají stejný počet atomů, ale různé struktury a účinek každého izomeru na rostlinu může být odlišný. Tak velký počet izomerů ztěžuje chemickou syntézu kyseliny giberelové, alespoň na naší současné úrovni rozvoje chemického průmyslu. Práce na chemické syntéze giberelinů však probíhají poměrně aktivně, zejména v Číně.

Hlavní cestou výroby kyseliny giberelové je enzymatická biosyntéza. Technologie pro biosyntézu giberelinu je dostupná v Japonsku, USA, Velké Británii, Číně a řadě dalších zemí. V Rusku také dokážou syntetizovat kyselinu giberelovou. Zdrojem syntézy je houba Gibberella fujikuroi, různé kmeny této houby mají různé složení a množství giberelinů. Některé kmeny syntetizují pouze kyselinu giberelovou, jiné syntetizují směsi několika giberelinů a jejich derivátů. Kmeny houby jsou označeny číselnými nebo alfanumerickými názvy, jako je kmen #917 nebo kmen NRRL 2284.

Při syntéze lze získat až 500–600 mg kyseliny giberelové na 1 litr výchozího roztoku připraveného na bázi houby. To je dost vysoké číslo. V 1950. letech XNUMX. století se v SSSR prokázala schopnost syntetizovat látky podobné giberelinu u kvasinkových půdních mikroorganismů Torula pulcherriuma. Tyto kvasinky syntetizovaly gibereliny různých struktur a možná v budoucnu budou tyto kvasinky využity pro syntézu fytohormonů.

Množství a typ giberelinů syntetizovaných houbami rodu Fusarium závisí nejen na kmeni, ale také na složení živného média, na kterém je houbová kultura pěstována. Při procesu pěstování je velmi důležitý poměr dusíku a uhlíku v živném médiu. Například nejvyšší výtěžek giberelinů byl získán na živném médiu o následujícím složení:

• voda H₂O – 1 l,
• síran hořečnatý MgSO₄ – 1 g,
• dihydrogenorthofosforečnan draselný KH₂PO₄ – 5 g,
• dusičnan amonný NH₄NE₃ – 2,4 g,
• monohydrát glukózy C₆H200₂O₆*H₂O – XNUMX g,
• síran železnatý FeS0₄ – 2 mg,
• síran měďnatý CuSO₄ – 0,3 mg,
• metastabilní monoklinická modifikace síranu zinečnatého ZnS0₄* 7H₂0-2 mg,
• heptahydrát síranu hořečnatého MnS0₄* 7H₂0–0,2 g,
• molybdenan draselný K₂Mo0₄ – 0,2 mg.

Vědci po celém světě aktivně studují nutriční systém houby a snaží se najít živná média, která podporují maximální produkci různých izomerů kyseliny giberelové. Dále jsou získané izomery testovány na různých rostlinných plodinách. Dlouhá a pečlivá práce.

Účinek kyseliny giberelové na rostliny

Kyselina giberelová se vyrábí v poměrně velkém množství v tkáních rostlin a semen. S dodatečným použitím tohoto fytohormonu jsou však stimulovány různé růstové procesy. Gibbereliny působí pouze na nadzemní část rostliny, aniž by ovlivnily kořenový systém. Gibbereliny jsou silnější než auxiny. To ale neznamená, že některé mohou být nahrazeny jinými. Fytohormony jsou velmi rozsáhlou třídou látek a působí různými způsoby. Ošetření rostlin malými dávkami giberelinů vede k urychlení růstu, zvýšení hmotnosti a velikosti rostlin. Pokusím se vyjmenovat hlavní vlastnosti kyseliny giberelové.

• Kontrola klíčení semen. Kyselina giberelová se nachází v klíčcích semen. Když semeno vstoupí do podmínek příznivých pro klíčení, gibereliny z embrya vstupují do endospermu a je aktivován růst semen. To je přirozený proces. Díky tomu lze uměle stimulovat klíčení semen. K tomu se semena předem namočená ve vodě umístí do roztoku kyseliny giberelové a vnějšími vlivy se aktivuje přirozený proces klíčení. Tímto způsobem můžete stimulovat klíčení semen „rozmarných“ rostlin, které vyžadují zvláštní podmínky pro klíčení.
• Odstranění hlíz a cibulí rostlin z dormance. Některé rostliny, jako jsou brambory nebo lilie, vyžadují ihned po sklizni odpočinek. Pokud jsou hlízy nebo cibule takových rostlin namočené v roztoku kyseliny giberelové, lze je vysadit téměř okamžitě po sklizni. Díky fytohormonu je možné získat několik sklizní ročně, pokud to povětrnostní podmínky umožňují. Kyselina giberelová navíc oživuje slabé hlízy a cibule po dlouhém nebo nevhodném skladování.
• Stimulace vegetativního vývoje rostlin. Gibereliny urychlují růst a vývoj nadzemních částí rostlin. Zvětšují vzdálenost mezi internodií a stimulují tvorbu vlákniny a celulózy. U lnu a konopí se stimuluje růst vláken, je jich více a zvětšují se. Gibbereliny prodlužují stonky i u zakrslých rostlin. Kyselina giberelová se nazývá fytohormon „listové pohody“. Rostliny jím ošetřené mají zvětšené, jasně zelené listy. Kyselina giberelová přitom nestimuluje prodlužování buněk. Buňky zůstávají normální velikosti, ale jejich počet se zvyšuje. Můžeme říci, že gibereliny vedou ve světě rostlin ke gigantismu. Zelí ošetřené roztokem kyseliny giberelové může narůst 4–5krát větší a keřovité formy fazolí se mohou začít kroutit. U obilnin vede ošetření gibereliny k prodloužení stonků a zvětšení listů. Této vlastnosti giberelinů lze využít i v okrasné rostlinné výrobě, například při pěstování trávníků.
• Gibbereliny způsobují partenokarpii. Opylení rostliny je nezbytné pro tvorbu semen a plodů. Partenokarpie je jev, který charakterizuje tvorbu plodu bez oplodnění. Doslova se „partenokarpy“ překládá jako „panenské ovoce“. Pokud jste někdy jedli meloun, citrusové plody nebo hrozny bez pecek, pak byly s největší pravděpodobností všechny tyto plody získány díky ošetření rostlin kyselinou giberelovou podle zvláštního schématu. Pokud si vzpomínáte, na začátku článku jsem řekl, že rostliny rýže napadené houbou Gibberella fujikuroi nevytvářejí semena. V případě rýže je to špatně, ale jíst meloun nebo hrozny bez pecek je mnohem příjemnější než je jíst.
• Stimulace kvetení. U některých rostlin stimuluje ošetření kyselinou giberelovou začátek kvetení a tvorbu květních stonků. Některé rostliny vyžadují určitou délku fotoperiody a teplotu, aby začaly kvést. Když nastanou optimální podmínky pro kvetení, začne se v rostlinných pletivech produkovat kyselina giberelová, což vede ke kvetení. Postřik rostlin giberelinem umožňuje stimulovat kvetení před nástupem příznivých podmínek. Díky této vlastnosti kyseliny giberelové lze mnoho rostlin pěstovat v neobvyklých zeměpisných šířkách, například pěstování jižních rostlin v severních oblastech s krátkým denním světlem a nízkými teplotami. Včasná stimulace kvetení navíc poskytuje rostlině více času na pěstování ovoce. Gibbereliny jsou široce používány při pěstování dekorativních květin. Hlízy mečíků ošetřené roztokem kyseliny giberelové kvetou mnohem dříve a mají více dlouhých stopek.
• Zvýšená velikost a výnos plodů. U mnoha plodin, jako je vinná réva, vede ošetření gibereliny ke zvětšení plodů. Pokud jste někdy v zimě kupovali hodně velké tmavé hrozny velikosti švestky, vězte, že se získávají díky kyselině giberelové. Mimo jiné tento hrozen nemá semena a je potěšením jíst. Gibbereliny mohou také zvětšit velikost jiného ovoce, jako jsou citrusové plody, jabloně, hrušky, třešně a švestky. Ošetření rostlin rajčat kyselinou giberelovou vede ke zvýšení výnosu o 15–20 %. Koncentrace giberelinů ve sprejovém roztoku je přitom velmi nízká. To vám umožní dosáhnout výrazného zvýšení výnosu s minimálními náklady.
• Gibbereliny urychlují metabolické procesy v rostlinách, zvýšit rychlost dýchání, sekvestraci uhlíku a produkci kyslíku. Mění aktivitu enzymů, zvyšují obsah jednoduchých cukrů v rostlinných pletivech a plodech.
• Změna pohlaví rostlin. U dvoudomých rostlin, které mají samčí a samičí jedince, vede sekvenční ošetření semen a následně i rostlin samotných k větší tvorbě samčích jedinců.
• Stimulace tvorby a růstu stolonů. Stolony jsou laterální výběžky stonku nebo kořene, které slouží k vegetativnímu rozmnožování rostlin. Stolony mohou být pod zemí. Například topinambur nebo brambory vytvářejí hlízy na svých stolonech. Stolony jsou také nadzemní. V jahodách se jim říká kníry. Na konci každého takového výhonu se v jahodníku vytvoří růžice – nová plnohodnotná rostlina, které po nějaké době opět vyroste stolon s novou růžicí. Této vlastnosti kyseliny giberelové lze využít pro vegetativní množení rostlin. Například pro množení jahod na městské farmě.
• Příprava ječných zrn k vaření piva. Ano, kyselina giberelová se používá i v potravinářském průmyslu. Jak možná víte, pivo se vaří ze sladu a získává se z ječmene. Ošetření ječných zrn giberelinem vede k aktivaci tvorby amylázy v zrnech, která zvyšuje tvorbu komplexních cukrů a zlepšuje kvalitu sladu a chuť opojného nápoje.

Pozornost. Alkohol je zdraví škodlivý a nedoporučujeme jej pít.

Aplikace kyseliny giberelové

Kyselina giberelová se používá ve formě vodného roztoku pro namáčení semen a postřik rostlin. Nepoužívá se k zavlažování, protože tato metoda je neúčinná. V závislosti na růstové fázi rostliny se rozlišují následující období použití tohoto fytohormonu:

• namáčení semen;
• namáčení hlíz a cibulí;
• postřik mladé rostliny ve fázi pěti listů;
• postřik rostliny ve fázi 10 listů;
• postřik ve fázi rašení pupenů;
• postřik ve fázi plného květu;
• postřik během fáze tvorby plodů;
• postřik ve fázi růstu plodů.

Každý typ rostlin má svůj vlastní program ošetření kyselinou giberelovou. Nejčastěji stačí dvě nebo tři ošetření. Volba koncentrace fytohormonu v pracovním roztoku je velmi důležitá. V malých dávkách mají gibereliny silný stimulační účinek, ale ve velkých dávkách mohou mít účinek opačný. Při předávkování kyselinou giberelovou může dojít k inhibici růstu rostlin a zastavení jejich vývoje, na listech se může objevit chloróza.

Aby se semena namočila, umístí se na 30 minut až 24 hodin do roztoku kyseliny giberelové. Postřik rostlin se provádí za suchého, bezvětrného počasí, za vydatného smáčení horní i spodní části listů a všech zelených pletiv rostliny.

Příprava pracovního roztoku kyseliny giberelové

Při práci s kyselinou giberelovou je jeden problém: je prakticky nerozpustná ve vodě, což ztěžuje přípravu pracovního roztoku, zejména pro amatérské městské farmáře. Připravený roztok tohoto fytohormonu se navíc neskladuje, musí se použít ihned po přípravě. K přípravě pracovního roztoku budete potřebovat:

• kyselina giberelová;
• ethylalkohol (lze nahradit vodkou);
• destilovaná voda;
• elektronické váhy;
• skleněná nádoba;
• míchací tyčinka (sklo nebo nerezová ocel);
• PPM metr;
• topná deska.

Pro přípravu pracovního roztoku vložte požadované množství kyseliny giberelové do čisté skleněné nádoby. Přidejte alkohol nebo vodku v poměru 10 dílů etanolu na jeden díl hormonu. Výsledný roztok za stálého míchání jemně zahřejte. Pokud se fytohormon úplně nerozpustí, přidejte ještě trochu etanolu. Po úplném rozpuštění kyseliny giberelové nalijte do nádoby destilovanou vodu, čímž koncentraci hormonu uvedete na požadované hodnoty. Pomocí PPM metru změřte koncentraci kyseliny giberelové v pracovním roztoku.

Ethanol působí na rostliny depresivně, ale při přípravě pracovních roztoků fytohormonů se toho není třeba obávat, protože koncentrace etanolu v pracovním roztoku je velmi nízká a na rostliny nebude mít žádný vliv.

Namáčení semen a postřik rostlin se musí provést ihned po přípravě pracovního roztoku kyseliny giberelové. Skladování pracovního roztoku se nedoporučuje. Pokud z nějakého důvodu nemůžete rostliny okamžitě ošetřit, umístěte pracovní roztok do vzduchotěsné nádoby a umístěte ji na tmavé, chladné místo, ideální je lednička. Nedoporučuje se uchovávat pracovní roztok déle než tři až čtyři hodiny, a to ani v chladničce. Roztok velmi rychle ztrácí své vlastnosti.

Toxikologické vlastnosti kyseliny giberelové

Kyselina giberelová je látka s nízkou třídou nebezpečnosti. Tento fytohormon je málo nebezpečný pro lidi, savce, ryby a ptáky. Ale i přes to je nutné s ním pracovat za použití bezpečnostních předpisů. Pro člověka není kyselina giberelová karcinogen, nezpůsobuje metabolická onemocnění a neovlivňuje reprodukční funkce. Gibbereliny však mohou působit jako mutageny. Navíc při práci s tímto fytohormonem může docházet k podráždění kůže a očí. Veškeré práce se provádějí v rukavicích, ochranných brýlích a respirátorech.

Gibbereliny jsou středně nebezpečné pro řasy a včely. Látka by neměla stékat z polí do vodních ploch a ošetření rostlin by mělo být prováděno mimo období letu opylujícího hmyzu, například v pozdních večerních hodinách nebo v noci.

Pokud se zpracování provádí uvnitř skleníku nebo městské farmy, je nutné zajistit dobré větrání místnosti. Ihned po ošetření je nutné místnost opustit. Je lepší provádět práce uvnitř po úplném vysušení rostlin.

Kyselina giberelová by podle mě měla být v arzenálu každého městského farmáře, alespoň na namáčení semen. S jeho pomocí můžete získat velké, silné a zdravé rostliny. Dodržujte preventivní opatření a nebojte se experimentovat. Skvělá úroda všem!