Įvadas į citokininų vaidmenį šiuolaikinėje žemės ūkyje
Citokininai Tai fitohormonų grupė, kuri yra esminė augalų gyvybei ir, atitinkamai, žemės ūkiui. Jų svarba grindžiama gebėjimu reguliuoti ląstelių dalijimasis ir diferenciacija, taip pat jo poveikį įvairiems fiziologiniams procesams, lemiantiems žemės ūkio augalų augimą, produktyvumą, prisitaikymą ir kokybę. Jo tyrimas, supratimas ir taikymas išsivystė ir tapo agronominių strategijų, kuriomis siekiama didesnio mūsų augalų efektyvumo, tvarumo ir atsparumo susiduriant su dabartiniais aplinkosaugos ir gamybos iššūkiais, kertiniu akmeniu.
Kas yra citokininai? Apibrėžimas, tipai ir kilmė
Citokininai Tai hormoniniai junginiai, gauti iš adenino, kurio šoninė grandinė yra N6 padėtyje. Jų pavadinimas kilęs iš termino „citokinezė“, reiškiančio ląstelių dalijimosi procesą. Jie natūraliai randami augaluose, įskaitant šaknis, stiebus, lapus, sėklas ir vaisius, nors šaknys yra pagrindinė jų sintezės vieta. Be to, specifiniams žemės ūkio tikslams buvo sukurtos sintetinės versijos.
- Natūralūs citokininai: Tarp geriausiai žinomų yra zeatinas (iš pradžių išskirtas iš kukurūzų), izopenteniladeninas (IPA) ir dihidrozeatinas. Šių medžiagų yra daugumos augalų rūšių metabolizme.
- Sintetiniai citokininai: Jie apima tokius junginius kaip benziladeninas (BA arba BAP), kinetinas (pirmasis identifikuotas) forchlorfenuronas (CPPU) ir tidiazuronas (TDZ)Jie naudojami dėl stimuliuojančio poveikio tokiems procesams kaip šakojimas, senėjimo atidėjimas ir derliaus didinimas.
Citokininų atradimas, kurio priešakyje yra tokie vardai kaip Milleris ir Skoogas, buvo esminis augalų fiziologijos žingsnis, leidęs mums suprasti ir kontroliuoti procesus, kurie iki tol atrodė nepasiekiami manipuliuojant augalų vystymusi.
Biosintezė, transportavimas ir moduliacija augale
Citokininai daugiausia gaminami aktyvaus augimo regionuose, tokiuose kaip šaknų meristemosIš ten jie keliauja į kitas augalo dalis per ksilemas (aukštyn nukreiptas transportas) ir, mažesniu mastu, dėl phloem (paskirstymas žemyn).
- Veiksniai, skatinantys arba mažinantys jo sintezę: Galimybė maistinių medžiagų (ypač nitratų ir fosforo), aplinkos temperatūra, ramybės periodas ir abiotinis arba biotinis stresas daro didelę įtaką citokininų gamybai ir veikimui. Pavyzdžiui, žema temperatūra ir augalų pabudimas iš ramybės periodo skatina jų sintezę ir judėjimą.
- Mobilumas: Natūralūs citokininai pasižymi tam tikru sisteminiu mobilumu, o kai kurie sintetiniai (pvz., fenilkarbamido dariniai) gali būti daug mažiau mobilūs, o tai turi įtakos jų veikimo vietai ir veiksmingumui.
Teisingas citokininų ir kitų fitohormonų santykis, ypač auksinai ir giberelinai, yra labai svarbus augalo architektūros formavimuisi, organų (šaknų, stiebo, lapų) diferenciacijai ir augalo gebėjimui augti, žydėti ar formuoti vaisius. Norėdami sužinoti daugiau apie tai, kaip šie hormonai sąveikauja, žr. mūsų skyrių. Augalų hormonai.
Citokininų fiziologinės funkcijos augaluose
- Ląstelių dalijimasis ir diferenciacija: Jie yra būtini mitozės stimuliavimui, naujų audinių ir organų gamybai. Todėl jie yra labai svarbūs dygimo, vegetatyvinio augimo ir žaizdų gijimo metu.
- Organų formavimasis ir vystymasis: Jie tiesiogiai veikia šaka nutraukiant viršūninį dominavimą, formuojant šoninius ūglius ir didinant žydėjimo bei derėjimo taškus.
- Ūglių ir šaknų vystymasis: Auksino/citokinino ašis lemia vystymąsi link šaknų arba ūglių formavimosi. Didelis citokininų, palyginti su auksinais, kiekis skatina ūglių augimą; atvirkščiai, jie stimuliuoja šaknų augimą.
- Žydėjimo, vaisių užmezgimo ir augimo reguliavimas: Citokininai pagerina žiedų kiekį ir kokybę, padidina vaisių užsimezgimo greitį ir aktyviai stimuliuoja ląstelių dalijimąsi vaisių pildymosi metu, todėl vaisiai tampa didesni ir aukštesnės kokybės.
- Lapų senėjimo uždelsimas: Svarbus indėlis yra lapų gyvenimo trukmės pailginimas išlaikant membranų vientisumą, chlorofilo kiekį ir fotosintezės aktyvumą, o tai tiesiogiai prisideda prie produktyvaus efektyvumo.
- Maistinių medžiagų mobilizavimas ir paskirstymas: Veikdami kaip signalizacijos įtaisai, jie nukreipia išteklius į organus, tokius kaip vaisių ir sėklų auginimas, optimizuodami bendrą produktyvumą. Norėdami geriau suprasti šį procesą, rekomenduojame apsilankyti mūsų skyriuje Augalų transpiracija.
- Atsparumas stresui: Jie padidina augalų atsparumą sausrai, druskingumui, ekstremalioms temperatūroms ir patogenų atakoms, sumažindami nuostolius ir skatindami pasėlių atsparumą.
- Atsigavimas po transplantacijos: Dėl savo įtakos naujų šaknų sintezei ir pošoko metabolizmo aktyvacijai jie skatina greitą atsigavimą ir įsitvirtinimą.
Citokininų panaudojimas žemės ūkyje ir augalininkystėje
Citokininų naudojimas žemės ūkyje suintensyvėjo dėl jų gebėjimo valdyti esminius procesus, turinčius įtakos pasėlių produktyvumas ir kokybėNorėdami sužinoti daugiau apie tai, kaip patobulinti šias programas, siūlome peržiūrėti mūsų skyrių.
- Padidėjęs vaisių derlius ir dydis: Naudojant tinkamu laiku (žydėjimo pradžioje ir vaisių užsimezgimo metu), padidėja ląstelių skaičius minkštime, todėl vaisiai tampa didesni ir vienodesni. Šis poveikis ypač pastebimas tokiuose augaluose kaip pomidorai, paprikos, kiviai, vynuogės, citrusiniai vaisiai ir alyvuogės.
- Žydėjimo ir vaisių užmezgimo stimuliavimas: Citokininai pagerina žiedų formavimąsi ir kokybę, palengvindami žiedų diferenciaciją (tai gyvybiškai svarbu vaismedžiams ir dekoratyviniams medžiams) ir stiprindami sėklalizdžius bei embrionus, padidindami vaisių užmezgimo greitį net ir nepalankiomis sąlygomis.
- Uždelstas senėjimas ir kokybė po derliaus nuėmimo: Jie naudojami gėlių, lapinių daržovių, vaisių ir daržovių šviežumui ilgiau išlaikyti, palengvinant ilgesnį laikymą ir transportavimą.
- Augalų architektūros šakojimas ir valdymas: Tikslingas citokininų naudojimas skatina šoninių ūglių susidarymą, optimizuodamas produktyvių šakų tankį ir norimą kiekvieno pasėlio struktūrą.
- Abiotinio streso mažinimas ir atsigavimas po nepageidaujamų įvykių: Trąšomis arba laistydami per lapus, jie padeda augalui įveikti sausros, druskingumo, persodinimo ir patogenų atakų laikotarpius, užtikrindami energingą atsigavimą.
- Viršūninio dominavimo ir derliaus vienodumo manipuliavimas: Tokiose rūšyse kaip rožės, gvazdikai ir vaismedžiai viršūninės dominavimo slopinimas skatina didesnį pumpuravimą ir vienodumą.
- Biostimuliacijos ir mitybos programos: Citokininais praturtinti jūros dumblių ekstraktai naudojami kaip biostimuliatoriai, siekiant pagerinti bendrą žemės ūkio produktų gyvybingumą, maistinių medžiagų įsisavinimą ir organoleptinę kokybę.
- In vitro gamyba ir augalų dauginimas: Klonavimo ir mikrodauginimo metu tikslus citokininų ir auksinų derinys lemia kaulų, ūglių, šaknų ir ištisų augalų formavimąsi iš minimalių eksplantų.
Citokininų sąveika su kitais augimo reguliatoriais
Citokininų veikimą galima visiškai suprasti tik atsižvelgiant į jų sąveiką su kitais fitohormonais:
- Auksinai: Citokininų ir auksinų pusiausvyra lemia augalo prioritetą: didelis citokininų kiekis skatina ūglių ir stiebų formavimąsi, o auksino perteklius – šaknų formavimąsi. Šis ryšys yra labai svarbus dauginimuisi ir regeneracijai. Daugiau informacijos rasite mūsų straipsnyje.
- Giberelinai: Abu hormonai bendradarbiauja, o kartais ir konkuruoja vaisių ir stiebų vystymesi. Citokininai palengvina ankstyvą ląstelių dalijimąsi, o giberelinai skatina organų pailgėjimą ir užpildymą. Jų sinergija gali pagerinti produktyvius rezultatus.
- Abscizinė rūgštis (ABA): Jis yra citokininų antagonistas tokiuose procesuose kaip lapų senėjimas ir streso atsakas, moduliuojantis žiotelių uždarymą ir atsparumą sausrai.
- Etilenas: Nors etilenas nėra augimo hormonas, jis atlieka svarbų vaidmenį vaisių nokimo procese, sąveikaudamas su senėjimu ir organų atsiskyrimu – procesais, kuriuos citokininai gali sulėtinti.
Veiksniai, darantys įtaką citokininų veiksmingumui
Siekiant maksimaliai padidinti citokininų agronominį poveikį, būtina atsižvelgti į šiuos aspektus:
- Taikymo laikas: Jie turėtų būti taikomi tuo metu, kai pagrindinių ląstelių dalijimosi fazės (žydėjimo pradžia, vaisių užsimezgimas ir ankstyvosios vaisių pildymosi stadijos) arba po streso ar persodinimo.
- Dozavimas ir sudėtis: Per didelė dozė gali sukelti deformaciją ir nepageidaujamą vaisių plonėjimą. Dozavimas turėtų būti koreguojamas atsižvelgiant į citokinino tipą, veislę ir fenologinę stadiją.
- Taikymo būdas: Jie gali būti naudojami per lapus, kad būtų greitas poveikis stiebams, lapams ir vaisiams, arba tręšiant, kad būtų skatinamas šaknų ar bendras augimas. Dažniausiai naudojama skysta forma, nors yra ir gelių bei mišinių su kitais biostimuliatoriais.
- Aplinkos sąlygos: Temperatūra, drėgmė, mitybos būklė ir didelio vandens streso nebuvimas skatina citokininų absorbciją ir veiksmingumą.
- Suderinamumas su kitais produktais: Būtina patikrinti mišinį su trąšomis ir kitais reguliatoriais, kad būtų išvengta antagonizmo ar kritulių.
Biostimuliantuose ir žemės ūkio trąšose naudojamų citokininų tipai
- Benziladeninas (BA arba BAP): Labai vertinamas dėl šoninių šakų atsiradimo ir lapų senėjimo stabdymo.
- Kinetinas: Naudojamas tyrimuose ir tam tikruose komerciniuose biostimuliantuose dėl gebėjimo skatinti ląstelių dalijimąsi ir lėtinti senėjimą.
- Zeatinas: Aktyviausias natūralus citokininas, nors jį išgauti brangiau. Jis labai veiksmingai skatina augimą ir kokybę.
- Izopenteniladeninas (IPA): Dažnai aptinkamas daugelyje augalų rūšių ir kai kuriuose komerciniuose preparatuose.
- Jūros dumblių (Ascophyllum nodosum) ekstraktai: Juose yra natūralių citokininų kartu su auksinais, giberelinais ir bioaktyviaisiais junginiais, kurie suteikia holistinį poveikį augalui.
Praktiniai citokininų taikymo pasėliuose pavyzdžiai
- Pomidorai ir pipirai: Lapų tręšimas žydėjimo ir vaisių užmezgimo metu žymiai pagerina vaisių dydį ir vienodumą, taip pat pailgina jų gyvavimo trukmę po derliaus nuėmimo.
- Kaulavaisiai ir sėkliniai vaismedžiai: Jie naudojami žiedų skaičiui padidinti, vaisių užmezgimo kokybei pagerinti, vaisių išsilaikymui ir užpildymui pagerinti, taip didinant tiek kokybę, tiek kiekį.
- Stalo ir vyno vynuogės: Citokininų naudojimas skatina kekių pailgėjimą, uogų dydžio padidėjimą ir atitolina senėjimą, taip palengvindamas mechanizuotą derliaus nuėmimą ir konservavimą.
- Dekoratyviniai augalai (rožės, gvazdikai, chrizantemos): Jie užtikrina didesnį dygimą, vienodą stiebų augimą ir lėtesnį pageltimą, todėl kokybiškai pagerina prekinę išvaizdą.
- Lapinės daržovės: Jie išsaugo žalią spalvą ir lapų gyvybingumą, pailgindami derliaus nuėmimo laikotarpį ir pagerindami atsparumą derliaus stresui.
Rekomendacijos dėl veiksmingo citokininų naudojimo žemės ūkyje
- Laikykitės svarbiausių taikymo punktų: Pasirinkite imliausias fazes, tokias kaip žydėjimo pradžia, vaisių užmezgimas arba laikotarpis po persodinimo.
- Optimalią dozę kiekvienam augalui ir formuluotei pasitarkite su: Visada laikykitės gamintojo nurodymų ir atlikite išankstinius bandymus, kai naudojate naujus mišinius.
- Stebėkite fiziologinę ir mitybos būklę: Optimaliam atsakui augalai neturėtų patirti vandens ar trūkumo streso.
- Tinkamos formuluotės (skysčio, gelio, ekstrakto) pasirinkimas: Prisitaikykite prie turimos drėkinimo ar purškimo sistemos ir konkrečių tikslų (šaknys, vaisiai, lapai).
- Sinchronizuokite su kitais biostimuliatoriais: Nors citokininus galima derinti su trąšomis, dumblių ekstraktais, aminorūgštimis ir net naudingais mikroorganizmais, būtina užtikrinti suderinamumą, kad būtų išvengta inaktyvacijos ar antagonizmo.
Apribojimai, atsargumo priemonės ir sėkmės veiksniai
- Nepakankama dozė: Vandens perteklius gali sukelti deformacijas, silpnus stiebus, netolygų augimą arba per anksti numesti žiedus / vaisius. Trūkumas nesukels norimo poveikio.
- Blogas laikas: Taikymas ne jautriose stadijose gali būti neefektyvus arba netgi neproduktyvus.
- Hormoninė sąveika: Dėl citokininų ir auksinų disbalanso gali išsivystyti vegetatyvinis vystymasis be tvirtos šaknų sistemos arba augalai gali pernelyg išsišakoti ir susiformuoti prastos kokybės vaisiai.
- Ekstremalios aplinkos sąlygos: Aukšta temperatūra, didelis vandens stresas arba trūkumas gali apriboti arba panaikinti hormoninių preparatų poveikį.
- Cheminis suderinamumas: Prieš naudodami dideliu mastu, visada patikrinkite mišinį su kitais produktais.
Citokininų naudojimo inovacijos ir ateities perspektyvos
Pažanga suprantant citokininus ir jų integravimą į žemės ūkio valdymo programas atvėrė daugybę galimybių tvariam žemės ūkiui:
- Genetiniai patobulinimai: Nustatomos augalų veislės, pasižyminčios didesniu sintezės efektyvumu ir jautrumu citokininams, didinant derlių ir prisitaikant prie ekstremalių aplinkos sąlygų.
- Individualiai pritaikytų biostimuliantų kūrimas: Tyrimai vyksta siekiant kurti konkrečioms rūšims ir fenologinėms fazėms pritaikytas formuluotes, kurios maksimaliai padidina veiksmingumą ir sumažina atliekas.
- Išteklių naudojimo optimizavimas: Teisingas šių fitohormonų naudojimas gali padėti sumažinti tręšimą ir laistymą, taip sumažinant poveikį aplinkai ir gamybos sąnaudas.
- Integracija su biologiniu valdymu: Tiriamas citokininų derinys su naudingais mikroorganizmais, augalų ekstraktais ir integruotomis valdymo sistemomis, siekiant padidinti žemės ūkio ekosistemų atsparumą ir produktyvumą.
Citokininų įvaldymas ir jų strateginis pritaikymas yra viena iš galingiausių priemonių, padedančių maksimaliai padidinti augalų genetinį potencialą, pagerinti derliaus kiekį ir kokybę, pailginti vegetatyvinių ir reprodukcinių organų funkcionalumą bei užtikrinti atsparesnius ir produktyvesnius pasėlius, kad būtų galima įveikti šiuolaikinio žemės ūkio iššūkius. Integruodami jų privalumus su kitomis biostimuliacinėmis priemonėmis ir agronominėmis technologijomis, galime žengti link efektyvesnių, tvaresnių ir prisitaikančių gamybos sistemų, atverdami naują fiziologinio žemės ūkio augalų valdymo erą.
