Regulatory wzrostu

Regulatory wzrostu

Wszystkie cechy żywych organizmów zapisane są w ich kodzie genetycznym jednakże, aby rośliny mogły prawidłowo się rozwijać musi istnieć jeszcze dodatkowy system zarządzający procesami ich wzrostu.
System taki polega na produkowaniu przez rośliny pewnych związków chemicznych, które kierują całym ich życiem od momentu kiełkowania nasion aż do ich śmierci.
Substancje syntetyzowane (produkowane) w roślinach dzieli się na stymulatory wzrostu – w uproszczeniu, działające pobudzająco na procesy życiowe oraz inhibitory- działające hamująco na procesy wzrostu i rozwoju.
W przyrodzie zawsze współistnieją dwie przeciwstawne sobie siły, z których jedna jest czynnikiem pobudzającym a druga hamującym i dopóki pozostają ze sobą w równowadze procesy życiowe wszystkich organizmów przebiegają normalnie, inaczej mówiąc, w uproszczeniu jest to równowaga biologiczna.
Regulatory wzrostu nie są związkami odżywczymi tak jak sole mineralne, nie są również enzymami, lecz stanowią zupełnie oddzielną grupę substancji występujących w różnych częściach roślin w bardzo małych stężeniach.

Podział regulatorów wzrostu :
1. auksyny
2. gibereliny
3. cytokininy
4. inhibitory
5. etylen

Auksyny – kwas indolilo-3 octowy i jego pochodne.
Występują we wszystkich roślinach, produkowane są głównie w najmłodszych częściach roślin a więc wierzchołkach wzrostu, stożkach korzeni, młodych liściach i kiełkach.
Z występowaniem auksyn związane są niemal wszystkie procesy wzrostowe roślin a więc wydłużanie i podział komórek, wzrost pędów głównych z jednoczesnym hamowaniem pędów bocznych, pobudzanie rozwoju systemu korzeniowego, w przypadku okaleczeń i zranień roślin auksyny przyśpieszają produkcję nowych tkanek, produkowane w owocach i nasionach przyspieszają ich dojrzewanie.
Auksyny odkładane w bulwach i nasionach po przekroczeniu pewnego stężenia działają hamująco na proces kiełkowania, co w tym przypadku jest ich pozytywną cechą, ponieważ zapobiegają przedwczesnemu kiełkowaniu.
Auksyny uczestniczą w procesie odrzucania liści, pośrednio uruchamiają produkcję pektyn i powstawanie warstwy izolującej roślinę z liściem oraz zapobiegają przedwczesnemu odrzucaniu owoców i nasion, odpowiedzialne są również za proces poruszania się roślin.
Auksyny produkowane są w roślinach nieprzerwanie natomiast pod wpływem światła zostają utleniane i przechodzą w formy nieaktywne biologicznie.

Gibereliny – związki organiczne o charakterze kwasów zaliczane do grupy torpenoidów występujące w roślinach w kilkudziesięciu formach mających wspólną cechę – podstawowa struktura cząsteczkowa oparta jest na pierścieniu gibanowym kwasu giberelowego.
Gibereliny podobnie do auksyn obecne są w największych ilościach we wszystkich młodych częściach roślin, lecz w znacznie mniejszych stężeniach.
Wpływ tych związków na rozwój roślin jest wielostronny a jednym z najistotniejszych jest przerywanie okresu spoczynku nasion, bulw i pąków a więc w tym przypadku działają antagonistycznie w stosunku do auksyn i inhibitorów – polega to w uproszczeniu na uaktywnianiu enzymów odpowiedzialnych za przemiany skrobi na cukry i przyśpieszaniu hydrolizy różnych związków zapasowych odłożonych w bulwach.
Gibereliny w sposób znaczący wpływają na proces wydłużania się pędów roślin, zwiększają odstępy między węzłami, przyśpieszają podział komórek, co w tym przypadku powoduje intensywny wzrost roślin oraz znoszenie karłowatości.
Syntetyzowane w roślinach gibereliny po przekroczeniu pewnego stężenia wywołują w nich tworzenie pąków kwiatowych a następnie kwitnienie.
Proces zakwitania i wydawania nasion lub rozmnażania się poprzez rozłogi jest ściśle powiązany z długością dnia i zmianami temperatury, które zapoczątkowują istotne zmiany, w systemie fitochromowym, (rozdział-kolorystyka roślin, biologiczne zegary, fotosynteza) a w konsekwencji w produkcji giberelin.

Współdziałanie auksyn i giberelin

W niektórych przypadkach auksyny i gibereliny mają podobne działanie polegające na wydłużaniu łodyg, stymulacji podziału komórek i rozwoju nasion, natomiast gibereliny nie pobudzają rozwoju systemu korzeniowego a auksyny nie przełamują karłowatości i nie przerywają spoczynku nasion i bulw.

Cytokininy – związki organiczne nie mające charakteru kwasów zaliczane do grupy
sześcio-aminopuryn występują we wszystkich roślinach w największym stężeniu w najmłodszych ich częściach.
Cytokininy mają znaczący wpływ na podziały komórkowe i ich różnicowanie, a działanie cytokinin jest ściśle powiązane z auksynami i giberelinami, uczestniczą we wszystkich procesach życiowych roślin.
Jedną z ważniejszych cech cytokinin jest przerywanie okresu spoczynku nasion i bulw podobnie do giberelin. Proces ten może zachodzić tylko po spełnieniu określonych czynników zewnętrznych związanych z temperaturą, zmianami pH, zawartości soli mineralnych i jest ściśle powiązany z rozkładem inhibitorów.
Cytokininy produkowane w korzeniach roślin, zwłaszcza młodych są z nich częściowo wypłukiwane i przedostają się do wody lub gromadzą w podłożu a więc działają stymulująco na proces przerywania okresu spoczynku roślin sąsiadujących.
Inną cechą tych substancji jest pobudzanie powstawania pędów bocznych oraz wytwarzanie rozłogów a więc uczestniczą w procesie rozrastania i rozmnażania się roślin.
Cytokininy odgrywają również znaczącą rolę w powstrzymywaniu starzenia się roślin i odrzucania liści, zwiększają powierzchnię blaszki liściowej, przyśpieszają podziały komórkowe oraz podnoszą odporność roślin na różne choroby.

Współdziałanie auksyn, giberelin i cytokinin

Na prawidłowy rozwój roślin wpływają wszystkie grupy regulatorów wzrostu i są ze sobą ściśle powiązane
W przypadku braków substancji pokarmowych lub nieodpowiednich warunków chemii wody często następuje zahamowanie produkcji określonego regulatora, co w konsekwencji prowadzi do zniekształcenia roślin, karłowacenia lub nadmiernego wzrostu w górę, nie wytwarzanie kwiatostanów i rozłogów, zahamowanie wzrostu i przechodzenie roślin bulwiastych w stan uśpienia.

Inhibitory wzrostu są to związki organiczne stanowiące bardzo zróżnicowaną grupę, produkowane przez wszystkie rośliny, które hamują a więc działają odwrotnie do stymulatorów. Ograniczają procesy kiełkowania nasion, przebudzania bulw, podziały komórek, wzrost korzeni i części zielonych.
Inhibitory syntetyzowane są w roślinach w ciągu całego ich życia a w określonych warunkach ulegają rozkładowi lub gromadzą się w tkankach roślin powodując zahamowanie rozwoju.
Największe znaczenie gromadzenia się tych substancji ma miejsce w rozwoju roślin bulwiastych takich jak: aponogetony, barklaje, grzybienie i grążele, u których wywołują one całkowite zahamowanie wzrostu, odrzucanie liści i przechodzenie bulw lub kłączy w stan spoczynku.
Okres uśpienia, w jakim pozostaje roślina uzależniony jest od ilości nagromadzonych inhibitorów oraz od czynników zewnętrznych, przede wszystkim od temperatury- inhibitory ulegają rozkładowi w określonym czasie pod warunkiem działania odpowiednio długo sprzyjającej temu procesowi temperatury.
Patrz „Strefy klimatyczne” – opis grążela żółtego
Aby nastąpił rozkład inhibitora muszą być spełnione co najmniej dwa warunki :
1. Odpowiednio niska temperatura.
2. Długi czas działania niskiej temperatury.
Dopiero po spełnieniu obu warunków inhibitor kiełkowania ulega rozkładowi, następuje uaktywnienie giberelin, cytokinin oraz auksyn umożliwiając przemiany skrobi na cukry i uruchomienie związków zapasowych a tym samym start młodych roślin.

Co to ma wspólnego z akwarystyką ?

W różnych publikacjach akwarystycznych nie bez powodu zostały podane temperatury wody w okresie lata i zimy najodpowiedniejsze dla danego gatunku roślin.
Przestrzeganie tych zakresów temperatur ma oczywisty wpływ na prawidłowy rozwój roślin wodnych uwarunkowany produkcją odpowiednich regulatorów wzrostu.
Akwaryści, którzy spróbowali uprawy tak zwanych bardzo trudnych roślin takich jak: barklaje i aponogetony z pewnością zauważyli, że świeżo zakupione rośliny po kilku dniach lub nawet godzinach odrzuciły liście a bulwy przeszły w stan uśpienia – czasami odrosły po pewnym czasie, pojawiły się jakby znikąd !
Przyczyny takich niepowodzeń są bardzo proste, na pierwszym miejscu jest nieodpowiednia temperatura wody, ( rośliny z importu z innych stref klimatycznych – szok termiczny ) a kolejnymi elementami popełnionych błędów są : nieodpowiedni czas oświetlania, zła twardość i pH wody, dostępność tlenu, dwutlenku węgla i soli mineralnych.
Chcąc uniknąć niepowodzeń w uprawie trudnych roślin, pochodzących najprawdopodobniej z importu a więc wydartych z ich naturalnych siedlisk i przewiezionych w odległe miejsca należy zapoznać się z ich pochodzeniem z danych stref klimatycznych.
Odnalezienie miejsca występowania danej rośliny w naturze na podstawie opisów gatunkowych w książkach akwarystycznych nie stanowi większego problemu.
Należy zawsze pamiętać o tym, że jeśli na naszej szerokości geograficznej północnej mamy lato to na południowej półkuli panuje zima i dostosować długość dnia oraz temperaturę wody dla danego gatunku zakupionej rośliny.
Bardzo częstym błędem jest wyrzucanie uśpionych bulw roślin, myśląc, że te zginęły a tym czasem przeszły one szok odrzucając liście i weszły a stan głębokiego spoczynku spowodowanego czynnikami zewnętrznymi co nie koniecznie musi oznaczać ich śmierć.
Zdrowe i silne osobniki wprowadzone w stan spoczynku po okresie aklimatyzacji i ustąpieniu niekorzystnych warunków fizykochemicznych mogą w sprzyjających warunkach odrosnąć, zakwitać i wydać następne pokolenie nowych roślin zaaklimatyzowanych w naszych akwariach dostosowując się do przesuniętych pór roku.
Oczywiście pewna i profesjonalna ingerencja ze strony akwarysty w takim przypadku może być bardzo pomocna dla rośliny.

Syntetyczne regulatory wzrostu

– produkowane przemysłowo dla potrzeb rolnictwa i ogrodnictwa, w akwarystyce stosowane niezwykle rzadko ponieważ wiedza ta wykracza poza ramy publikacji akwarystycznych a jakiekolwiek doświadczenia w stosowaniu tych środków posiadają nieliczni plantatorzy roślin wodnych, ponadto znajomość zasad stosowania tych substancji jest zazwyczaj przekazywana – jak by to określić ? – z pokolenia na pokolenie ?.

Dla potrzeb akwarystyki stosowanie inhibitorów nie ma większego znaczenia, dlatego zostaną omówione tylko niektóre możliwości stosowania auksyn, giberelin i cytokinin.
Chciałbym zaznaczyć, że nie są to cudowne lekarstwa na wszelkie niedomogi wodnych roślin, lecz silne środki chemiczne działające już w stężeniach rzędu 1 g/litr wody przez długi czas.
Stosowanie tych preparatów jest możliwe tylko przez doświadczonych akwarystów po dokładnym zapoznaniu się ze wszystkimi czynnikami „za i przeciw” przed ich użyciem, a poprawianie natury może być katastrofalne w skutkach.

Nie jestem w stanie podać dokładnych danych określających ilości stosowanych preparatów, ponieważ każde akwarium jest inne a i uprawiane rośliny mają różną tolerancję na syntetyczne regulatory wzrostu oraz hodowane ryby mogą źle znosić dodawane do wody środki chemiczne natomiast mogę jedynie przybliżyć nieco temat na podstawie własnych obserwacji i spostrzeżeń.

Stosowanie syntetycznych regulatorów wzrostu

Auksyna – w formie kwasu alfanaftylooctowego, naftylo-1-octowego, naftoksy-2- octowego, kwasu 2,4 – dwuchlorofenoksyoctowego – w formie płynnych lub proszkowych preparatów auksynowych dostępnych w handlu pod różnymi nazwami i o różnym składzie chemicznym może być stosowana w uzasadnionych przypadkach w celu przyśpieszenia ukorzeniania się roślin, zwłaszcza cennych i rzadkich egzemplarzy z uszkodzonym lub słabo rozwiniętym systemem korzeniowym, ratowania poniszczonych, zranionych podczas transportu roślin. Można również spróbować rozmnażania roślin poprzez ukorzenianie sadzonek z części roślin matecznych.
Według receptury podanej na opakowaniu sporządza się roztwór o odpowiednim stężeniu i stosuje krótkotrwałą kąpiel całej rośliny lub tylko jej części. W celu poprawy stanu korzeni roślin sadzonych w doniczkach można zastosować popularny ukorzeniacz do roślin doniczkowych w formie proszku – niewielką ilością środka posypuje się korzenie następnie należy zaczekać aż środek zostanie wchłonięty, spłukać bieżącą wodą, sadzić rośliny w doniczki z odpowiednią mieszanką gliny i torfu ( lub mieszanka w/g własnych receptur ) lub umieszczać w podłożu.
Przy stosowaniu środków należy zwrócić uwagę na podaną klasę toksyczności dla ryb- takie informacje są zazwyczaj umieszczane na opakowaniach. Przy toksyczności klasy piątej nie zauważyłem zmian w zachowaniu ryb.
Do kąpieli krótkotrwałych roślin możliwe jest stosowanie preparatów „Betokson i Pomonit”.

Giberelina – najłatwiej dostępna tak zwana GA3 w formie preparatu do rozpuszczania w wodzie pod nazwą „Gibreskol” – zawiera kwas giberelowy.
Preparat może mieć zastosowanie w przypadku znoszenia karłowatości roślin, przyspieszenia wzrostu w górę, przyśpieszenia tworzenia kwiatostanów a w połączeniu z auksyną przyśpieszenia dojrzewania nasion lub kłosów, wybudzania bulw ze stanu spoczynku.
Sporządza się roztwór preparatu i nanosi 2-3 krople na stożek wzrostu, serce rośliny lub rozwijający się kłos, po odczekaniu kilku minut aż środek zostanie wchłonięty roślinę można na powrót umieścić w wodzie.
Gibereliny wywołują kwitnienie wielu gatunków roślin długiego dnia natomiast żadna giberelina nie powoduje powstawania pędów kwiatowych u roślin dnia krótkiego.
Jako przykłady działania gibreskolu mogą posłużyć dwa wybrane gatunki roślin a mianowicie barklaja oraz onowodek madagaskarski.
Naniesienie 2-3 kropli rozcieńczonego preparatu na serce barklaji już po kilku dniach powoduje pojawianie się pędów kwiatowych i obfite kwitnienie roślin nawet przy bardzo krótkim czasie oświetlania rośliny – poniżej 10 godzin na dobę.
Potraktowanie preparatem onowodka madagaskarskiego oświetlanego więcej niż 12 godzin na dobę nie powoduje powstawania pędu kwiatostanowego ( w tym przypadku kłosa ) lecz jedynie w wyraźny sposób przyczynia się do wydłużenia ogonków liściowych i zwiększenia rozmiarów samych liści. Aby roślina ta mogła zakwitnąć wymagany jest bezwzględnie krótki czas oświetlania nie przekraczający 12 godzin na dobę a syntetyczna giberelina może być jedynie środkiem wspomagającym.
Gibreskol jest szybko wchłaniany przez rośliny a do wody przedostają się minimalne ilości, nie zauważyłem zmian w zachowaniu ryb.

Cytokinina – preparat „SD 8939” stosowany przede wszystkim do przerywania okresu spoczynku bulw i nasion.
Może być przydatny do wybudzania onowodków, barklaji i grzybieni, najlepsze efekty można uzyskać stosując jednocześnie cytokininę i giberelinę, ale i w tym przypadku sama chemia nie wystarczy.
Aby stosowanie syntetycznej cytokininy przyniosło jakiekolwiek rezultaty należy zapewnić odpowiednie bodźce termiczne. W przypadku roślin grzybieniowatych temperatura wody musi zostać podniesiona natomiast w przypadku onowodkowatych proces wybudzania roślin musi zostać poprzedzony obniżeniem temperatury wody.
Preparat może być jedynie środkiem wspomagającym podczas wybudzania natomiast w przypadku roślin startujących w wyraźny sposób zwiększa powierzchnię liści a tym samym szybkość wzrostu w początkowej fazie.
Cytokininy w niewielkich ilościach znajdują się w każdej wodzie akwariowej, produkowane przez rośliny, glony i porosty oraz mogą pochodzić z rozkładu fragmentów DNA pochodzenia zwierzęcego – ta forma nosi nazwę kinetyny a jej działanie ( jeżeli moja teoria jest słuszna ) uwidacznia się przy dokarmianiu lotosów żółtkiem ( rozdział Grzybienie i grążele).

UWAGA !.
Stosowanie syntetycznych regulatorów wzrostu nie przynosi większych efektów, jeżeli zostają one rozpuszczone w akwarium. Działanie tych środków jest widoczne tylko w przypadku ich stosowania na rośliny wyjęte z wody, potraktowane danym preparatem i po kilku minutach, aż substancje zostaną wchłonięte umieszczeniu roślin na powrót w akwarium.
Nie ma wiec żadnego sensu dostarczania preparatów do wody akwariowej i narażania ryb oraz innych pożytecznych organizmów wodnych na zatrucia.
Nigdy nie umieszczałem roślin potraktowanych tymi preparatami w małych i zarybionych akwariach, najmniejsze akwarium, w jakim sadziłem rośliny zaprawione regulatorami miało czterysta litrów wody a hodowane gatunki ryb, u których nie zauważyłem negatywnych skutków tych substancji to: neon czerwony, glonojady- różne gatunki, piskorki, brzanki sumatrzańskie, razbory klinowe oraz dyskowce.

Proces kiełkowania nasion

Aby jeszcze bardziej przybliżyć znaczenie regulatorów wzrostu posłużę się opisem procesu kiełkowania nasion oraz podobnie działającym procesem przerywania okresu spoczynku bulw i cebul roślin.
1. uwodnienie nasion
2. cytokininy przerywają hamujące działanie inhibitorów
3. rozpoczęcie syntezy giberelin w zarodku
4. uaktywnienie giberelin działających na warstwę aleuronową, indukcja i wytwarzanie w niej hydrolaz takich jak amylazy
5. hydrolazy uruchomiają materiały zapasowe bielma zarodka
6. cytokininy i auksyny działają na zarodek
7. wzrost zarodka
Etylen – produkowany przez rośliny nienasycony węglowodór CH2 =CH2 , bardzo aktywny gaz – wpływa na procesy fizjologiczne.
Etylen pozostaje w ścisłym związku z auksynami – auksyny uaktywniają produkcję etylenu natomiast etylen hamuje produkcję auksyn.
Etylen przyspiesza dojrzewanie nasion i owoców oraz powoduje odrzucanie liści.
Typowym przykładem działania etylenu jest barklaja , która po zakwitnięciu i wydaniu pełnowartościowych nasion odrzuca liście a bulwa zazwyczaj ginie.
W przypadku tej rośliny jedynym sposobem na utrzymanie jej przy życiu jest odcinanie pojawiających się pędów kwiatowych i wymuszenie rozmnażania się przez podział kłącza.
Etylenu w przypadku roślin wodnych nie stosuje się, ponieważ należałoby używać go w formie gazowej lub środków rozpuszczanych w wodzie wprost w akwarium, ponadto trudno byłoby znaleźć korzyści ze stosowania etylenu w akwarystyce.

   różne formy kolorystyczne roślin to skomplikowany proces fizykochemiczny.