Гормоны растений. Кинетин

Здравствуйте! С вами Сергей, и мы продолжаем наш разговор о гормонах растений. В начале хочу напомнить, что на нашем сайте есть большой раздел, посвящённый гормонам растений. Раздел этот пополняемый, в нём мы продолжаем собирать самую полную библиотеку по гормонам растений в русскоязычном сегменте Интернета.

Сегодня предлагаю разобрать очередной фитогормон из группы цитокининов под названием кинетин. Цитокинины — это большая группа фитогормонов, отвечающая за рост и развитие растений, деление клеток, рост корней, цветение и плодоношение. Цитокинины можно отнести к группе стимулирующих фитогормонов. Но ради справедливости стоит отметить, что эта группа веществ также помогает переживать растениям неблагоприятные периоды.

• Химическая формула — C₁₀H₉N₅О.
• Молярная масса — 225,20 г/моль.
• Температура плавления — 270 градусов Цельсия.
• Температура кипения — 363 градуса Цельсия.
• Синонимы: N6-furfuryladenine, 6-Furfurylaminopurine, 6-(Furan-2-ylmethylamino)purine, Furacin, 6-(2-Furfurylamino)purine, N6-(2-Furan-2-ylmethyl)adenine, Furfuryladenine, 6-фурфуриламинопурин.
• Коммерческие препараты — Kinetin (кинетин), Kinetinol (кинетинол), Plantonin (плантонин), Kinetar (кинетар), Florakin (флоракин).
• Растворимость — кинетин хорошо растворим в воде, метаноле, этаноле. Плохо растворим в эфирах и хлороформе.
• Условия хранения — до трёх лет в герметично закрытой таре. Хранить кинетин нужно в тёмном сухом месте. При воздействии солнечного света кинетин со временем разрушается и становится непригодным для использования.
• Токсичность — низкая. Кинетин относится к малоопасным веществам.

Кинетин — довольно известный и распространённый гормон. Он является естественным гормоном растений. Это значит, что его выработка происходит непосредственно внутри самого растения. Как большинство цитокининов, кинетин обладает сильными стимулирующими функциями, и его влияние на растения сложно переоценить.

Кинетин был открыт в 1955 году группой американских учёных во главе с физиологом Фолке К. Скугом. Скуг родился в 1906 году в Швеции. Всю жизнь учёный посвятил изучению растений. И помимо открытия кинетина он внёс существенный вклад в исследование свойств растительных фитохромов, а также в разработку технологии микроклонального размножения растений. Кстати, именем этого учёного называется одна из самых известных питательных сред, предназначенных для клонирования растений, — среда Мурасиге — Скуга.

Изначально кинетин синтезировали из молока кокосовых орехов. Название фитогормона происходит от греческого слова kínisi, что в переводе означает «движение». Это слово, собственно, и отражает влияние кинетина на растения, связанное с активным делением клеток и ростом. Кинетин был первым открытым природным цитокинином. Именно с его открытия и начинается активное исследование группы этих веществ.

Сегодня кинетин получают разными способами. Основных методов два: это химический синтез и биотехнологический синтез. Химический синтез кинетина — довольно сложный и многоступенчатый процесс, требующий специальных знаний и оборудования. Одним из наиболее распространённых способов получения кинетина химическим путём является химическая реакция конденсации изоамилового спирта и гуанидина. Для протекания реакции требуется катализатор — обычно это гидроксид натрия или калия. Но куда интереснее биохимический синтез кинетина. В его основе лежит использование микроорганизмов, способных синтезировать кинетин. Обычно для синтеза кинетина используют специальный вид дрожжевых грибов. Полученный в процессе их жизни кинетин в дальнейшем изолируется и очищается. Такой способ получения кинетина является менее затратным и более экологичным в сравнении с полностью химическим синтезом.

Кинетин — довольно хорошо изученный фитогормон, ведь открыли его одним из первых, и он широко используется в современном сельском хозяйстве. Как и большинство фитогормонов, кинетин обладает комплексным действием на растения. Перечислю основные свойства кинетина:

• Стимулирование деления клеток. Как и все цитокинины, кинетин ускоряет деление клеток. Это очень хорошо влияет на развитие растения и в итоге на его урожай. При обработке растения кинетином, его клетки начинают ускоренно делиться. Самих клеток становится больше, это стимулирует развитие всех органов растения, увеличивает его продуктивность. Растения быстро набирают зелёную массу, аккумулируют больше полезных веществ. Обработка растений кинетином помогает последним восстанавливать повреждённые ткани. Полезно это может быть после пересадок, сильных обрезок или воздействия других неблагоприятных для растения факторов, например заморозков, затоплений, засухи. Интересно, что кинетин воздействует на все клетки растения, в том числе и клетки плодов, тем самым увеличивая как скорость их роста, так и массу последних.
• Стимулирование прорастания семян. Это, пожалуй, одно из главных свойств кинетина. Кинетин способен выводить семена из состояния покоя и стимулировать их прорастание. Замачивание семян в растворе кинетина приводит к их дружному и массовому прорастанию. Действие кинетина основано на подавлении действия других фитогормонов — ретардантов, например абсцизовой кислоты, которая, в отличие от кинетина, наоборот, отвечает за покой семян. Выше я писал о стимулировании кинетином деления клеток растения. Это справедливо и для эмбрионов растений. После обработки семян кинетином клетки зародыша начинают активно делиться, и рост молодого растения существенно ускоряется.
• Стимулирование роста корней. Кинетин способствует ускорению роста корней и усилению их ветвления. Кроме того, кинетин влияет на растяжение клеток растения, делая их более эластичными. Этот факт в совокупности с увеличением клеток корней сильно влияет на длину корней, количество ветвлений на них и на количество корневых волосков. За счёт увеличения корневого объёма у растения улучшается питание, и его рост активизируется.
• Улучшение корневого питания растений. Это свойство кинетина тоже вытекает из стимулирования клеточного деления. Корней у растения просто становится больше, за счёт этого растение может более эффективно усваивать питательные вещества из грунта или питательного раствора, если речь идёт про гидропонное выращивание растений. Но на улучшение корневого питания влияет не только увеличение объёма корней. Кинетин воздействует на клеточные мембраны растений и усиливает процессы поглощения питательных веществ из субстрата. Также кинетин улучшает усвоение питательных веществ всеми органами растения. Этот процесс называется энзиматической реакцией. В ходе этой реакции усиливается пропускная способность мембран, а также вырабатываются ферменты, которые переводят полученные из грунта микро- и макроэлементы в усваиваемую для растения форму.
• Стимулирование цветения. Кинетин, как и другие цитокинины, регулирует довольно большое количество процессов, протекающих в растении. Он влияет на выработку и усвоение растением других гормонов — ауксинов и цитокининов. Кинетин способен регулировать их баланс в растении, стимулируя процесс цветения. Кроме того, кинетин отвечает за транспорт питательных веществ и сахаров, тем самым обеспечивая энергию, необходимую для цветения растений. В растениях кинетин влияет непосредственно на экспрессию генов. Экспрессия генов — это процесс, при котором запускается синтез специфических белков и молекул других веществ, необходимых для роста и развития специфических клеток растения, а также регулирования процессов его роста. Так, кинетин активирует целевые гены, которые играют ключевую роль в начале процесса цветения. И сегодня учёные даже знают, что это за гены. Речь идёт о генах LFY (LEAFY) и AP1 (APETALA1). Конечно, за процесс цветения отвечают и другие гены. Но эти два гена играют в нём ключевую роль. После обработки растения кинетином начинается активация роста бутонов. Также начинают усиленно выделяться флавоноиды, каратиноиды и другие вещества, отвечающие за окраску и запах цветков растений.
• Стимулирование роста боковых побегов. Кинетин влияет на апикальное доминирование в растениях. Апикальное доминирование — это процесс, при котором активно растёт основной, главный побег растения, а рост боковых почек подавляется. Кинетин снижает апикальное доминирование и, наоборот, стимулирует деление клеток в боковых побегах и стимулирует их рост. Благодаря кинетину растение становится более пышным и ветвистым. Это в итоге приводит к увеличению урожая растения или его красивому внешнему виду, если речь идёт про декоративные растения.
• Увеличение длины междоузлий. Кинетин растягивает клетки растений и увеличивает их количество, за счёт этого побеги растения тоже становятся длиннее. За счёт увеличения междоузлий растение становится выше и больше. Если применять кинетин на многолетних растениях в начале сезона, то они будут давать больший прирост молодых побегов. Но стоит учитывать, если вы хотите получать компактные формы растений, например декоративных или растений в стиле бонсай, кинетин применять не стоит.
• Усиление фотосинтетической активности и увеличение выработки хлорофилла. Как и другие цитокинины, кинетин делает процесс фотосинтеза более эффективным. Во-первых, увеличивается количество фотосинтезирующих клеток. После обработки растения кинетином увеличивается количество слоёв таких клеток, и растение может максимально эффективно использовать всю солнечную энергию, которая попадает на него. Помимо этого, кинетин регулирует выработку хлоропластов. Хлоропласты — это мембранные органеллы клетки растений. Именно в них содержится хлорофилл. И именно благодаря хлоропластам и хлорофиллу происходит преобразование углекислого газа, воды и солнечной энергии в питательные вещества, сахара и другие органические соединения, необходимые для жизни и развития растения. Кинетин стимулирует экспрессию генов, ответственных за весь процесс фотосинтеза. Исследования, проводимые учёными, говорят о том, что применение кинетина может увеличить фотосинтетическую способность пшеницы на 25–30%, только просьба не путать это значение с урожайностью, это разные понятия. Применение кинетина на томатах дало увеличение фотосинтеза на 15–25%, и это, в свою очередь, привело к увеличению урожая помидоров на 10%, согласитесь, весьма существенно. А вот на декоративных геранях фотосинтез увеличился на 30–40%, и растения герани, обработанные кинетином, выглядели здоровыми и сильными в сравнении с необработанными.
• Повышение общей устойчивости растений к стрессовым условиям. Кинетин усиливает иммунитет растения и повышает его устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. Причём неблагоприятные факторы могут быть разными — высокая или низкая температура, засуха или подтопление, засаливание почв или высокое содержание тяжёлых металлов в них, а также атаки паразитов. После обработки кинетином у растения начинается усиленная выработка антиоксидантов — аскорбиновой кислоты и глутатиона. Глутатион — это вещество, состоящее из трёх аминокислот: глицина, глутаминовой кислоты и цистеина. Глутатион — один из важнейших трипептидов антиоксидантов в организмах растений и животных. Антиоксиданты помогают нейтрализовать свободные радикалы, которые являются причиной повреждения клеток растения.
• Регулирование количества мужских и женских соцветий на однодомных растениях. У некоторых растений, например у кукурузы, пшеницы, бахчевых, вроде тыквы или огурца, винограда, на одном растении одновременно есть мужские и женские цветы. Мужские цветы существуют только для опыления. Чаще всего мужских цветов больше, чем женских, например, у огурца на каждый женский цветок может приходиться до 10, чаще всего пять-шесть мужских цветов. Применение кинетина до начала цветения может изменить эту пропорцию в сторону увеличения женских цветков. В природе отношение 1 к 5 или даже 1 к 10 является необходимостью. Если мужских цветков будет мало, то часть женских цветков рискует не опылиться. При контролируемом выращивании фермеры строго следят за процессом опыления. Что-то может опыляться вручную, что-то насекомыми. Изменение количества женских цветков, при условии их опыления, приводит к существенному увеличению урожая.
• Повышение содержания растворимых сахаров и аминокислот, улучшение качества плодов. Думаю, исходя из вышеизложенного, вполне очевидно, что кинетин существенно улучшает качество урожая. При правильном использовании кинетин активирует все функции и системы растения. Улучшение корневого питания, усиление фотосинтеза, стимулирование цветения, всё это способствует росту сильных и здоровых растений. А это залог больших и качественных урожаев.
• Использование в микроклональном размножении. Кинетин является одним из основных фитогормонов, который применяют в культуре тканей растений. Его способность заставлять клетки усиленно делиться используется микробиологами. Например, кинетин входит в состав самой известной питательной среды под названием Мурасиге — Скуга. Также он используется и в других питательных средах, например в среде Вайта, среде Шукурова, среде Мурамато и других.

Кинетин можно применять на всех стадиях роста растения, вплоть до плодообразования. В растворе кинетина замачивают семена, это даёт дружные и сильные всходы. Если растения полить кинетином спустя одну-две недели от всходов, то это будет стимулировать рост корней. Опрыскивание молодых растений приводит к бурному росту побегов, листьев и общей зелёной массы. Для стимулирования цветения и плодообразования растения тоже опрыскивают раствором кинетина.

Поскольку кинетин хорошо растворим в воде, готовить растворы с ним не составит труда. Обычно для каждой культуры приводится нужная дозировка и стадия, в которую следует проводить обработку. По большинству распространённых культур такую информацию не составит труда найти в Интернете. Если вы выращиваете редкие растения или не смогли найти нужных дозировок, начните с малых доз, например с 1–5 мг/л. Если нужного эффекта нет, увеличивайте дозировку. Для примера приведу в таблице данные по конкретным культурам, дозировке и стадии применения кинетина.

Как я писал выше, кинетин можно применять несколько раз в течение жизненного цикла растения, на каждой стадии роста растения, эффекты от кинетина будут меняться. Дозировки будут примерно одинаковыми, но такую информацию всегда необходимо проверять.

Кинетин считается довольно безопасным препаратом. В России у него четвёртый класс опасности для человека и животных (относительно безопасный препарат) и третий класс опасности для пчёл — малоопасный препарат. Так что использовать кинетин безопасно как для самих растений, так и для окружающей среды. Но всё же лучше не применять никакие фитогормоны как минимум за две-три недели до сбора урожая.

На этом о кинетине всё. Если у вас остались вопросы, задавайте их в комментариях. Всем больших урожаев!

ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ. ИМПОРТОЗАМЕЩАЕМ CLONEX

Читать