Природные и синтетические регуляторы роста и развития растений

Все природные и синтетические соединения, участвующие в регуляции процессов роста и развития растений, могут быть объединены под общим названием регуляторы роста и развития — фиторегуляторы. Таким образом, понятие «фиторегулятор» шире, чем понятие «фитогормон». Фиторегуляторы можно классифицировать по способу получения на природные и синтетические. Первые получают из природных объектов (растения, микроорганизмы и др.), вторые синтезируют химическим путем.

Получение фиторегуляторов из природных объектов представляет большой интерес, поскольку получаемые вещества, как правило, экологически безопасны. Так, в Институте Генетики Молдовы из различных растительных объектов (томат и др.) выделено около 100 новых соединений стероидной природы, обладающих широким спектром биологической активности (молдстим, павстим, экостим и др.) Основной характер действия — повышение урожайности зерновых, овощных и технических культур, устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды, грибным и вирусным заболеваниям. В Институте биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины создан ряд фиторегуляторов из природных объектов, многие их которых рекомендованы в Беларуси. Так, например, Эмистим С — продукт жизнедеятельности эпифитных грибов, выделенных из корневой системы облепихи или женьшеня на искусственной питательной среде. Включает комплекс фитогормонов ауксиновой, цитокининовой природы, аминокислот, углеводов, жирных кислот, микроэлементов. Механизм действия регулятора основан на активизации белоксинтезирующей системы. Используется для повышения прорастания семян, повышения урожая и качества продукции на пшенице озимой, ячмене яровом и озимом, свекле сахарной, льне-долгунце, картофеле.

В этом же институте создан ряд препаратов на основе композиции природных и синтетических регуляторов роста (агростимулин, бетастимулин, потейтин, ивин, люцис), рекомендованных в Беларуси на различных культурах.

В Институте проблем использования природных ресурсов и экологии НАН Беларуси на основе торфяного сырья разработана технология и освоено промышленное производство гуминовых препаратов «Гидрогумата» и «Оксигумата», обладающих рост стимулирующим и защитным действием. Гидрогумат обеспечивает повышение устойчивости к болезням и повышение урожая пшеницы озимой, тритикале, ячменя ярового, кукурузы, ржи озимой, картофеля, гороха, капусты, огурцов, томатов, перцев, бобов; оксигумат обладает аналогичным действием на зерновых культурах, картофеле, огурцах, томатах. Институтом разработан ряд препаратов комплексной природы (мальтамин, оксидат торфа, феномелан). Гидрогумат входит в состав препаратов Сейбит (Сейбит П и Сейбит В1), применяемых на ржи, озимых тритикале, ячмене, яровом овсе, картофеле для повышения урожая.

Химический синтез некоторых регуляторов роста достаточно сложен, и для их получения используются микроорганизмы (фитопатогены, клубеньковые бактерии, микоризные грибы и др.). Такой способностью обладают прежде всего микроорганизмы, находящиеся в контакте с растением. По-видимому, эволюция этих микроорганизмов шла по пути приспособления к растению и взаимодействия с ним (паразитизм, симбиоз и др.). Функциональной роли в жизни бактерий гормоны не играют, но синтез гормонов необходим микроорганизмам для воздействия на растения.

К числу регуляторов роста, которые могут синтезироваться микроорганизмами, относятся ауксины (ИУК), вырабатываемые азотобактером; гиббереллины, выделяемые из грибов Fusarium moniliforme u Gibberella fujikuroi. Для промышленного получения гиббереллина используют гриб Fusarium. Фитопатогенный гриб Fusicoccum amygdali используется для синтеза фузикокцина.

Кроме природных, в биотехнологии и растениеводстве широко применяются синтетические регуляторы роста: аналоги и антагонисты известных групп фитогормонов (ауксинов, цитокининов, гиббереллинов, брассиностероидов, этилена, абсцизовой кислоты).

Ряд синтетических аналогов ауксинов используется для повышения корнеобразования: индолил 3-уксусная кислота (ИУК), индолил-3 -масляная кислота (ИМК), б-нафтилуксусная кислота (НУК). Их применяют как в культуре in vitro при микроразмножении, так и при традиционном производстве посадочного материала плодовых и ягодных растений на основе размножения зелеными или одревесневшими черенками. Возможны три варианта использования ауксинов для укоренения:. Обмакивание в порошок, содержащий ауксин в смеси с фунгицидом и тальком, кратковременная обработка конца черенка спиртовым раствором препарата и длительное замачивание в водном растворе (12−24 часа).

К аналогам ауксинов относятся фенилпроизводные: 2,4 — дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4- Д); 4-хлорфеноксиуксусная кислота (4-Х); 2,4,5 — трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5-Т).Эти вещества обладают высокой активностью, вызывают каллусогенез в культуре in vitro, а в растениеводстве применяются как гербициды.

К антиауксинам может быть отнесена 2,3,5 — трийодбензойная кислота (ТИБК), снимающая эффект апикального доминирования и обеспечивающая увеличение числа продуктивных побегов.

К числу синтетических цитокининов относятся кинетин, 6-бензилами-нопурин. Основное их назначение — использование в культуре in vitro для активизации деления клеток и процесса регенерации, а также снятия эффекта апикального доминирования и увеличения коэффициента размножения при клональном микроразмножении растений.

Гиббереллины получают путем микробиологического синтеза из патогенного гриба Gibberella fujicuroi. Они аналогичны гиббереллинам растений. В биотехнологии чаще используют гибберелловую кислоту ГА₃ для удлинения стебля микрорастений при клональном микроразмножении. В растениеводстве часто применяют гибберсиб (натриевые соли гиббереллиновых кислот) для повышения урожая и качества продукции у картофеля, гороха, фасоли, люцерны, лука репчатого, капусты, огурцов и томатов. У томатов гибберсиб стимулирует образование завязей.

Среди брассиностероидов наибольшее практическое распространение получил синтезированный в Институте биоорганической химии НАН Беларуси эпибрассинолид (название препарата Эпин), рекомендованный в республике на ряде полевых, овощных и декоративных растений.

Среди производных этилена практическое применение нашла 2- хлорэтилфосфоновая кислота (2-ХЭФК, этефон), способная распадаться с выделением этилена. В республике на основе этефона рекомендован серон, применяемый как ретардант для предотвращения полегания и повышения урожая озимой пшеницы и ярового ячменя. Полный список регуляторов роста и микробиологических препаратов, разрешенных для применения в Республике Беларусь годы, приведен в приложении.