Этилен. В 1901 году Д. Нелюбов обнаружил влияние этилена на рост растений. В ничтожно малых концентрациях этот газ оказывал на растения тройную реакцию: тормозил растяжения, способствовал утолщению, и изменял горизонтальную ориентацию. Позже было показано, что этилен ускоряет созревание плодов. Наконец в 1934 году Р. Гейн доказал, что сами растения способны синтезировать этилен.
Лечение ДЦП без лекарствЭтилен (СН2=СН2) — бесцветный газ со слабым эфирным запахом. Это единственный газообразный регулятор роста растений, с 60-х годов его стали относить к разряду фитогормонов. В очень низких концентрациях, порядка 0,001 — 0,1 мкл/л, он способен тормозить и изменять характер роста растений, ускорять созревание плодов. Этилен синтезируется в бактериях, грибах, низших и высших растениях, причем в больших количествах. Далеко не все организмы способны к синтезу этилена. Так, из исследованных 228 видов микроскопических грибов лишь 25% выделяют этилен. Организмы контролируют скорость синтеза этилена. Тем самым регулируется его концентрация, кроме того избыток этилена может свободно диффундировать в окружающую среду. Скорость образования этилена различна у разных органов. Образование этилена возрастает при старении и опадении листьев и плодов. Оно тормозится недостатком кислорода (у всех сельскохозяйственных растений, кроме риса) и может регулироваться светом и температурой. Влияет на синтез этилена и уровень СО2. Причем у разных растений углекислый газ может как стимулировать, так и угнетать образование этилена.
Ряд соединений оказывает на растения сходное влияние, но уступают ему в эффективности. Синтетические аналоги этилена по биологической эффективности образуют следующий ряд:
этилен> пропилен >винилхлорид > СО > винилфторид >
> ацителен > аллен > метилацителен > 1-бутен.
Для использования в сельском хозяйстве удобны соединения, которые освобождают связанный этилен. Наиболее активен в этом отношении этрел (этефон, 2-хлорэтилфосфониевая кислота). Этрел не связывается в тканях растений прочно, его можно извлечь отмыванием. Он успешно используется для ускорения созревания плодов, дефолиации , ускорения вытекания латекса у каучуконосов, ускорения цветения ряда растений, увеличения количества женских цветков у огурцов, образования клубней у картофеля и т.д.
Существуют соединения, которые, напротив, нарушают синтез этилена в тканях растений. Например, азотнокислое серебро, пропилгаллат, ризобитоксин и др.
Этилен характеризуется широким спектром действия на растения. Он вызывает остановку клеточного деления, что обусловлено снижением синтеза ДНК в делящихся клетках. Этилен также тормозит удлинение проростков и останавливает процессы роста у листьев. Он действует начиная с концентрации 0,01 мкл/л. Угнетение деления и роста под влиянием этилена прекращается в присутствии СО2. Для проявления эффекта углекислого газа требуется присутствие 10% СО2 при концентрации этилена 1 мкл/л (Полевой, 1982).
Этилен значительно активизирует образование корневых волосков. Кроме того в его присутствии инициируется корнеобразование на стеблях и листьях. Для этого требуется обработка 10 мкл/л этилена в течение 1 — 3 дней.
Еще одним эффектом этилена является его влияние на цветение растений. Особенно широко используется это его свойство для ускорения цветения растений семейства бромелиевых (Bromeliaceae), к которым относятся ананасы, манго и др. Для активации цветения проводят 6-часовую обработку этиленом (1600 мкл/л).
Широко используется в практике сельского хозяйства и способность этилена вызывать преимущественное образование женских цветков у тыквенных (Cucurbitaceae), молочайных (Euforbiaceae), коноплевых (Cannabinaceae). Окуривание растений огурцов дымом применяется испокон веков именно в этих целях, так как СО оказывает сходный с этиленом эффект.
Этилен блокирует транспорт ауксина в растении, в результате развиваются такие процессы, как опадение листьев, цветков и плодов, старение органов. Ускорение созревания плодов — один из самых известных эффектов этилена. Причем, при старении организма увеличивается не только количество этилена, образуемое плодами, но и возрастает чувствительность к этилену. У разных видов растений влияние этилена на ускорение созревания протекает по-разному. У яблок синтез этилена, вероятно, блокируется каким-то продуктом, вырабатываемым родительским деревом. Однако при снятии плодов с дерева ингибитор исчезает и скорость образования этилена возрастает. У бананов в незрелых плодах может присутствовать довольно высокая концентрация этилена, но плоды не проявляют чувствительности к нему. При созревании чувствительность возрастает. У томатов, дынь образование этилена, созревание и старение примерно совпадают по времени, но когда растение достигает физиологически критического возраста синтез этилена резко возрастает.
Таким образом, этилен иногда рассматривают как гормон старения. Очень характерный эффект этилена — пожелтение листьев. Обусловлено это распадом хлорофилла и снижением количества белка в присутствии этилена в стареющих листьях. В стрессовых ситуациях растительный организм также вырабатывает этилен в повышенных количествах. Одна из функций стрессового этилена — ускорение опадания поврежденных органов. Тем самым этилен выполняет роль адаптивного (приспособительного) фактора.
Применение этилена и этрела. Этилен используют для ускорения созревания овощей и фруктов, прореживания цветков, ускорения опадения плодов и листьев. Применяют его и для регулирования процесса дифференциации пола у некоторых овощных культур.
Использование этилена для ускорения созревания плодов. В северных районах страны за короткий вегетационный период у многих культур плоды не успевают вызревать до полной зрелости. Народное средство, ускоряющее процесс созревания, — окуривание дымом. Действующее начало в дыме — окись углерода и этилен. Еще в 20-х годах нашего столетия этилен был испытан в качестве вещества, ускоряющего созревание. Его ценность в том, что это естественный фактор созревания, ведь растения сами на стадии созревания плодов продуцируют этилен. Закончившие рост, но еще зеленые плоды, помещали в герметические камеры при температуре 20 — 22оС. В эти камеры периодически подается этилен из расчета 0,2 — 1 литр на 1 м3. Конкретное количество этилена зависит от вида плодов. В этих условиях помидоры созревают за 5 — 6 суток (вместо 10 — 12), лимоны и апельсины — за 4 — 5 суток (вместо 20 — 25). Недостаток этилена — его летучесть. Использование этрела позволяет избежать неудобства, связанные с применением этилена. Недозрелые плоды помещают на 0,5 — 10 минут в раствор этрела (0,25 — 4 г/л), затем плоды выдерживают несколько дней в теплом помещении. Этрел, попадая в растительные ткани, высвобождает связанный этилен, и в результате получается такой же эффект, как и при обработке плодов в камере с этиленом. Можно опрыскивать раствором этрела плоды и прямо на деревьях — это также сопровождается ускорением созревания. Концентрация этрела в растворе для опрыскивания 0,25 — 0,5 г/л. Опрыскивание проводят примерно за 2 недели до начала уборки. Еще в большей степени ускоряет созревание добавка к этрелу препарата 1-НУК.
Использование этрела для регулирования плодоношения и при уборке урожая. В повышенных концентрациях этрел вызывает опадение цветков и завязей, и это его свойство используются для регулирования плодоношения. Концентрация этрела для этих целей — 0,2 — 2 г/л. Время обработки — середина цветения.
Используют этрел и для облегчения условий механизированной уборки плодов и ягод. Это свойство этрела основано на способности этилена ускорять образование отделительного слоя в плодоножке. За 5 — 14 дней до уборки обрабатывают деревья этрелом, в результате более чем вдвое уменьшаются усилия, затрачиваемые на вибрацию стволов. К тому же этрел, как уже говорилось, ускоряет созревание и улучшает качество плодов и ягод.
Применяют этрел и для обработки хлопчатника с целью его дефолиации (обезлиствливания), что также существенно облегчает машинный сбор хлопка. Одновременнно ускоряется дозревание и раскрывание коробочек. Этот мягкий способ дефолиации применяют и других случаях, когда необходимо избавиться от листвы: перед укрытием кустов на зиму, для длительной транспортировки саженцев древесных и кустарниковых пород и т.д.
Использование этрела для воздействия на дифференциацию пола. Для повышения урожая огурцов в теплицах издавна применяют окуривание дымом. Этот прием резко повышает количество женских цветков на растениях. Обработка этрелом позволяет проводить этот прием не только в теплицах, но и в открытом грунте. Опрыскивание растений раствором этрела (125 — 500 мг/л) в фазу 1 — 5 листьев может привести к образованию только женских цветков. Это значительно повышает урожайность, отпадает необходимость удаления мужских цветков вручную, появляется возможность машинной уборки.
