* на главную страницу *

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.

Этилен (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[1], 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 - 22^оС. 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.