Как работает этилен: от биохимии до практики
Этилен — единственный фитогормон в газообразной форме. В отличие от ауксинов, цитокининов и гиббереллинов, которые действуют локально, этилен способен свободно распространяться по тканям и даже влиять на соседние растения. Это делает его ключевым регулятором цветения, завязывания, созревания и старения культур.
Биохимия и механизм действия: синтез этилена начинается из аминокислоты метионин. На пути образуются промежуточные соединения — S-аденозилметионин (SAM) и 1-аминоциклопропанкарбоновая кислота (ACC), уровень которой строго регулируется. Этилен связывается с рецепторами (например, ETR1, ERS1), расположенными в мембранах клеток. Без этилена рецепторы «включены» и блокируют каскад реакций. Когда же молекула этилена занимает рецептор, он выключается, и запускается цепочка сигналов, активирующая гены:
- синтез ферментов (например, полигалактуроназы), которые разрушают пектин и делают ткани мягче;
- распад хлорофилла и образование каротиноидов, придающих плодам красный или оранжевый цвет;
- выработка летучих соединений, отвечающих за аромат и вкус спелого плода.
Важно: именно газообразная природа этилена делает его уникальным инструментом агронома. С его помощью регулируют созревание плодов, дефолиацию (например, хлопчатника), а также сроки уборки урожая.
Исторический факт: уже в XIX веке заметили, что газовый свет вызывает преждевременное опадение листьев. В 1930-х этилен признали природным фитогормоном, а настоящий прорыв произошёл в 1960-х с появлением этефона (2-хлорэтилфосфоновой кислоты) — жидкого соединения, которое в растении выделяет этилен. Это сделало возможным массовое применение этиленовых регуляторов роста в садоводстве и овощеводстве.
Действующие вещества этиленовых регуляторов
- Этефон (2-хлорэтилфосфоновая кислота): основной действующий компонент в большинстве препаратов. В тканях растений он быстро гидролизуется с выделением этилена.
✔ Применяется для ускорения созревания томатов, яблок, груш и цитрусовых: обработка за 7–10 дней до уборки обеспечивает одновременное покраснение плодов и сокращает затраты на сбор.
✔ Используется для дефолиации хлопчатника, облегчая механизированную уборку и повышая качество волокна.
✔ На ананасовых плантациях этефон синхронизирует цветение, позволяя управлять сроками выхода продукции на рынок. - Этилен (газ): применяется в промышленных условиях в газовых камерах для дозаривания бананов, томатов, киви, манго и цитрусовых. Такой метод позволяет собирать плоды зелёными (устойчивыми к транспортировке), а доводить их до товарного состояния — непосредственно перед продажей.
- Пропиныл и аналоги этилена: вещества с этиленоподобным действием, которые используют для тонкой настройки процессов цветения и опадения листьев, в том числе у декоративных культур.
Где этилен особенно полезен
- Зерновые: ускорение созревания и облегчение уборки. В рисе и пшенице этиленовые препараты помогают синхронизировать сушку и повысить равномерность уборки.
- Технические культуры: дефолиация хлопчатника для механизированного сбора и получения более чистого волокна.
- Овощи и фрукты: дозаривание томатов, бананов, яблок, груш и цитрусовых. Контролируемое применение позволяет выходить на рынок в оптимальные сроки и снижать потери при транспортировке.
- Ягодники: этилен помогает управлять сроками созревания и проводить синхронизированную уборку, снижая потери при переработке.
- Цветочные культуры: этилен стимулирует цветение у ананаса, а также ускоряет старение и опадение лепестков у декоративных растений — приём, который используют для контроля цветочных фаз в тепличном производстве.
Сравнение этилена с другими гормонами
- Этилен и ауксины: оба гормона участвуют в опадении листьев и плодов, но их роли разные. Ауксины контролируют корнеобразование и апикальное доминирование, а этилен — ключевой «триггер» абсциссии. В высоких концентрациях ауксины могут стимулировать синтез этилена, создавая эффект самоподдерживающегося сброса листвы или урожая.
- Этилен и гиббереллины: гиббереллины стимулируют удлинение побегов и деление клеток, в то время как этилен может тормозить рост, переключая ресурсы на процессы созревания и старения. Этот баланс особенно заметен в полевых культурах: в условиях стресса этилен помогает завершить цикл, тогда как гиббереллины поддерживали бы дальнейший рост.
- Этилен и цитокинины: это два антагониста в вопросе старения. Цитокинины задерживают сенесценцию, сохраняя листья зелёными и фотосинтетически активными, а этилен — напротив, ускоряет старение. Их соотношение определяет, сколько времени культура остаётся в фазе активной вегетации.
Пример из практики: у томата именно этилен запускает покраснение плодов. Даже если биохимическое созревание уже прошло, без этого гормона урожай остался бы зелёным и непригодным для рынка.
Схемы применения и примеры
- Томат: для ускорения созревания и выравнивания партии урожая применяют этефон — например, препарат Дозреватель, ВР (0,35 л/га) или Эсфон, ВР (0,5–1 л/га). Опрыскивание проводят за 10–14 дней до уборки, при созревании 5–30 % плодов. Это обеспечивает одновременное покраснение и облегчает сбор.
- Зерновые (пшеница, ячмень, рожь, тритикале): этефон используется не только для ускорения созревания, но и для повышения устойчивости к полеганию. Пример — Хэфк, ВР (0,5–1 л/га). Обработку проводят в конце выхода в трубку, расход рабочей жидкости — около 300 л/га.
- Яблоня: этиленовые препараты помогают управлять как завязываемостью, так и окраской плодов. Варианты применения:
- Эсфон, ВР — снижение завязи (0,1–0,2 л/га) или ускорение созревания (0,3–0,5 л/га) с обработкой за 2–3 недели до сбора.
- Смартфреш Протабс, Профреш, Фитомаг и др. — 1-МЦП для послеуборочной обработки в камерах хранения, чтобы продлить лёжкость и сохранить плотность плодов.
- Лук репчатый: этефон (Хэфк, ВР, 3–4,5 л/га) вносится за 21 день до уборки. Он снижает прорастание при хранении и повышает устойчивость к болезням.
- Хлопчатник: классическая схема — дефолиация этефоном перед механизированной уборкой. Это позволяет убрать урожай чистым, без примесей листьев.
- Ананас: этефон индуцирует цветение, позволяя синхронизировать урожай на больших плантациях.
Выводы
Этиленовые регуляторы роста — это не просто «ускорители» созревания. Это тонкий инструмент управления финальными стадиями жизненного цикла растений: от синхронизации плодов и регулирования старения до оптимизации сроков уборки. В отличие от стимуляторов роста, они помогают «завершить цикл» культуры, снизить потери и затраты на уборку, а также повысить товарное качество продукции.
Для практикующего агронома понимание баланса этилена с другими фитогормонами — ключ к эффективному управлению урожаем. Применение должно основываться не только на регламентах, но и на учёте биологических особенностей культуры и условий сезона.
Хотите больше практических рекомендаций? Ознакомьтесь с каталогом регуляторов роста, где собраны зарегистрированные препараты с нормами применения и сроками обработки.
Новые горизонты: инновации и будущие направления
Наука о регуляторах роста не стоит на месте. Современные исследования этиленового сигналинга открывают новые возможности:
- Ингибиторы этиленовых рецепторов: наиболее известный пример — 1-метилциклопропен (1-MCP). Он необратимо связывается с рецепторами этилена (ETR1), блокируя его действие и замедляя процессы старения. Препараты на основе 1-MCP (Смартфреш, Профреш, Фитомаг) уже активно применяются для продления хранения яблок, груш и других культур.
- Генная инженерия: с помощью молекулярных технологий создаются сорта с пониженным синтезом этилена или изменённой чувствительностью к нему. Это позволяет получать томаты, огурцы и дыни с более долгим сроком хранения без потери качества.
- Использование микроорганизмов: перспективное направление связано с бактериями, вырабатывающими фермент ACC-дезаминазу, разрушающий предшественник этилена (ACC). Внесение таких микроорганизмов в почву снижает уровень этилена в корневой зоне, уменьшая стресс у растений и стимулируя развитие корневой системы. Этот метод уже рассматривается как инструмент органического земледелия.
