Mechanizm sukcesu

Asahi SL – biostymulator o najszerzej

przebadanym mechanizmie działania

dr Arkadiusz Przybysz,
prof. dr hab. Helena Gawrońska

Biostymulatory to preparaty służące wzmacnianiu i stymulowaniu roślin. Pomagają one roślinom nie zmieniając otaczającego ich środowiska, nie usuwają czynnika stresowego ani nie zmieniają jego natężenia. Nie są także składnikami pokarmowymi. Ich działanie polega na usprawnieniu naturalnie występujących w roślinach mechanizmów łagodzących negatywne skutki niekorzystnych warunków, a w sytuacji, gdy te zbliżone są do optymalnych umożliwiają lepsze wykorzystanie potencjału genetycznego uprawianych odmian.

     Jednym z głównych problemów, z jakimi boryka się produkcja roślinna jest przeciwdziałanie niekorzystnym czynnikom środowiska, które znacząco obniżają wielkość i jakość plonu. Sytuacje, w których rośliny, w najważniejszych momentach uprawy, cierpią od wiosennych przymrozków, gradu lub suszy są coroczną bolączką rolników, w tym ogrodników. A wymienione zagrożenia to tylko przykłady najpopularniejszych stresów. Rośliny, jako organizmy osiadłe, wykształciły na drodze ewolucji mechanizmy, które przynajmniej częściowo pozwalają im przeciwdziałać niekorzystnym warunkom środowiska. Niestety negatywne skutki stresów często sprawiają, że naturalne reakcje obronne roślin mogą być niewystarczające, co w konsekwencji prowadzi do znacznego zmniejszenia plonu oraz obniżenia jego jakości. Dla producentów oznacza to poważne straty finansowe i aby ich praca była opłacalna zmuszeni są szukać nowych rozwiązań. Dlatego też coraz istotniejszą rolę w produkcji roślinnej odgrywać będzie grupa preparatów określanych mianem biostymulatorów roślinnych, a których zadaniem jest ochrona rośliny przed niekorzystnymi warunkami w trakcie uprawy.

Mechanizm działania Asahi – badania były niezbędne

    Mimo, iż biostymulatory stosowane są już od wielu lat, a ich skuteczność w praktyce potwierdzona została przez producentów i naukowców, to do niedawna zupełnie brakowało informacji na temat sposobu ich działania. Z tego powodu w Samodzielnym Zakładzie Przyrodniczych Podstaw Ogrodnictwa SGGW podjęta została próba wyjaśnienia mechanizmu działania najpopularniejszego obecnie biostymulatora, czyli Asahi SL (mieszanina trzech naturalnie występujących w roślinach nitrofenoli). Prace były i są realizowane przy finansowym wsparciu ze strony firm Asahi Chemical Mfg. Co. Ltd., Japonia oraz Arysta LifeScience Polska Sp. z o.o. Aby w pełni poznać specyfikę i możliwości preparatu badania przeprowadzono na każdym poziomie organizacji biologicznej rośliny, począwszy od łanu na polu, poprzez cechy morfologiczne pojedynczej rośliny oraz zachodzące w niej procesy fizjologiczne i biochemiczne, kończąc na zamianach w aktywności poszczególnych genów. Obiektem badań były rośliny rzodkiewnika pospolitego, rzepaku ozimego oraz szarłatu uprawiane zarówno w warunkach optymalnych dla ich prawidłowego wzrostu i rozwoju oraz w stresowych (susza, zasolenie, metale ciężki i przymrozki). Rośliny rzodkiewnika pospolitego i szarłatu uprawiane były w kontrolowanych warunkach kamer wzrostowych i szklarni, a rzepaku ozimego w warunkach polowych na polu doświadczalnym SGGW.



Wpływ Asahi na wzrost i rozwój roślin

    Wyniki uzyskane w większości doświadczeń pokazują, że Asahi SL, niezależnie od gatunku i warunków uprawy, pozytywnie wpływał na wzrost i przyspieszał rozwój roślin, szczególnie generatywny (fot. 1). Rośliny traktowane preparatem były nie tylko wyższe, ale wytwarzały również więcej rozgałęzień bocznych, na których było więcej łuszczyn z większą liczbą nasion. Biostymulator stymulował akumulację biomasy, a u rzepaku ozimego zwiększał ciężar nasion. Większa liczba nasion i ich większy ciężar musiały skutkować podwyższeniem plonu. Przyczyną zwiększonej biomasy i plonu była wyższa, po zastosowaniu Asahi SL, intensywność fotosyntezy. Zwiększoną intensywność tego procesu u roślin rzepaku ozimego notowano przez 54 dni od wykonania zabiegu (rys. 1), co jest nowym odkryciem, ponieważ według informacji producenta, korzystny efekt preparatu powinien utrzymywać się w roślinie do 2 tygodni. Stwierdzono także zwiększoną zawartość chlorofilu w liściach, a rośliny rzodkiewnika pospolitego miały ponadto większą całkowitą powierzchnią asymilacyjną liści. Podwyższoną zawartości chlorofilu obserwowano przede wszystkim w późniejszym okresie wegetacji, co w praktyce świadczy o opóźnieniu procesów starzenia. Zaznaczyć trzeba, że rejestrowane zmiany w wyżej wymienionych procesach zazwyczaj nie były spektakularne, często nieistotne statystycznie, a w pojedynczych eksperymentach notowano albo zupełny brak wpływu preparatu lub, co zdarzało się niezwykle rzadko, wpływ ten mógł być nawet nieznacznie negatywny. Mając jednak na uwadze fakt, że fotosynteza jest procesem ciągłym i zachodzi przez cały okres wegetacyjny w każdej części rośliny gdzie jest chlorofil, to oczywistym wyda się fakt, że nawet niewielki wzrost w jej intensywności ma ogromny wpływ na wielkość plonu.

Ochronna rola Asahi

     Rośliny, które traktowano Asahi SL bardzo dobrze radziły sobie w niekorzystnych warunkach, w tym z niedoborem wody w podłożu (fot. 2). Mimo wyższej transpiracji, czyli w praktyce utracie wody przez liście, jej względna zawartość w roślinach opryskanych preparatem nie zmieniała się w porównaniu z nietraktowanymi. Dzieje się tak dlatego, że biostymulator pozytywnie wpływa także na wzrost i rozwój korzeni, które po opryskaniu roślin stają się dłuższe i bardziej aktywne. Śmiało można więc stwierdzić, że preparat pomaga roślinom rosnących w warunkach suszy.
     Ochronne działanie Asahi SL nie ogranicza sie tylko do niedoboru wody w podłożu. Jego pozytywny wpływ odnotowano także w przypadku późnowiosennych przymrozków. Rzepak ozimy traktowany biostymulatorem w warunkach polowych w sezonie 2006/07 właściwie nie odczuł znacznego obniżenia temperatury w pierwszej połowie maja (nawet -5oC). Badania wykazały, że parametry charakteryzujące zdolności organizmu do obrony przed tego typu stresami u roślin opryskanych preparatem nie obniżyły się i znacznie przewyższały uzyskiwane w roślinnych kontrolnych (rys. 2). Informacja ta ma ogromne znaczenie praktyczne. Asahi SL ma szanse stać się nieocenionym orężem w walce z negatywnym wpływem niskiej temperatury i przyśpieszać regenerację roślin po okresie zimowym.
     Biostymulator łagodził także skutki stresu metali ciężkich u roślin rzodkiewnika pospolitego oraz podwyższonego zasolenia u roślin szarłatu, co obecnie może mieć mniejsze znaczenie dla producentów roślinnych, ale w przyszłości, wraz z wzrastającym zanieczyszczeniem środowiska, powinno odgrywać bardzo ważną role. Trzeba jednak wyraźnie zaznaczyć, że Asahi SL może uratować tylko w pełni funkcjonalne komórki. Jeżeli poziom stresu jest zbyt wysoki, lub preparat zastanie zastosowany zbyt późno, możemy nie uzyskać zadawalających rezultatów.



Wpływ Asahi na „aktywność” genów

     Cała informacja o tym, jak w danej chwili powinny funkcjonować wszystkie żywe organizmy zapisana jest w ich genach. Każda zmiana w intensywności procesów zachodzących w roślinie, także tych najważniejszych, jak fotosynteza czy wytwarzanie nasion, ma swoje podłoże i bezpośrednio zależy od poziomu ekspresji, czyli „aktywności”, odpowiedzialnych za nie genów. Ekspresja genu to skomplikowany proces, w którym informacja genetyczna zawarta w genie zostaje odczytana i przepisana na jego produkty, którymi mogą być np. białka. Efektem podwyższonej ekspresji genu jest więc zwiększona synteza związków, za które dany gen odpowiada.
     W SGGW sprawdzono czy, i jeśli tak, to w jakim stopniu Asahi SL wpływa na aktywność genów roślin rzodkiewnika pospolitego rosnących w warunkach optymalnych i stresu suszy. Badania zrealizowano z wykorzystaniem mikromacierzy, najnowocześniej obecnie technologii stosowanej w biologii molekularnej. W technologii tej na niewielkiej powierzchni (szkło lub tworzywo sztuczne), często mniejszej niż powierzchnia szkiełka mikroskopowego, znajduje się kilka kopii wszystkich genów danego organizmu (rys 3). Eksperyment mikromacierzowy, jako jedyny pozwala na jednoczesne prześledzenie oraz precyzyjne zarejestrowanie zmian w ekspresji wszystkich genów (nawet do kilkudziesięciu tysięcy). Zmiany te mogły zostać wywołane przez jakikolwiek czynnik zewnętrzny, np. suszę czy inny stres lub/i zastosowanie biostymulatora. Doświadczenia wykazały, że Asahi SL istotnie zmienia ekspresję bardzo wielu genów. Wśród genów, których ekspresja została zmieniona po traktowaniu roślin rzodkiewnika pospolitego biostymulatorem, ponad 90% to geny o podwyższonej ekspresji, czyli bardziej „aktywne”. Preparat, niezależnie od warunków uprawy, podwyższał ekspresję genów związanych z kluczowymi procesami zachodzącymi w roślinach (wzrost i rozwój, fotosynteza i transport asymilatów, hormony roślinne, kanały wodne czy mechanizmy obronne). Na wyraźne podkreślenie zasługuje także fakt, że zidentyfikowane funkcje genów o zmienionej ekspresji bardzo dobrze korespondują z przeprowadzonymi w tych samych doświadczeniach pomiarami wzrostu i rozwoju roślin oraz zachodzących w nich procesów fizjologicznych.
     W świetle przedstawionych powyżej wyników oraz dostępnych danych literaturowych jednoznacznie można stwierdzić, że biostymulator Asahi SL to preparat, który pozytywnie wpływa na większość badanych procesów oraz mierzonych parametrów, a najważniejszą przyczyną pozytywnego działania biostymulatora jest podwyższenie ekspresji wielu ważnych genów. Nieliczne wyjątki stanowiły sytuacje, kiedy preparat stosowany był w stężeniach za niskich, lub zbyt wysokich oraz gdy podczas uprawy (doświadczenia) nie wystąpiły (nie stosowano) czynniki stresujących. Pozytywny wpływ Asahi SL, w warunkach zbliżonych do optymalnych, wyraża się stymulacją badanych procesów życiowych, a w przypadku wystąpienia stresu wywołanego wiosennymi przymrozkami u rzepaku ozimego i suszy u rzodkiewnika pospolitego preparat pełni również rolę ochronną.

Fot. 1, 2 A. Przybysz.

Pobierz całość [PDF] Pobierz artykuł [PDF]