201856. lajstromszámú szabadalom • Növények növekedésének szabályozására és növekedési zavarainak megelőzésére szolgáló eljárás és készítmény
1 HU 201856 B 2 Megállapítottuk, hogy a fitokrómnak igen fontos szerepe van a növények genetikai függőségében, az éves fejlődési ritmusnak az adott helyen való megfelelő időzítésében. Közelebbről megfigyelhető volt, hogy a fitokróm és a bór együttes alkalmazásának van a legfontosabb szerepe az említett éves ritmus befolyásolásában. Tavasszal a növekedés kezdetéhez az első szükséges lépés a fitokróm aktiválása. A fitokróm megkezdi a növekedési szakasz hormonjainak termelését, amelyek az enzimekkel együtt a hőmérséklet emelkedésével egyidejűleg előidézik a növekedést, ősszel a téli nyugalmi szakaszba való átmenet utolsó lépése a fitokróm inaktiválása. A megfelelő változások szempontjából fontos, hogy a változás pillanatában a merisztéma sejtekben a fő tápanyagok és a nyomelemek a megfelelő arányban meglegyenek. A földet érő napsugarak vörös és infravörös sugárzásának hullámhossz szerinti megoszlása minden földrajzi szélességen és tengerszint feletti magasságon évszakonként eltérő. Tavasszal a sugárzási maximum a hosszabb hullámok felé, míg ősszel a rövidebbek felé tart. A fitokróm aktivitása és inaktivitása a megfigyelések szerint a következőktől függ: a fitokróm körülbelül 730 nm hullámhosszon aktiválódik és körülbelül 640 nm hullámhosszon inaktiválódik. Ezen túlmenően megfigyelhető volt, hogy a fitokróm aktiválódási-inaktiválódási reakcióját a bór katalizálja. A brómatom képes két elektront átadni a fitokróm molekulának, ily módon aktiválja azt. Inaktiválódáskor a fitokróm leadja ezeket az elektronokat. A réz, cink és a molibdén is befolyásolja ezeket a reakciókat. Az 1. ábrán egy úgynevezett H-óra látható, amelyet a feltaláló korábbi kutatásai alapján alkottunk meg (publikálta például All. Forstz. 1974.) és amely egy havas és fagyos talajú klímán élő tűlevelű fa éves növekedési folyamatát mutatja. Az óra kerületén az év hónapjait 1-12 számmal jelöltük. Emellett a kerületen látható három zár (21— 23) nyitása és három zár (24-26) csukása. A 21-23. jelű zárak nyitása: 21. A nappal hosszúságának a határa. 22. A törzs hőfokának a határa. 23. A levegő hőösszegének a határa. A 2^26. jelű zárak csukása: 24. Új rügyek képződése. 25. Felkészülés a nyugalmi időszakra. Az elöregedett tűlevelek lehullása. Az úgynevezett fél-termékek elraktározása. A víz eltávozik a sejtekből. A törzs hőfokának a határa zárja ezt a lépést. 26. Abszcizinsav zárja a harmadik zárat és leállítja a fehérjeszintézist. A fitokróm meggátolja a fotoszintézist. Az ábra közepén az éves ritmust befolyásoló nap látható. Hormon és enzim variációk láthatók egy külön körön, ahonnan az általuk továbbított utasítás a megfelelő növekedési körhöz jut. A részleges növekedés esetei, amelyek sejtképződés szempontjából a legfontosabbak, egy külön kiegészítő körön láthatók. A legkülső kör mutatja a föld fagyos állapotát, illetve a gyökémövekedés szakaszait. A fejlődés körfolyamatára és a fiatal fák növekedésére vonatkozólag a dolgok igen eltérőek, csakúgy, mint a nagy fák (5 m felett) növekedési folyamatára nézve is. Az óra mutatja például, hogy Finnországban a fák hogyan vannak felkészítve nagy mennyiségű sugárzás hasznosítására a hosszú nappalos tavaszi időszakban. Az őszt is hatékonyan hasznosítják. A zárak mutatják, hogy a fák megfelelően el vannak látva a túléléshez, még nehéz környezeti körülmények között is. A H-óra segítségével a fák életfunkciói könnyen megérthetők. A következő hivatkozási számok találhatók még az ábrán: 101. Fitokróm 102. Abszcizin-sav 103. Fagyott föld 104. Gibberellinek 105. Auxinok 106. Citokininek 107. Enzimek 108. Fotoszintézis 109. Vízfelvétel 110. Tápanyagfelvétel 111. Magassági növekedés 112. Vastagságnövekedés 113. Elért energiahasznosítás előnye 114. Gyökémövekedés A találmány azon a megfigyelésen alapul, hogy a H-óra A. pontjában a 725-730 nm-es vörös sugárzás a fitokrómot aktiválja és B. pontjában a fény 660 nm-re történő csökkenése inaktiválja azt. Az éves ritmus helyes időzítése létfontosságú a növények számára (lásd Silva Fennica 1986. 20. fejezet, 1. szám 9-22. oldal). A növekedés túl korai kezdete vagy túl késői befejezése a növényeket fagyveszélynek teszi ki. A növekedés túl kései kezdete vagy túl korai befejezése pedig a növekedési szakaszt túl röviddé teszi a túléléshez. Az erdei fák genotípusára ható különféle környezeti tényezők fontosságát már korábban elemeztük. Lásd: Huikari, Comm. Inst. For. Fenn. 64. 1. 1967. és például Comm. Inst. For. Fenn. 116. 1983. A légköri szennyeződések, különösen a kén és vegyületei pusztítják a fitokrómot, ily módon megzavarják az éves ritmus szabályozását, amivel a növényt különféle ártalmas hatásoknak teszik ki. Az így okozott kártétel megelőzhető oly módon, hogy a növénynek fitokrómot vagy annak szerkezeti alkotórészeit adunk. Szerkezeti alkotórészek alatt ez esetben elsősorban a fentebb bemutatott fitokróm molekula változatlanul maradó részét (amely nem volt szaggatott vonallal bekerítve) kell érteni. Az éves ritmus szabályozását oly módon biztosíthatjuk, hogy a növényeket érő infravörös sugárzás hullámhosszának maximumát tavasszal 730 nm fölött, ősszel pedig 640 nm alatt tartjuk. Ebben az esetben a növekedési periódust is meghosszabbíthatjuk, ha az egyéb körülmények ezt lehetővé teszik. A sugárzás felhasználásán alapuló eljárást a gyakorlatban csak üvegházi körülmények között alkalmazhatjuk. A fitokróm aktiválása vagy inaktiválása elérhető olyan oldat levelekre való permetezése útján is, amelyek megfelelő szűrő pigmentet tartalmaznak. A pigment segítségével a hullámhossz-megoszlást a kívánatosra módosíthatjuk. Természetesen a fenti módszerek együttesen is alkalmazhatók. Ezen túlmenően a fitokróm működését úgy is biztosíthatjuk, hogy a növények fitokrómot védő, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
