ŘÍZENÍ TVORBY VÝNOSU OBILNIN BRASSINOSTEROIDY

12.12.2001 | Odborné konference

Yielding of cereals controlled by brassinosteroides

Dana Hradecká1, Ludmila Staszková2,

Česká zemědělská univerzita v Praze, 1 Katedra rostlinné výroby,

2 Katedra chemie

Souhrn, klíčová slova

Příspěvek se zabývá hodnocením možnosti regulace tvorby výnosu obilnin steroidními rostlinnými hormony, brassinosteroidy. V letech 1997 - 2001 byla hodnocena postflorální aplikace přípravky, ve vztahu ke struktuře výnosu. Během vegetace jsme stanovovaly sušinu listovou plochu, fenologii. Pokusy probíhaly na pozemku ČZU Praha. K vzrůstu výnosů v jednotlivých ročnících docházelo v relaci s působením zákona regulace a kompenzace výnosových prvků (HTS, počet klásků, kvítků a zrn v klase). Během pěti let se výnos nesnížil. V roce 2001 jsme srovnali osm derivátů brassinosteroidů, jejichž účinnost závisí na chemické struktuře i charakteru ročníku. Energetické bilance fotosyntézy byla hodnocena metodou rychlé fluorescenční indukce (RFI).Aplikované látky optimalizovaly obsah chlorofylu a aktivitu enzymu glutamátkinázy.

Klíčová slova: Brassinosteroidy, výnos, energetická bilance fotosyntézy.

Summary, keywords

This contribution concerns prospective control of yield formative processes in cereals by native steroid plant hormones, brassinosteroids. In 1997 - 2001 years postfloral application preparations mentioned above was tested and changes of yield structure during vegetation and wheat grain yield in harvest time were evaluated as dry matter, leave area, macro and microphenology during the vegetation was accomplished at CAU Prague. Within 5-year period decreases of grain yield were not observed. Yield augmentation were in relation of law compensation and reduction of yield elements, (mass kernels /TKW/, grain number per ear caused by decreased reduction of spikelets, florets by treatment). Comparison 8 brassinosteroids in 2001 indicate differences related to chemical structure desirable some more examine. Energy balance was evaluated by the method of quick fluorescent induction (QFI). Preparations applied optimised chlorophyll content and the activity of enzyme glutamate kinase.

Keywords: Brassinosteroids, yield, photosynthesis, energy balance

Úvod

V pylu Brassica napus byly v roce 1979 nalezeny látky, pojmenované brassiny. Z přírodního materiálu bylo do dnešní doby izolováno několik desítek brassinosteroidů. Tyto látky jsou použitelné v zemědělství v rostlinné výrobě, zahradnictví, i při pěstování okrasných rostlin. Zkoumají se v řadě zemí, například v Japonsku, USA, Německu, Polsku, Rusku. V České republice se brassinosteroidy hlavně zabývají na UOCHB ČAV v Praze. Ve spolupráci s ČZU probíhá již pět let ověřovací polní pokus s vybranými brassinosteroidy. V roce 2001 se srovnávalo osm derivátů brassinosteroidů.

Literární přehled

Brassinosteroidy jsou nativní aktivní růstové regulátory. Nebývají řazeny k známým fytohormonům (auxin, giberelin, cytokinin, kyselina abscisová a etylen) pro vyšší koncentraci přítomnou buňkách, a druhově specifickou povahu, (Procházka a kol.1997), jindy se to nerozlišuje (Sakurai 1999). Ovlivňují morfogenezi, dlouživý růst a pomáhají rostlinám překonat stres (Kefeli 1990). V pokusech na ČZU v letech 1997 - 2001 jsme ověřovaly vliv postflorálního ošetření na růst, a tvorbu výnosu. V roce 2001 jsme se soustředily na energetickou bilanci fotosyntézy, ve snaze objasnit biochemické procesy tvorby výnosu.

Metody

Porost pšenice jarní byl založen osivem užitné hodnoty 98 %. Vzcházel rovnoměrně. V letech 1997 - 2000 byly porovnávány standardní brassinosteroidy 24-epibrassinolid a 4154 brassinosteroid. V roce. 2001 byly odzkoušeny další potenciálně perspektivní a to: 48911 A-Olefin, 4861-Sůl-LEV, 4812 BR, A-BOC-Gly 4868, BOC-Gly-CHOL-4872, a 4831 CYKLO-ANDRO. Látky se aplikovaly na počátku metání (1/3 - 1/2 klasu vymetána, výjimečně vymetané celé klasy). Produkčně ekologická hodnocení jsme dělaly dle Šestáka a Čatského (1966). Stanovení sušiny, listové plochy, počtu odnoží obsahu chlorofylu v mg/g, a stupnicí Kupermannové jsme hodnotily vývin jedinců. Jednorázově byla stanovena aktivita enzymu glutamátkinázy šest dní po aplikaci spektrofotometricky modifikací hydroxamátové metody podle Vašákové (1982). Energetická bilance fotosyntézy se stanovila rychlou fluorescenční indukcí (RFI) podle Nause a Matouškové (2000) přistrojem PEA P02003 software Winpea 32 fy Hansatech Instr. Ltd. Norfolk PE 32 1JL England.(45 % intenzita osvětlení, délka ozáření 1 sec). Změřená data byla zpracována podle strassera (2000).

Výsledky a diskuse

Maloparcelkové pokusy prokázaly, že brassinosteroidy, stimulují růst listové plochy oddalují její stárnutí. Ve vegetačním období podporují fotosyntézu a tím tvorbu sušiny. Při postflorální aplikaci zvyšují výnos průměru o 4-37% tím, že optimalizují hmotnost a počet zrn v klase (tab. 1).

Z derivátů brassinosteroidů byla výnosově nejlepší varianta A-BOC-Gly 4868, poté 4812 BR, 4154 BR, a 4831-Cyklo-andro. Látka 48911 A-Olefin snižovala výnos. Zvýšený počet zrn vykázaly: 4861-Sůl LEV, 24-epi, 4154BR a 4831 Cyklo-Andro. Jako aktivátory glutamátkinázy se projevily 4154 br (253 %), 4831 Cyklo-Andro (195 %), 48911 A-Olefin (154 %) a BOC-Gly-CHOL 4872 (145 %). Změny aktivity glutamátkinázy vedou k domněnce, že účinek látek souvisí s rychlostí, jakou jsou látky rostlinami přijaty a metabolizovány. 4861-sůl-LEV, 4812 BR, A-BOC GLY a 24-epi, byly spotřebovány zřejmě jinou rychlostí, než ostatní. Aktivita glutamátkinázy 6 dní po aplikaci je u nich snížena (Obr. 1), což může být i tím, že metodikou požadovaný termín odběru materiálu ke stanovení aktivity glutamátkinázy (katalyzující první reakci vzniku prolinu -antistresového regulans), nevyhovoval. Zvýšení aktivity glutamátkinázy některými brassinosteroidy potvrzuje i jejich antistresové působení v souladu s literaturou (SAIRAM 1994).

Tabulka 1 Vliv postflorální aplikace brassinosteroidů (Kontrola = 100%)

-	1997		1998		1999		2000		2001
-	24 epi- brassinolid	4154 brassinolid	24 epi- brassinolid	4154 brassinolid	24 epi- brassinolid	4154 brassinolid	24 epi- brassinolid	4154 brassinolid	24 epi- brassinolid	4154 brassinolid
Délka stébla (cm)	116,3	117,8	108,3	111,2	115,3	106,2	113,4	105,6	105,2	106,7
Délka klasu (mm)	143,7	163,9	136,7	142,6	128,6	133,7	118,9	129,6	118,6	124,7
LAI m2/m2	162,0	168,6	156,	184,2	136,2	154,9	150,3	161,7	132,7	139,5
Sušina g/m2	131,8	139,5	125,8	134,6	117,5	121,3	139,7	143,5	109,8	113,2
Počet zrn v klasu	115,2	123,2	106,5	115,7	111,4	115,6	114,2	119,6	120,9	122,1
HTS	122,7	126,3	115,9	118,7	108,7	112,3	108,9	109,5	103,9	103,7
Výnos t/ha	115,7	117,3	128,8	132,6	131,5	137,9	110,3	115,9	104,8	129,1

U A-BOC GLY se vyvinula v červnu a červenci luxuriantní asimilační plocha, zatímco u 4831 CYKLO-ANDRO, 48911 A Olefinu a 4861-SŮL-LEV se vyvinula jen průměrná. To mělo dopad i v tvorbě výnosu. Po aplikaci 4831-CYKLO-ANDRO a 4154BR měly rostliny delší klasy s vyšším počtem zrn.

Varianty A-BOC-Gly, 4812 BR, 4831-CYKLO-ANDRO, a BOC-GLY-Chol 4872, se vyznačovaly vysokým obsah chlorofylu (obr. 2).Z presentovaných výsledků vyplývá, že brassinosteroidy působí nárůsty obsahu chlorofylu a tím i výnosu.

Data zpracovaná v obr. 2 presentují rozdíly v energetické bilanci fotosyntézy. Rozbor hodnot rychlé fluorescenční indukce (RFI) umožňuje zachytit aktuální úsek posloupnosti konsekventních cyklických dějů, což nám dovolí usuzovat na různou rychlost využití látek. 48911 A-Olefin, který zvyšoval iniciační energii a potřebu energie na membránách (102 a 103 %) ovlivnil významně aktivitu Qa,b (117 %.). 4831 CYKLO-ANDRO se projevil v aktivitě PSII. 24-epi v ovlivnil potřebu energie na membránách a iniciační energii. Z toho je zřejmé, že rychlost přeměny látkové po ošetření se významně liší. Většina brassinosteroidů ovlivňovala energetickou bilanci fotosyntézy spojovacích přenašečů Qa,b, a PSII. O “provázanosti” energetických dějů svědčí příklad 48911 A Olefinu, kde energie přijatá “lightcollecting” anténami je právě předávána chinonovým přenašečům Qa,b,, ale nepřešla ještě k vnitřním anténám PSII, zatímco u 4831 CYKLO-ANDRO již PSII předána byla. FLAŠAROVÁ a kol. (1999) testovala citlivost 8 odrůd ozimé pšenice vůči vybraným herbicidům metodou RFI. Zaznamenala změny hmotnosti sušiny a výnosu ve vztahu ke změnám RFI, které jsou v relaci s námi zjištěnými údaji. Význam rozboru energetické bilance fotosyntézy pšenice umožňuje posouzení, jak a kde látky aktuálně působí, ale nedovolí vyvodit definitivně platné závěry, která z látek se osvědčí .

Závěr (praktické doporučení)

Brassinosteroidy jsou vhodné k regulaci tvorby výnosu. Optimalizují výnosovou strukturu a mohou být využity v praxi. Některé deriváty, testované v roce 2001, se ale nejevily z hlediska dosaženého výnosu příznivě (48911 A OLEFIN). Může to být vlivem chemické struktury ale i ročníku, což by bylo vhodné dál posoudit. Aktivita glutamátkinázy ukazuje, že látky působí různě rychle. V delším časovém období mění obsah chlorofylu, energetickou bilanci fotosyntézy, aktivitu spojovacích antén Qa,b, a fotosystému PSII.