<Ботаника Ботаника

Онлайн энциклопедия растений

Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Практическое значение этилена


Как только выяснилась роль этилена в созревании плодов, исследователи стали изучать возможность управления этим процессом при помощи экзогенного этилена. Это простое и доступное вещество оказалось эффективным средством ускорения созревания плодов, в качестве которого он с успехом применяется и до настоящего времени.

Хорошо освоена технология использования этилена для управления процессом созревания бананов. Бананы убирают обычно незрелыми, потому что в таком состоянии они хорошо сохраняются при длительных перевозках. В местах потребления плоды выдерживают в этиленовых камерах, после чего они приобретают характерный вкус и привычный внешний вид. Длительность обработки зависит от степени зрелости плодов и концентрации этилена, поддерживаемой в камерах.

Столь же эффективно применение этилена для ускорения созревания томатов, которые зачастую убирают с поля зелеными. Это специфическая проблема северных районов выращивания томатов, и в ее решение внесли большой вклад Ю. В. Ракитин и другие ученые.

Достижения в области физиологии этилена используются и при длительном хранении плодов. Так как многие плоды выделяют этилен, ускоряющий созревание и сокращающий тем самым срок их хранения, Кидд и Уэст еще в 20-е годы прошлого столетия предположили, что интенсивность процесса может регулироваться путем изменения газового состава атмосферы хранилища. Повышение концентрации СО2 до 5–10% препятствовало реализации физиологической активности этилена, а уменьшение содержания О2 до 5—10% резко замедляло образование этилена, в течение других метаболических процессов в тканях плодов. Таким путем достигалось продолжительное хранение плодов хорошего качества, особенно если при этом поддерживалась невысокая плюсовая температура.

Описанная технология хранения плодов не утратила своего значения и до наших дней. Сейчас хранение плодов в регулируемой газовой среде осуществляется во многих странах, в том числе и в нашей. Нужно упомянуть и о хранении плодов под вакуумом (до 150 мм ртутного столба), чем достигается постоянное удаление этилена из тканей. Если к тому же этот этилен чем-то поглощается или разрушается, условия хранения плодов оказываются благоприятными.

Учитывая высокую активность этилена, исследователи пытались найти возможности его использования для регуляции физиологических процессов у вегетирующих растений. В 1941 г. Винчестер обнаружил, что синхронизировать зацветание ананасов можно путем опрыскивания растений водой, насыщенной ацетиленом. После этого предпринимались попытки достичь того же эффекта при помощи специально приготовленного препарата, который представлял собой этилен, сорбированный на бентоните и способный при определенных условиях высвобождаться.

Результаты таких экспериментов не только свидетельствовали об - эффективности экзогенного этилена, но и дали представление о, казалось бы, непреодолимых трудностях применения газообразного регулятора роста. В связи с этим возникло предположение, что химические соединения, которые смогут проникать в ткани растения и подвергаться в них деградации с выделением этилена, должны обладать физиологической активностью. В 1955 г. такое соединение было обнаружено. Им оказался (2-оксиэтил)-гидразин, который, как установили Гоуинг и Липер, способен индуцировать цветение ананасов за счет выделяющего в растительных тканях этилена.

В последующем были выявлены еще более эффективные продуценты этилена, среди которых наибольшую известность приобрела 2-хлорэтилфосфоновая кислота. Это вещество впервые было синтезировано и описано в 1946 г. советскими исследователями М. И. Кабачником и П. А. Российской, а его физиологическая активность обнаружена в 1967 г. Вернером и Леопольдом. Эффективность 2-хлорэтилфосфоновой кислоты оказалась настолько высокой, что уже в 1968 г. было начато ее производство. С тех пор масштабы применения вещества постоянно расширялись, и сейчас оно относится к числу регуляторов роста, имеющих наиболее серьезное значение для сельского хозяйства.

Препараты, содержащие соли 2-хлорэтилфосфоновой кислоты, производятся во многих странах и имеют в связи с этим множество торговых названий: этрел, этефон, хлормекват, СЕРА, амхем 66—329 и т. д.

2-хлорэтилфосфоновая кислота представляет собой кристаллическое вещество с температурой плавления 74—75°С, обладающее низкой токсичностью для теплокровных: LD50 ДЛЯ крыс при пероральном введении 4220 мг/кг. В воде при pH выше 4,1—4,5 довольно быстро гидролизуется с выделением этилена.

По-видимому, физиологическая активность этрела обусловлена главным образом именно этой способностью высвобождать этилен в клетках растений. При этом не исключено, что в растениях in vivo гидролиз этрела осуществляется при участии ферментов. Во всяком случае, несомненно, что этрел свободно передвигается по растению и довольно продолжительное время сохраняется в тканях неизмененным; превращение этрела с высвобождением этилена происходит постепенно, что может служить подтверждением обоснованности предположения об участии ферментов в этом процессе.

Многие другие химические соединения, подобно 2-хлорэтилфосфоновой кислоте гидролизующиеся с высвобождением этилена, также обладают физиологической активностью. К их числу нужно отнести 2-хлорэтил-трис-(2-метоксиэтокси)-силан], известный как алсол, 2-хлорэтил-трис-(метокси)-силан], получивший название цетримс, и многие другие. По характеру действия на растения они почти идентичны этрелу, и это служит одним из доказательств того, что физиологическая активность обусловлена общей для них способностью высвобождать этилен в растительных тканях.

Как правило, все названные соединения по эффективности не превосходят этрел, однако иногда все же предпочитают применять не этрел, а другие доноры этилена. Например, при обработке оливковых деревьев для облегчения отделения плодов при механизированной уборке алсол оказывается более эффективным, чем этрел. Именно для этой цели некоторое количество алсола производится сейчас химической промышленностью.

Можно предположить, что уровень физиологической активности того или иного донора этилена определяется не только количеством выделяющегося при его деградации регулятора роста, но и скоростью его проникновения в клетки и подвижностью в тканях. Вероятно, эффективность алсола при обработке оливкового дерева связана с тем, что указанное вещество лучше, чем этрел, преодолевает кутикулу листьев этих растений.

Все же этрел остается пока основным препаратом, продуцирующим этилен при деградации в растительных тканях. Это объясняется, кроме всего прочего, доступностью соединения, его относительно невысокой стоимостью. При производстве этрела вначале получают 2-хлорэтиловый эфир 2-хлорэтилфосфоновой кислоты из трис-(2-хлорэтил)-фосфита по способу М. И. Кабачника, а затем эфир гидролизуют при помощи хлористого водорода.

Этрел облегчает отделение плодов и ягод от материнского растения, поэтому предуборочная обработка этим препаратом признана сейчас необходимым условием успешного использования современных плодоуборочных машин. При этом одним из результатов предуборочного опрыскивания является ускорение созревания плодов, улучшение окраски. Препарат можно применять и для послеуборочной обработки плодов, что вполне заменяет помещение их в этиленовую камеру с целью ускорения дозревания.

С помощью этрела значительно повышают продуктивность плантаций гевеи. По мнению некоторых исследователей, стоимость дополнительно получаемого благодаря этому латекса превосходит все затраты на изучение синтетических регуляторов роста растений.

Прекрасные результаты дает применение этрела (до 4,5 кг/га) для синхронизации зацветания ананасов, и в этом случае препарат превосходит по эффективности какие-либо другие синтетические регуляторы роста.

Способность этрела резко изменять соотношение женских и мужских цветков огурца и других растений семейства тыквенных делает целесообразным его применение в семеноводстве гибридов этих культур.

Приведенными здесь примерами не исчерпываются возможности применения этрела. Исследователи изыскивают все новые сферы его использования в плодоводстве, овощеводстве, декоративном садоводстве. Широкое применение этрела во всех отраслях сельского хозяйства возможно, в частности, и потому, что он не накапливается в растительных тканях и других объектах биосферы. При его разрушении образуется этилен, который не отличается от эндогенного регулятора и легко выделяется в атмосферу, а также фосфорная кислота, включающаяся в состав многих нормальных метаболитов растения.

Тем не менее, некоторые исследователи предлагают считаться с тем, что в течение нескольких дней после обработки плоды могут содержать заметные (до 1–7 мг/кг) количества этрела, поэтому определение остатков иногда оказывается необходимым. В связи с этим предложено несколько аналитических процедур, основанных на газожидкостной хроматографии метилированной 2-хлорэтилфосфоновой кислоты или на выявлении количества этилена, образующегося в результате деградации этрела при pH 11–12.

Обсуждение

Ваш комментарий:
  _____  ____      __
 / ___/ / __ \ __ / /
/ /__  / /_/ // // / 
\___/  \____/ \___/
 

Инструменты страницы