Rast i razvoj biljaka / Biostimulatori rasta

Morske alge čine sastavni deo morskih obalskih ekosistema. Makroskopske, višećelijske morske alge obično žive u priobalnim područjima okeana, gde postoje odgovarajući supstrati. Procenjeno je da postoji oko 9.000 vrsta makroalgi razvrstanih u tri glavne grupe na osnovu njihove pigmentacije, smeđe, crvene i zelene alge. Smeđe morske alge su druga najbrojnija grupa koja obuhvata oko 2.000 vrsta. One su vrsta koja se najčešće koristi u poljoprivredi, a među njima je Ascophillum nodosum najviše istražen. Godišnje se proizvede oko 15 miliona metričkih tona proizvoda od morskih algi, od kojih se značajan deo koristi kao dodatak hranljivim sastojcima kao biostimulansi ili bio-djubriva za povećanje rasta i prinosa biljaka. Brojni proizvodi ekstrakta morskih algi komercijalnih vrsta dostupni su za upotrebu u poljoprivredi. Mnoge studije otkrile su širok spektar korisnih efekata primene ekstrakta morske alge na biljke, rano klijanje i rast, poboljšanih performansi i prinosa, povećanih otpornost na biotski i abiotski stres i povećani rok trajanja finalnih proizvoda/plodova.

Načini delovanja faktora stimulacije rasta u ekstraktima morskih algi

Proizvodi od morskih algi stimulišu rast biljaka, a upotreba formulacija morskih algi kao biostimulansa u proizvodnji je dobro ustanovljena. Biostimulansi su označeni kao „materijali, osim đubriva, koji pospešuju rast biljaka kada se primenjuju u malim količinama“, a nazivaju se i „pojačivačima metabolizma“. Komponente morske alge kao što su makro i mikroelementi, hranjive materije, aminokiseline, vitamini, citokinini, auksini i rastvorljive supstance nalik apsicnoj kiselini (ABA) utiču na ćelijski metabolizam u tretiranim biljkama što dovodi do povećanog rasta i prinosa useva. Ekstrakti morskih algi su bioaktivni u malim koncentracijama (razblaženi kao 1: 1000 ili više). Iako su mnogi od raznih hemijskih sastojaka morskih algi i njihovi načini delovanja ostali nepoznati, vrlo je verovatno da ove komponente ispoljavaju sinergijsku aktivnost.

◾ Hemijske komponente morske alge koje utiču na rast biljaka

Ugljeni hidrati, minerali i elementi u tragovima

Morske alge, posebno crvene i smeđe alge, izvor su neobičnih i složenih polisaharida koji nisu prisutni u kopnenim biljkama. Primera radi, smeđe morske alge Ascophillum nodosum, Fucus vesiculosus i Saccharina longicruris sadrže polisaharide laminaran, fukoidan i alginate. Alginat je blokkopolimerna struktura sastavljena od D-mannuronske i L-guluronske kiseline sa b- (1,4) -glikozidnim vezama. Svojstva različitih alginata razlikuju se zavisno od položaja svake monomerne jedinice u lancu, prosečnoj molekularnoj težini polimera i prirodi njegovih pridruženih suprotnih jona.

Dokazano je da laminarin stimuliše prirodne odbrambene odgovore u biljkama i uključuje se u indukciju gena koji kodiraju različite PR-proteine povezane sa antimikrobnim vezama.

Hormoni rasta

Korisni efekti primećeni u različitim biološkim testovima rasta biljaka doveli su do nagađanja da ekstrakti algi sadrže supstance za reguliranje rasta biljaka. Širok spektar odgovora na rast, izazvan ekstraktima morskih algi, podrazumeva prisustvo više grupa supstanci / hormona koji pospešuju rast biljaka. Citokinini su otkriveni u svežim morskim algama 1969 godine i ekstraktima morskih algi 1973. godine. Citokinini prisutni u formulacijama morskih algi uključuju trans-zeatin, trans-zeatin ribozid i derivate dihi-dro iz ova dva oblika. Tečna hromatografija / analiza masne spektroskopije (LC / MS) 31 vrste morskih algi koje predstavljaju različite grupe otkrile su da su zeatin (Z) i izopentenil (IP) konjugati citokinina, pretežni citokinini. Koncentrati morskih algi takođe sadrže aromatične citokinine BAP (benzil amino purin. Morske alge su, takođe, bogate auksinima i jedinjenjima sličnim auksinu.

Betaini

Ekstrakti Ascophillum nodosum-a sadrže razne betaine i jedinjenja slična betainu. U plazmi, betaini služe kao kompatibilni rastvarač koji ublažava osmotski stres izazvan salinitetom i stresom od suše; međutim imaju i druge uloge, poput povećanja lisnog hlorofilnog sadržaja biljaka nakon tretiranja. Efekti prinosa zbog poboljšanog sadržaja hlorofila u lišću različitih biljnih kultura, pripisani su betainima koji su prisutni u morskim algama.

◾ Uticaj na zdravlje tla

Struktura tla i zadržavanje vlage

Osim što utiču na rast biljaka, morske alge takođe utiču na fizička, hemijska i bio-logička svojstva tla što zauzvrat utiče na rast biljaka. Morske alge i ekstrakti morskih algi poboljšavaju zdravlje tla poboljšanjem kapaciteta za zadržavanje vlage i podstičući rast korisnih mikroba iz tla. Alginat se javlja u ćelijskim zidovima morskih algi kao mešana so sa malim katjonima Na, Ca, Mg i K. Alginati poseduju jedinstvena i dragocena svojstva koja se mogu pripisati različitim proporcijama njihove dve monomerne jedinice (D-mannuronska kiselina i L-guluronska kiselina) raspoređenih u blok kopolimernim strukturama. Soli alginske kiseline kombinuju se sa metalnim jonima u tlu da bi formirali komplekse visoke molekulske težine, koji sadrže vlagu, nabubre, tako zadržavajući vlažnost tla i poboljšavajući strukturu brazda. To rezultira boljom aeracijom tla i kapilarnom aktivnošću pora na tlu, što zauzvrat podstiče rast korenskog sistema biljke kao i pojačavanje mikrobne aktivnosti tla.

◾ Uticaj na rast i zdravlje biljaka

Razvoj korena i apsorpcija minerala

Proizvodi od morskih algi utiču na rast i razvijanje korena, povećanjem veličine korena i živahnosti. Biostimulansi uopšte mogu da utiču na razvoj korena poboljšavajući formiranje bočnih korena i povećavajući ukupni volumen korenskog sistema. Ekstrakti morske alge poboljšavaju unos hranjivih sastojaka putem korenskog sistema što rezultira poboljšanom efikasnošću vode i hranjivih sastojaka, izazivajući na taj način pojačan opšti rast biljke i snažnost.

Uticaj na rast i foto- sintezu

Morske alge i proizvodi od morskih algi poboljšavaju biljni hlorofil. Primena niske koncentracije ekstrakta Ascophillum nodosum-a čini da lisna masa rezultira većim hlorofilskim sadržajem od onih u netretiranim kontrolama. Ovo povećanje sadržaja rezultat je smanjenja hlorofildegradacije, što bi delimično moglo biti uzrokovano i betainima u ekstraktu alge. Glicinebetain odlaže gubitak fotosintetske aktivnosti inhibicijom razgradnje hlorofila tokom uslova skladištenja izoliranih hloroplasta.

Iako mogu da sadrže različite nivoe minerala, biostimulansi nisu u stanju da obezbede sve hranjive materije potrebne biljci u potrebnim količinama, međutim, njihova glavna prednost je poboljšanje apsorpcije minerala korenskim sistemom i putem lisne mase.

Uticaj na prinose useva

Koncentrat morskih algi i njegova primena utiče na raniji prinos u odnosu na netretirane kulture. Smatra se da je porast prinosa kod biljaka tretiranim morskim algama direktno povezan sa hormonskim supstancama prisutnim u ekstraktu, posebno citokininima. Citokinini u vegetativnim biljnim organima povezani su sa raspodelom hranljivih sastojaka, dok kod neproduktivnih organa, visoki nivoi citokinina mogu pomoći svojom funkcijom mobilizacije hranljivih sastojaka.

Biostimulatori rasta