Публикации
Гроупедия
Перейти к содержанию

Фосфор и его влияние на урожайность

Перевод исследования «максимальные и минимальные уровни содержания фосфора в медицинском каннабисе: влияние на каннабиноиды, химический профиль и морфофизиологию».

image.png

Условия окружающей среды, в том числе наличие минеральных питательных веществ, влияют на вторичный метаболизм растений. Следовательно, условия выращивания играют не только экономическую, но и фармацевтическую роль. 

Важным макроэлементом, влияющим на центральные пути биосинтеза в каннабисе, является фосфор. Одна из последних работ сельскохозяйственной исследовательской организации «Центр Вулкани», базирующейся в Израиле, была посвящена тому, как поглощение, распределение и доступность фосфора в растении влияют на урожайность каннабиноидов. 

Для исследования авторы выращивали два сорта каннабиса (Royal Medic и Desert Queen) при пяти концентрациях фосфора: 5, 15, 30, 60 и 90 мг/л в контролируемых условиях. Результаты показали несколько дозозависимых эффектов питания фосфора на профиль каннабиноидов для обоих генотипов, а также на число ионов и функциональную физиологию растений, что подтвердило гипотезы авторов. 

Вот несколько ключевых выводов из работы:

  • Концентрации фосфора ≤15 мг/л были недостаточны для оптимального функционирования растений. Наблюдались снижение фотосинтеза, транспирации, устьичной проводимости и роста.
  • 30–90 мг/л фосфора находились в оптимальном диапазоне для развития и функционирования растений, а 30 мг/л было достаточно для получения 80% от максимально возможного урожая.
  • Около 80% фосфора накапливается в неоплодотворённых соцветиях.
  • Поступление фосфора более 5 мг/л снижает концентрации тетрагидроканнабиноловой и каннабидиоловой кислот (ТГК-К и КБД-К) в соцветиях до 25%. Концентрация каннабиноидов также линейно снижалась с увеличением урожая, но общее содержание каннабиноидов в растениях увеличивалось.

Результаты демонстрируют потенциал минерального питания для регулирования метаболизма каннабиноидов, что позволяет оптимизировать качество медицинского каннабиса.

Введение

Каннабис привлекает внимание академиков и коммерсантов со всего мира из-за его терапевтического потенциала и легализации использования в свободных целях. Недавние изменения в законах многих стран также стимулируют рост исследований, направленных на понимание медицинских аспектов растения.

В связи с растущим использованием каннабиса в качестве лекарственного средства высоким приоритетом является понимание воздействия факторов окружающей среды и условия выращивания на растение и его химический состав. Всего в каннабисе было идентифицировано более 500 вторичных метаболитов, включая терпеноиды, флавоноиды и каннабиноиды, которые отвечают за терапевтические свойства.

Вторичные метаболиты участвуют во взаимодействии растений с окружающей их средой и функциями выживания, такими как привлечение опылителей, защита от травоядных животных и патогенов, конкуренция растений, симбиоз и реакция на стрессы. Человечество веками использовало вторичные метаболиты растений в качестве фармацевтических препаратов, пищевых добавок и ароматизаторов. Биосинтез этих соединений в регулируется генетическими факторами и факторами окружающей среды.

Каннабиноиды вырабатываются и хранятся в основном в железистых трихомах на соцветиях каннабиса. Всего известно более 100 каннабиноидов. Профиль каннабиноидов динамичен, он варьируется как между разными растениями, так и пространственно внутри каждого отдельного растения. Существует связь между профилем каннабиноидов и генетикой растения, а также условиями выращивания. Как было установлено ранее, изменения в профиле каннабиноидов вызывают абиотические факторы, такие как влажность, субстрат, его солёность, световой спектр и наличие питательных веществ.

Питательные вещества необходимы для основных процессов, таких как рост, взаимоотношения источник-поглотитель, дыхание, фотосинтез, фотоокисление и биосинтез метаболитов. Также они участвуют в регуляции и передаче сигналов в растительных клетках. Следовательно, понимание потребностей растений в минералах имеет решающее значение для повышения количества и качества урожая.

Для растений фосфор является важным макроэлементом и ключевым элементом нуклеиновых кислот и фосфолипидов. Он также участвует в процессах передачи энергии в клетках в составе молекул АТФ, следовательно, играет роль в центральных путях биосинтеза. Например, в экспериментах с Резуховидкой Таля депривация фосфора снижала концентрацию 87 первичных метаболитов, изменяла уровни 35 вторичных метаболитов и повышала уровень большинства органических кислот, аминокислот и сахаров.

Понимание воздействия фосфора на каннабис на репродуктивной стадии важно для регулирования профиля вторичных метаболитов в растительном материале, производимом для фармакологической промышленности. Гипотеза, лежащая в основе исследования, заключалась в том, что поглощение фосфора растением, его распределение и доступность в вегетативных и репродуктивных органах влияют на вторичный метаболизм каннабиса, который сопровождается изменениями физиологического состояния и химического профиля.

Чтобы проверить эту гипотезу, авторы исследования обработали растения на репродуктивной стадии фосфором в концентрациях 5, 15, 30, 60 и 90 мг/л и проследили развитие растений, их физиологию, а также химический профиль каннабиноидов и минералов.

Материалы и методы

Для исследования были выбраны два коммерческих медицинских сорта каннабиса: «Royal Medic» (RM) и «Desert Queen» (DQ), представляющие два хемотипа — с высоким содержанием ТГК и низким КБД (DQ) и сбалансированным ТГК и КБД (RM). Это сделано для того, чтобы дать оценку генотипической чувствительности к питанию фосфора.

Чтобы обеспечить генетическую однородность, их размножали черенками от одного и того же материнского растения. Укоренённые черенки растили при длительном фотопериоде 18/6 (день/ночь) под металлогалогенными лампами. Через 4 недели черенки отобрали по внешней однородности и пересадили на 10 дополнительных дней вегетативного роста в горшки объемом 3 л с перлитом в комнате с контролируемой средой. Температура в комнате держалась на уровне 25 °C, относительная влажность воздуха составляла 60%. Растения каждого сорта случайным образом поделили на пять групп обработки по шесть растений в каждой.

Растения в каждой группе получали одну из пяти концентраций фосфора (5, 15, 30, 60 и 90 мг/л). После этого их переводили на короткий фотопериод (12/12) с использованием натриевых ламп высокого давления на 63 или 68 дней для DQ и RM соответственно. 

Во время роста растений измерялись параметры газообмена и концентрация фотосинтетических пигментов. Также проводился анализ неорганических веществ (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Zn и Mn) и каннабиноидов.

Результаты

Морфология и биомасса

Дефицит фосфора затормозил морфологическое развитие у обоих сортов. Фосфорное питание выше 30 мг/л не вызвало усиления стимуляции роста. Скорость роста снижалась с третьей недели воздействия короткого фотопериода и была самой низкой при 5 мг/л для обоих генотипов.

Растения, выращенные в условиях дефицита фосфора (5–15 мг/л), были меньше, чем при более высоких концентрациях, и с меньшим количеством хлоротичных листьев. Кроме того, соцветия казались не такими густыми, а отдельные цветки внутри казались меньше.

Газообмен и пигменты

Измерения проводили дважды в период развития растений: в середине и в конце фазы репродуктивного роста.

При позднем созревании (второе измерение) растения были физиологически менее активными, чем в начале развития, и имели более низкую устьичную проводимость, скорость фотосинтеза и транспирации, а также более высокий уровень межклеточного CO2.

Фотосинтез был наивысшим у обоих сортов в диапазоне 30–90 мг/л фосфора. При дефиците фосфора (5 и 15 мг/л) оба сорта имели более низкие показатели фотосинтеза, транспирации, скорости транспирации и проводимости устьиц и самые высокие показатели межклеточного CO2.

Интенсивность транспирации и устьичная проводимость была самой высокой при первом измерении при 30-60 мг/л у РМ и 30 мг/л у DQ. При втором измерении скорость транспирации и устьичная проводимость были наивысшими при 90 мг/л у RM и 60–90 мг/л у DQ.

Уровень межклеточного CO2 снижался с увеличением поступления фосфора в обоих измерениях.

Объём фотосинтетических пигментов хлорофилл а, хлорофилл b и каротиноидов рос с увеличением применения фосфора до 60 мг/л и не изменялся при дальнейшем увеличении концентрации.

Накопление питательных веществ

Для роста и развития растениям необходимы минералы. Макроэлементы, которые присутствуют в растении в высоких концентрациях, а также микроэлементы, которые накапливаются в значительно более низких концентрациях, необходимы для функционирования и выживания растений.

Концентрации азота и калия в листьях, стеблях и корнях не показали устойчивой тенденции в ответ на изменение питание фосфора. Однако авторы идентифицировали снижение концентрации Zn в корне с увеличением концентрации P как в вегетативной, так и в репродуктивной фазах. 

Концентрация Zn в соцветиях была примерно на 40% выше в DQ по сравнению с RM, что свидетельствует о генотипической чувствительности.

Каннабиноиды

В исследовании было обнаружено, что фосфорное питание вызывает изменения в концентрациях каннабиноидов в обоих протестированных генотипах. Хотя концентрации многих предшественников каннабиноидов (особенно ТГК-К и КБД-К) снижалось, общее количество каннабиноидов, произведённых растением, с поступлением фосфора увеличивалось. 

Влияние фосфорного питания на профиль каннабиноидов может быть специфичным для других сортов, поэтому следует изучить генетические различия для оптимизации профиля вторичных метаболитов. 

Итоги

Питание фосфором значительно влияет на морфофизиологию каннабиса и его химический профиль. Никаких признаков токсичности фосфора в испытанном диапазоне концентраций обнаружено не было. 

Минимальное рекомендуемое количество фосфора для оптимального выхода составляет 30 мг/л. При более высоких концентрациях, до 90 мг/л , количество урожая остаётся оптимальным. Стресс, связанный с дефицитом фосфора (5–15 мг/л) , может использоваться для стимулирования более высоких концентраций основных каннабиноидов.

Автор: @Nimand
Источник: frontiersin.org

Еще почитать:

Nimand
  • Респект! 5
Нашли ошибку?

Успех! Найденная ошибка зафиксирована и отправлена, совсем скоро она будет еще и исправлена!

Реклама






Обратная связь

Рекомендуемые комментарии

В 24/12/2021 в 11:06, Nimand сказал:

Автор: @Nimand
Источник: frontiersin.org

не автор ,а плагиатчик)))...................................................................................

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты
1 минуту назад, windows сказал:

не автор ,а плагиатчик)))...................................................................................

да может он конспектирует..................................................................................:re14:

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты
4 часа назад, С.Хотабыч сказал:

да может он конспектирует..

со всем уважением старый он переводчик ,а не как не автор......................................................................................................

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты
13 часов назад, windows сказал:

со всем уважением старый он переводчик ,а не как не автор......................................................................................................

Автор перевода.................

  • Респект! 1

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты


Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
  • Создать...

Успех! Новость принята на премодерацию. Совсем скоро ищите в ленте новостей!