Как каннабис реагирует на стресс: внутренние механизмы растений

[McFingerFukk 49]

Разбираемся в реакции растений на разные виды стресса и учимся применять это во благо.

Стрессовые факторы оказывают значительное влияние на развитие растений, вызывая разнообразные реакции, направленные на адаптацию и выживание в неблагоприятных условиях. Физические повреждения, резкие изменения температуры, недостаток воды или атака патогенов — все эти отклонения от оптимальных условий и принято называть «стрессом». Столкнувшись с такими вызовами, растения активируют сложные механизмы защиты, позволяющие справляться с угрозами и в некоторых случаях – извлекать из стресса пользу. 

Факторы, относящиеся к стрессовым, можно разделить на три группы:

Физический стресс

Физические или механические повреждения (например, обрезка, подгибания и тд) активируют защитные молекулы и фитогормоны, усиливающие укрепление клеточных стенок и защиту от вирусов.

Абиотический стресс

Температурные изменения могут повредить мембраны и нарушить метаболизм, а так же изменить фотосинтетические процессы. Плюс нарушается скорость передвижения веществ в клетке из-за перехода клеточного сока в желеобразное состояние (как при повышенных, так и пониженных температурах).

Недостаток воды вызывает закрытие устьиц, активацию систем водного баланса и увеличение накопления осмотических веществ. При этом замедляются все процессы внутри каннабиса.

Фотостресс возникает из-за чрезмерного солнечного излучения. В ответ растения начинают выделять больше пигментов для защиты от фотонов. При достаточном оборудовании и контроле это играет на руку, но предел всё же есть.

Биотический стресс

Атака патогенов вызывает активацию системного приобретенного иммунитета, включающего целый арсенал защитных механизмов.

Насекомые-паразиты: В ответ на атаку каннабис усиливает развитие трихом для механической защиты и повышает выработку вторичных метаболитов для отпугивания и атаки.

Реакция на стресс

Хотя у каннабис нет нервной системы, он способен «чувствовать» перемену окружающей среды через изменение своих физиологических и биохимических процессов. 

Обнаружив раздражитель, растение переходит в защитную фазу. Вместо репродукции клеток ядра начинают формировать специальные соединения, направленные на восстановление организма, борьбу с раздражителем или переход в состояние покоя для сохранения жизнедеятельности.

Для обнаружения отклонений в клетках есть специальные рецепторы, каждая группа которых контролирует определённые параметры. Они отслеживают изменения температуры, влажности, количества света, механические повреждения и наличие патогенов. Например, рецепторы на клеточной мембране отвечают за мониторинг температуры и механических повреждений, другие группы рецепторов внутри клетки контролируют её состав.

После обнаружения локального стресса информация передаётся по всей клетке, оповещая центральные регуляторные механизмы и соседние клетки. Этот процесс может включать выработку фитогормонов: ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизовая кислота, жасмоновая кислота, салициловая кислота и этилен. Эти молекулы передают стрессовые сигналы внутри клеток и между ними, запускают защитные реакции на разных уровнях организма.

Рецепторы также могут открывать в мембране кальциевые каналы, которые пропускают ионы кальция внутрь клетки. Накопление свободного Ca²⁺ в цитоплазме запускает цепочку реакций, называемых каскадами.

Каскады в биологии представляют собой последовательность событий, в ходе которых один сигнал усиливается и передаётся через ряд промежуточных шагов. Они играют ключевую роль в передаче сигналов от внешних и внутренних раздражителей к соответствующим клеточным механизмам. Для более точного понимания этого процесса разберём его на примере одного из наиболее известных каскадов — MAP-киназ.

MAP-киназы (Mitogen-Activated Protein Kinase):

• Начальный этап. При стрессе специфические рецепторы на клеточной мембране активируются и запускают серию фосфорилирований (добавления фосфатной группы) соответствующих белков. 
• Каскадный процесс. Полученные MAP-киназы начинают активировать друг друга. Одна MAP-киназа фосфорилирует следующую, активируя её, и так далее. Этот процесс может включать три или более этапов передачи сигнала. 
• Результат. Сигнал в виде MAP-киназы достигает особых белков, интегрированных в оболочку ядра.

Антиоксидантная система

В условиях стресса, таких как высокие температуры, дефицит воды, загрязнение окружающей среды или атака патогенов, растения производят избыточное количество активных форм кислорода (АФК). Эти молекулы обладают высокой реакционной способностью и могут нанести серьёзный ущерб клеточным компонентам, включая белки, липиды и ДНК. В результате их воздействия может происходить разрушение клеточных мембран, ферментов и ДНК, что ведёт к нарушению нормальной клеточной функции и даже к гибели клеток.

Антиоксидантная система — это комплекс защитных механизмов, которые нейтрализуют АФК и защищают клеточные структуры. Она включает ферменты и более простые молекулы:

• Ферменты: Супероксиддисмутаза (СОД), каталаза (CAT) и пероксидаза (POX) — основные антиоксидантные ферменты. СОД преобразует супероксидный анион в перекись водорода, которая затем расщепляется на воду и кислород с помощью каталазы и пероксидазы.
• Антиоксидантные молекулы: Витамины C и E, а также флавоноиды и каротиноиды играют ключевую роль в нейтрализации АФК и предотвращении их повреждающего действия. Витамин C способствует восстановлению других антиоксидантов, витамин E защищает клеточные мембраны от окислительного стресса, а флавоноиды и каротиноиды участвуют в борьбе с АФК и поддержке фотосинтетических процессов.

Антиоксидантная система активируется при атаке патогенов. Увеличение уровня АФК в повреждённых клетках может препятствовать проникновению патогенов в соседние клетки и способствовать их восстановлению. Однако при наличии плесени не рекомендуется употреблять такие растения, поскольку токсины, выделяемые патогенами, могут накапливаться в вакуолях и сохраняться, даже после сушки.

Стресс во благо

Выработка вторичных метаболитов в ответ на стресс – еще одна защитная стратегия растений. Терпены и каннабиноиды помогают растению адаптироваться к неблагоприятным условиям. Эту функцию можно использовать для улучшения качества конечного продукта на всех стадиях развития каннабиса.

На вегетации растение развивается относительно просто и циклично: наращивает ветви и листья, активно развивает корневую систему и накапливает ресурсы для будущего цветения и плодоношения. В этот период стресс не оказывает столь разрушительного воздействия, и у нас есть возможность исправить некоторые ошибки, связанные с фотосинтетическим стрессом. Подгибание (LST), обрезка и другие методы тренировок формируют урожайный скелет растения, обеспечивают равномерную освещенность и повышают выносливость системного приобретённого иммунитета.

Пересадка в больший горшок или экстремальная обрезка корневой системы стимулируют взрывной рост корней за счёт накопления биомассы и создания более благоприятных условий.

Стадия цветения более критична и не прощает ошибок. Любые агрессивные манипуляции с растениями допустимы только при полной уверенности в их здоровом состоянии. Стресс может усилить выработку вторичных метаболитов, но может и серьёзно замедлить развитие цветов и отрицательно сказаться на их размере и структуре. Слабое растение даст слабый урожай. Здесь действует правило: «Если условия не идеальны, лучше оставить хоть что-то».

На фазе дозревания снижается риск потери объёма, но сохраняется риск потери качества урожая. В этот период можно продуктивно повлиять на урожай, используя затемнение, «мульчирование» льдом, обрезку или стимуляторы для повышения производства вторичных метаболитов. 

Стимуляторы на основе хитозана (например, Simplex Power) вызывают контролируемый стресс, имитируя атаку паразитов. Для усиления эффекта от контролируемого стресса можно использовать дополнительные стимуляторы:

• Аминокислоты: в препаратах Advanced Nutrients B-52 или Biobizz Bio-Heaven. Аминокислоты – строительные блоки для белков, участвующих в синтезе алкалоидов и терпенов. Они же – предшественники флавоноидов и антоцианов, ответственных за окраску.
• Углеводы. В продуктах Plagron Sugar Royal или Hesi Boost. Углеводы –основной источник энергии для растений. Высокое содержание углеводов способствует увеличению концентрации ароматических соединений и смол.

Читать по теме: Стимуляторы и добавки для стадии цветения каннабиса 

Таким образом, управление стрессовыми условиями на различных стадиях развития каннабиса позволяет не только поддерживать здоровье растения, но и улучшать качество конечного продукта.

Заключение

Растения воспринимают стресс иначе, чем люди. Их механизмы реакции направлены на одну ключевую цель — обеспечить максимальный и качественный урожай. Понимая эти процессы, мы можем использовать их в своих интересах, чтобы улучшить результаты. Однако важно помнить, что даже при создании идеальных условий, чрезмерный стресс может нанести вред. Перед любыми процедурами и после них тщательно осматривайте растения, фиксируя их реакцию. Только так можно найти баланс между эффективной тренировкой и издевательством.

Автор: @McFingerFukk

Ещё почитать:

• Стимуляторы и добавки для стадии цветения каннабиса  
• 15 проблем с листьями каннабиса и как их устранить
• Выращивание в режиме 12/12 от семени

Просмотр полной Статья

[AdamB 121]

Очень полезная статья, спасибо!