Стимуляторы роста вначале нашли применение для усиления образования и роста корней у черенков. Как известно, растения размножаются семенами и вегетативным путем. Многие деревья, кустарники и травянистые растения в естественных условиях размножаются семенами. Но в практике иногда приходится от этого отказаться, так как вегетативное размножение в некоторых случаях может быть более выгодным. Часто семена бывают неполноценными и обладают низкой всхожестью. Так, семена ивы козьей, растения, богатого дубильными веществами, очень мелкие и быстро теряют всхожесть. Семена маслины, прорастая через год — полтора, дают недружные всходы. Многие растения образуют семена только в 10-летнем возрасте, причем плодоносят не каждый год.
В условиях культуры человек ускоряет жизнь растений, при этом он экономит не только время, но и свои силы. Часто размножение растений черенками отвечает таким требованиям. И не случайно поэтому закладка плантаций ценных растений, таких, как шелковица, ива козья, камфарный лавр, бересклет, роза и многих других, производится не семенами, а черенками.
Очень давно человеку стало известно, что побеги, срезанные с растения и посаженные в почву, укореняются, растут и превращаются в новые растения. Это свойство растений используется человеком тысячелетиями. В древнем Риме оно широко применялось для размножения винограда. При этом было подмечено, какие побеги укореняются лучше, а какие хуже.
Но не все культуры легко укореняются. Известно много ценных растений, на черенках которых корни образуются с трудом. К таким растениям, например, относятся яблони, ива козья, бересклет, роза и другие. Есть черенки, которые укореняются не особенно трудно, но растут они медленно.
Естественно, что были предприняты поиски таких способов обработки черенков, которые бы позволили преодолеть их трудное укоренение. Одним из них был способ обработки черенков веществами, обладающими высокой активностью, так называемыми стимуляторами роста. Само название говорит о том, что эти вещества ускоряют образование и рост корней, а это в свою очередь способствует общему росту растений. При этом было установлено, что зеленые черенки разных растений, нарезанные из побегов текущего года, укореняются по-разному. Так, черенки вишни, сливы, сирени, лоха лучше всего укореняются, когда их срезают с растущих побегов, а черенки лимона, дуба, розы, азалии, туи быстрее образуют корни, когда их берут с побегов, оканчивающих рост.
Существенное значение имеет и химическая природа стимуляторов роста. Так, если для обработки вишни гетероауксия применяется в концентрации 200 мг на 1 л воды, то индолилмасляная и нафтил уксусная кислоты — в концентрациях 25—35 мг на 1 л воды. В таких же концентрациях стимуляторы роста употребляются для обработки черенков апельсина, крыжовника, лимона, маслины, мандарина, сливы, смородины, бересклета, розы, жимолости, липы и сирени.
Надо иметь в виду, что гетероауксин, индолилмасляная и нафтилуксусная кислоты плохо растворяются в холодной воде, поэтому их растворяют в кипятке. В остывший раствор стимулятора роста погружают черенки нижними концами на одну треть их длины. Черенки гвоздики, герани, гортензии выдерживают в растворе 6—8 часов, черенки ивы козьей, камелии японской — 8—12 часов, черенки винограда, смородины, тополя — 18—24 часа.
После такой обработки зеленые черенки высаживают для укоренения в теплицы или в холодные парники. Такие черенки, посаженные для укоренения в июне, к концу августа образуют хорошую корневую систему и дают сильный прирост.
Осенью укоренившиеся черенки пересаживают в питомник. Деревянистые черенки, т. е. части однолетних одревесневших побегов, после обработки их стимуляторами роста сразу высаживают в питомники, где они и укореняются.
Выше отмечалось, что действие стимуляторов роста на укоренение побегов зависит от возраста черенков. На это указывает и еще один интересный факт. Если черенки с верхушек побегов отцветших растений картофеля поместить в раствор ИМК, то происходит интенсивное образование корней. Когда же обрабатывались черенки из нижних частей растения, т. е. более старые, то у них вместо корней образовывались клубни.
Для укоренения черенков герани, бегонии, хризантемы, фуксии и других растений в последнее время начали использовать полиэтиленовые пленки, пропитанные стимуляторами роста и питательными веществами. Для этого на пленку кладут мох, в него втыкают черенки, и края пленки поднимают кверху, привязывая их к черенкам. После этого полиэтиленовую пленку скатывают в виде рулона и помещают в температурные условия, благоприятные для укоренения.
Лилии обычно размножают семенами. Но оказалось, что эти растения можно размножить и вегетативно — посадкой чешуй луковиц. Особенно успешно происходит укоренение таких чешуй при обработке их индолилмасляной кислотой из расчета 1—2 части кислоты на 1000 частей талька. При такой обработке не подавляется образование на чешуях луковичек-деток.
Иногда отсутствие положительного эффекта объясняется не тем, что данный черенок не реагирует на употребляемый стимулятор роста, а тем, что он не поступает в черенок. И поэтому, когда производят расщепление оснований черенка или наносят продольные надрезы, усиливается поступление стимуляторов роста и ускоряется образование и рост корней. Это особенно хорошо заметно на черенках магнолии.
Существенное значение для проявления эффекта действия стимуляторов корнеобразования имеют условия внешней среды, в которых находятся черенки. Так, травянистые черенки декоративной альтернантеры при температуре 23° укореняются через 3 дня, при 18° — через 8—10 дней, при 14° этот процесс происходит через 21 день, а при выдерживании черенков при температуре 10° укоренение продолжается в течение месяца. Важно и качество света. При освещении черенков светом, в котором преобладают синие лучи и в минимуме находятся красные, усиливается образование корней. К сожалению, в чем причина этого явления, до сих пор не выяснено.
Не в полной мере еще познаны и причины благоприятного действия углекислоты, сахаров и витаминов на укоренение черенков, но имеющиеся факты говорят о том, что эти жизненно необходимые соединения заметно усиливают действие стимуляторов роста. Установлено, например, что при совместной обработке гетероауксином и витамином B1 черенков шелковицы, красной Казанлыкской розы, чайного куста, березы, кокаинового куста, сливы, камелии и других растений заметно ускоряется образование корней и усиливается их рост.
В пользу важной роли витаминов в проявлении активности стимуляторов роста говорит и такой факт. Если срезать черенки лимона и верхним концом поместить их в раствор гетероауксина, образование корней не происходит. Но если к раствору этого стимулятора роста прибавить витамин С или витамин В1, то корни образуются даже при выдерживании черенков верхним концом.
Витамины и без стимуляторов роста усиливают образование корней. Это можно объяснить тем, что сами корни не всегда в достаточном количестве синтезируют витамины, приток их из листьев иногда может быть затруднен. Для нормальной же жизнедеятельности корней необходимо достаточное количество витаминов. Поэтому некоторые растения на введение витаминов в почву отвечают ускорением роста корневой системы. Это можно иллюстрировать, например, таким опытом. Семена хлопчатника высевали в почву в плоские железные сосуды размером 25X20X4 см. В такой сосуд симметрично, по обе стороны от семян, вставляли по три стеклянные трубки, через которые ежедневно увлажняли почву. Левая сторона сосуда поливалась водой, правая — раствором витамина РР или Bi в концентрации 50 мг/л. По мере роста хлопчатника через стекло можно было наблюдать рост корней одного и того же растения в обеих половинах сосуда. В той части сосуда, куда добавлялись витамины, шло гораздо более дружное и обильное образование корней, чем в той, где витамины не вносились.
Заметное усиление роста корневой системы достигается и обработкой витаминами проростков свеклы, редиса и других растений. Особенно отчетливо видна необходимость витаминов в опытах с изолированными корнями, т. е. когда они культивируются на питательной среде в стерильных условиях. В этих условиях удается культивировать ткани жень-шеня, раувольфии, дихроа и других ценных лекарственных растений. Если в питательную среду добавить витамины, ауксины и нуклеиновые кислоты, то из однородной, недифференцированной массы ткани удается получить образование точек роста стебля, затем корней и рост образовавшихся стеблевых почек. В опытах с изолированными корнями было убедительно показано, что корни льна, например, требуют прибавки в питательную среду витамина В1, корни моркови — витаминов B1 и В6, а корни люцерны, гороха, хлопчатника — витаминов B1 и РР.
Благоприятное действие на рост корней оказывают и вещества, находящиеся в семенах злаков. Об этом говорит, например, такой интересный факт. Если молодой побег олеандра расщепить примерно на 2 см и в образовавшуюся щель загнать зерно ячменя или пшеницы и затем такой побег поместить в стеклянный сосуд, обернутый черной бумагой, а конец побега погрузить в воду на 2—3 см, то через 5—6 недель у побегов образуются корни. У побегов же без зерна к этому времени корни не образуются, и они погибают. Это говорит о том, что в прорастающих семенах в значительных количествах образуются вещества, стимулирующие образование корней.
Человек часто нарушает нормальную жизнь растений. Бывает, что деревья растут в течение многих лет и вот становится необходимым перенести их на новое место. Как садовник ни старается сделать это безболезненно для растения, практически это никогда не удается. Да и понятно — ведь нельзя перенести с деревом всю землю, занимаемую корневой системой, которая простирается на несколько метров. При посадке человек вынужден укорачивать корни, при этом он уничтожает, как правило, наиболее активные из них — молодые, питающие корни.
Пересаженное дерево попадает в ненормальные условия существования, так как при сохранении прежней кроны оно лишилось значительной части активных корней. Это приводит в первую очередь к необеспеченности надземной части водой и питательными веществами, а также к задержке образования в корнях необходимых соединений, которые нужны для нормальной жизни листьев и побегов.
Такое нарушение корневой системы проявляется часто в подвядании листьев, в торможении процессов роста надземных частей. Это, в свою очередь, приводит к плохому усвоению углекислоты, снижает образование сахаров и других продуктов фотосинтеза, а все вместе вызывает общее торможение ростовых процессов. Поэтому при пересадке растений особое внимание уделяется созданию благоприятных условий для нормального функционирования корневой системы. Для этого проводятся частые поливы, рыхление приствольных кругов, вносятся органические удобрения.
В последние годы были найдены новые приемы ускоренного восстановления корневой системы у пересаженных сеянцев и деревьев. Оказалось, что если корни выкопанных растений обрабатывать растворами стимуляторов роста, то происходит более быстрое восстановление корневой системы и усиление прироста надземных частей.
Обрабатывают сеянцы, погружая корни в водный раствор стимулятора роста по корневую шейку. Еще больше корней образуется при повторной обработке, которая производится при посадке сеянцев на постоянное место. В этом случае корни обмакивают в сметанообразную массу, составленную из глины и торфяной крошки или из глины и коровяка, взятых в равных количествах и замешанных на водном растворе гетероауксина 0,001-процентной концентрации. Иногда производят и третью обработку — полив посаженных сеянцев раствором, содержащим стимулятор роста в концентрации 0,001%. Саженцы обрабатывают так же, как и сеянцы.
Особенно болезненно переносят пересадки взрослые многолетние деревья. Обработка стимуляторами роста способствует усиленному образованию корней, помогает деревьям легче перенести пересадку.
Обрабатывают корни взрослых пересаживаемых деревьев дважды. Первый раз обработку производят на месте выкопки дерева перед помещением земляного кома в ящик для перевозки. Для этого перерезанные корни, выходящие на боковую поверхность земляного кома, аккуратно подрезают и обильно смачивают сметанообразной массой, состоящей из смеси глины и торфяной крошки, взятых в равных количествах и замешанных на водном растворе стимулятора роста 0,001-процентной концентрации. После доставки пересаживаемого дерева на постоянное место корневую систему обрабатывают повторно. С этой целью по границе земляного кома и плодородней земли, которой засыпают яму, выливают 50 л водного раствора стимулятора роста такой же концентрации. Для обработки корневой системы 25—40-летнего дерева требуется всего 0,5 г стимулятора — гетероауксина.
Почему же стимуляторы роста усиливают образование корней?
Некоторые исследователи полагают, что торможение образования корней у черенков связано с наличием в них веществ, парализующих действие ауксина. В пользу этого говорит такой факт. В черенках легкоукореняющихся сортов винограда содержится значительно меньше таких тормозителей, чем у сортов трудноукореняющихся. Дополнительное введение синтетических ауксинов снимает вредное действие этих веществ. Но это объяснение применимо лишь для черенков некоторых пород.
Дальнейшие исследования показали, что введенные в черенки ауксины оказывают глубокое воздействие на обмен веществ. Стимуляторы роста, попав в нижнюю часть черенка, вместе с питательными веществами передвигаются в другие части растения. С помощью радиоактивных изотопов установлено, что в отличие от естественных ауксинов, которые передвигаются в растении только сверху вниз, синтетические стимуляторы роста способны передвигаться также снизу вверх.
Под влиянием обработки этими физиологически активными соединениями в черенках активируется деятельность амилазы, фермента, превращающего крахмал в сахар. Одновременно усиливается интенсивность дыхания, в результате которого освобождается энергия и синтезируются жизненно необходимые вещества. Это в свою очередь способствует притоку к месту обработки новых соединений. Усиленный обмен создает благоприятные условия для новообразования клеток и тканей, которые являются началом будущей корневой системы.
Усиление образования и развития корневой системы способствует энергичному росту надземных частей. Это связано не только с тем, что при наличии корней происходит поступление воды и питательных веществ, но и с другими важными функциями, какие выполняют корни.
В корнях происходят сложные процессы образования необходимых соединений (аминокислот, органических кислот, витаминов и др.). Например, из пировиноградной кислоты при помощи ферментов в корнях могут образоваться щавелевоуксусная кислота, путем присоединения углекислого газа, и аминокислота — аланин, когда к пировиноградной кислоте присоединяется поступающий из почвы аммоний. Образовавшиеся в корнях органические соединения, передвигаясь в точки роста и листья, являются источником для новообразования других важных для растения веществ.
В свою очередь нормальная жизнедеятельность корневой системы зависит от деятельности надземных органов. При недостатке влаги, когда подавляется ассимиляция углекислоты, синтетическая способность корней резко нарушается. Эти и другие примеры говорят о том, что растительный организм представляет собой единое целое, его части взаимосвязаны и оказывают влияние друг на друга.
Академик А. Л. Курсанов показал, что наиболее интенсивной и непрерывной оказывается связь листьев с корнями, в сторону которых, особенно в первые периоды развития растения, устремляется значительная часть продуктов фотосинтеза. В корнях под влиянием ферментов происходит превращение этих продуктов в другие соединения, одна часть из которых используется корнями, а другая передвигается в надземные части растения.
Как известно, срезанные листья быстро желтеют и погибают. Если же они укореняются, то даже у пожелтевших пластинок появляется хлорофилл, листья зеленеют и начинают расти. Для объяснения этого явления было высказано несколько предположений, одно из которых допускало возможность образования в корнях веществ, принимающих участие в синтезе белка в листьях. Предполагали, что такое вещество, будучи синтезировано в корнях, передвигалось в листья и участвовало в образовании белка и хлорофилла.
В пользу этого указывали хорошо установленные факты, что синтез никотина происходит не в листьях, а в корнях табака. Так, если к корням табака привить паслен, то в листьях паслена будет накапливаться никотин. Если же к корням паслена привить табак, то этого алкалоида в листьях табака не будет.
Наряду с этими и другими данными, указывающими на синтетическую деятельность корней, было установлено, что выделенное из корней в 1955 году вещество кинетин усиливает приток азота, стимулирует биосинтез белка и хлорофилла в листьях. Будучи нанесен на пожелтевшую пластинку листа, кинетин стимулирует обмен веществ, вызывает позеленение листа и увеличивает продолжительность его жизни.