Wapń jako podstawowy budulec roślin

Firma Plant Impact opracowała unikatową na skalę świata technologię optymalizującą krążenie i dystrybucję wapnia w tkankach roślin, mającą na celu poprawę jakości owoców i warzyw. Technologia CaT™, oparta na syntetycznej molekule, została opatentowana w ponad 20 krajach na całym świecie (w tym w całej Europie). Molekuła ta stymuluje kanały wapniowe w ścianach komórkowych, dzięki czemu zwiększa cytoplazmatyczne stężenie jonów wapnia w komórkach.

Dwie drogi pobieranie wapnia

Rośliny pobierają większość (aż do 90%) składników mineralnych, niezbędnych do ich prawidłowego funkcjonowania, przez korzenie włośnikowe znajdujące się w glebie/substracie. Tam natomiast trafiają w różny sposób: poprzez nawożenie, mineralizację (rozkład) resztek roślinnych (materii organicznej), dekompozycję minerałów lub razem z wodą pochodzącą z nawadniania lub opadów atmosferycznych.

Składniki mogą być pobrane w dwojaki sposób. Pierwszy z nich to absorpcja pasywna, czyli pobieranie i transport przez dyfuzję (różnicę koncentracji w poszczególnych miejscach w roślinie). Proces ten jest na ogół dość powolny i zależy od wielu czynników. Drugi sposób to absorpcja aktywna przy wykorzystaniu pewnych nośników, które zapewniają znaczenie szybszy efekt. Ten proces pozwala również na selektywność wobec składników odżywczych – dzięki konkretnemu nośnikowi można wpływać na pobieralność i szybkość transportu konkretnego składnika.

Kluczowy element budujący ściany komórkowe

Jednym z najważniejszych składników odżywczych dla rośliny jest wapń. Jest kluczowym składnikiem budującym ściany komórkowe, zarówno pędów i liści, jak i owoców. Zapewnia trwałość i stabilność strukturalną tkanek roślinnych. Ma również wpływ na zachodzenie wielu procesów rozwojowych, takich jak podziały komórkowe i dalej wzrost elongacyjny komórek, zamykanie aparatów szparkowych, wzrost łagiewki pyłkowej lub rozwój korzeni włośnikowych. Jego niedobór w przypadku może powodować zaburzenia i zniekształcenia. Brak reakcji w odpowiednim momencie i nieuzupełnienie wapnia skutkuje wieloma problemami także na końcowym etapie wegetacji lub po zbiorze, dyskwalifikującymi owoce czy warzywa z handlu lub obniżającymi ich wartość rynkową. Są to przykładowo wszelkie plamistości korzeni marchwi, plamistości miąższu w przypadku bulw ziemniaków czy gorzka plamistość podskórna jabłek. Jeśli chodzi o wszystkie owoce jagodowe, wapń jest niezbędny w celu poprawy ich jędrności i trwałości, ogranicza pleśnienie i mięknięcie, co ostatecznie wpływa na wyższe zdolności przechowalnicze poszczególnych owoców i wydłużone życie półkowe tych produktów.

Wiadomo, że wapń jest mało mobilnym składnikiem odżywczym, podczas gdy pełni jedną z kluczowych ról w odżywaniu roślin jagodowych. Porusza się w roślinie głównie poprzez transport ksylemowy, który dostarcza najwięcej składników i wody do organów wykazujących duże straty wody (jak np. liście). Pędy mają znacznie mniej aparatów szparkowych niż liście, zatem dla nich transport przez drewno (ksylem) nie jest tak wydajny, a co za tym idzie dalszy przepływ składnika do owoców też jest ograniczony. Przez to dociera tam również znacznie mniej wapnia niż jest wymagane do prawidłowego rozwoju. Mimo to, duża cześć całkowitej ilości tego składnika jest pobierana z gleby, ponieważ dolistne opryski wapniowe nie zawsze są skuteczne, chociaż w przypadku tak mało mobilnych składników wydają się jedynym rozwiązaniem. Wtedy mówimy o mechanizmie transportu floemowego (przez łyko), czyli absorpcji składników głównie przez liście i aktywnym transporcie do owoców.

Badaniami nad pobieraniem, krążeniem i wykorzystaniem wapnia przez roślinę zajmuje się od dziesiątek lat firma Plant Impact, będąca częścią grupy Croda International.

Firma Plant Impact opracowała unikatową na skalę świata technologię optymalizującą krążenie i dystrybucję wapnia w tkankach roślin, mającą na celu poprawę jakości owoców i warzyw.

Technologia CaT™, oparta na syntetycznej molekule, została opatentowana w ponad 20 krajach na całym świecie (w tym w całej Europie). Molekuła ta stymuluje kanały wapniowe w ścianach komórkowych, dzięki czemu zwiększa cytoplazmatyczne stężenie jonów wapnia w komórkach. To natomiast poprawia krążenie jonów wapnia w tkankach roślin w sposób symplastyczny (przez cytoplazmę, przez „żywą” część rośliny), co jest bardzo ważne dla komórek o niższym stopniu transpiracji (takich jak te w pędach), a co za tym idzie, o słabym transporcie apoplastycznym (przez połączone ze sobą ściany komórkowe). Takie zwiększanie cytoplazmatycznego stężenia jonów wapnia w komórkach zachodzi również przez krótką chwilę w przypadku występowania stresu abiotycznego (nagłych zmian temperatur, stresów solnych, stresów mechanicznych). Technologia CaT™ znacznie wydłuża i wzmacnia efekt zwiększenia stężenia wapnia, zarówno podczas występowania stresu, jak i w normalnych warunkach wzrostu roślin.

Badania prowadzone przez Plant Impact potwierdziły, że opatentowana cząstka aktywna CaT™ znacząco poprawia dostępność wapnia, czy też wzmacnia aktywność, mobilność i działanie wapnia w roślinie poprzez systemiczny działanie w roślinie.

Wraz z Uniwersytetem w Lancaster przeprowadzono badania preparatu HortiCaltech wykorzystującego technologię CaT™. Wraz z uniwersalnym produktem wapniowym oraz z produktem HortiCaltech zaaplikowano akworynę – fotoproteinę występującą w meduzach, generującą niebieskie światło przy aktywacji przez wapń. Doświadczenie doskonale udowodniło systemiczne działanie molekuły CaT™ w roślinach. Obrazy z doświadczenia składają się ze 120 zdjęć wykonanych w 8-godzinnym przedziale czasowym, aby pokazać emisję światła w miejscach, w których podwyższono stężenie wapnia. Organizmem modelowym był rzodkiewnik pospolity (łac. Arabidopsis thaliana).

więcej światła = więcej wapnia

Ilość emitowanego światła została określona ilościowo za pomocą luminometru i była proporcjonalna do cytoplazmatycznego stężenia jonów wapnia ([Ca2 +] cyt).

W przypadku pierwszej kontroli z wodą nie odnotowano zmiany koncentracji wapnia, co jest oczywiste.

• 

• 

W przypadku kontroli ze zwykłym produktem wapniowym zauważalna jest nieznaczna zmiana koncentracji wapnia w tkankach, jednak w zasadzie jedynie w miejscu aplikacji pipetą.

• 

• 

HortiCaltech z technologia CaT™ nie dość, że znacznie zwiększył koncentrację wapnia w miejscu aplikacji, to uruchomił systemiczny transport i zwiększył koncentrację składnika w całej roślinie.

• 

• 

Zalety, jakie niesie za sobą stosowanie preparatu HortiCaltech to znacznie zredukowane zaburzenia jakościowe owoców i warzyw, poprawiona zdolność przechowalnicza, wzrost jędrności i trwałości i co za tym wszystkim idzie, wzrost wydajności i dochodowości z plantacji. Na pewno dużą zaletą produktu jest również jego doskonała mieszalność z innymi preparatami i środkami ochrony roślin, co pozwala na zredukowanie ilości zabiegów, a także możliwość wykonania zabiegu na każdym etapie rozwoju rośliny.

Po serii niezwykle udanej serii doświadczeń w uprawie borówki przeprowadzonych w Polsce, Chile, Peru, Szkocji i Holandii w sezonie 2019 oraz aktualnie prowadzonych doświadczeń w Hiszpanii, czy też doskonałych wynikach we wszystkich innych uprawach jak jabłonie, czereśnie, truskawki czy sałaty, pomidory i ziemniaki, przeprowadzanych w całej Europie, w tym roku zaplanowaliśmy kolejne już doświadczenia z produktem HortiCaltech w uprawie maliny z dr. Pawłem Krawcem. Zeszłoroczne badania u dr. Krawca wykazały poprawę struktury owoców na podstawie oceny siły niezbędnej do zgniecenia i rozerwania malin. Bardzo ważną obserwacją było odnotowanie ograniczenia pleśnienia owoców podczas przechowywania po zastosowaniu HortiCaltech. Te obserwacje zmotywowały nas do ponownych badań nad zastosowaniem preparatu w uprawie malin.

Tegoroczne doświadczenie zakłada dwa warianty stosowania HortiCaltech:

• poprzez fertygację – planowanych jest 8 zabiegów w dawce 1 L/ha, poczynając od etapu opadania płatków z pierwszych kwiatów (ok. 7 dni po rozpoczęciu kwitnienia) w odpowiednich odstępach czasowych tak, aby zaaplikować wymaganą objętość preparatu do końca sezonu (co ok. 7-10 dni). HortiCaltech będzie dodawany do zbiornika z saletrą wapniową.
• dolistnie – bardziej powszechna forma aplikacji HortiCaltech. Zaaplikowana będzie ta sama ilość preparatu, jednak planowane są 4 zabiegi w dawce 2 L/ha, poczynając od etapu opadania płatków z pierwszych kwiatów (ok. 7 dni po rozpoczęciu kwitnienia) w odpowiednich odstępach czasowych tak, aby zaaplikować wymaganą objętość preparatu do końca sezonu (co ok. 10-14 dni).
• kontrola to standardowy, profesjonalny program nawożenia.

Wyniki doświadczenia zostaną omówione podczas realizacji projektu Malinowe Factory w gospodarstwie dr Pawła Krawca.