Tradičně jsou květiny, podobně jako ovoce, rozděleny na květiny klimakterického typu (karafiáty, Gypsophylla, orchideje) a neklimakterického typu (gladioly, tulipány, irisy).
Klimakterické květiny jsou citlivé na ethylen v okolní atmosféře, který působí na stárnutí okvětí, otvírání květů, tvorbu semeníku a prodlužování stopky. Znalosti o citlivosti květin na ethylen se dotýkají smíšené dopravy ovoce s květinami, použitelnosti potenciálních přípravků, kterými se brzdí účinek ethylenu a šlechtitelského programu, který směřuje k prodloužení uchovatelnosti (vase life).
Působení ethylenu na květiny
Vysoká citlivost je známa pro čeledi Campanulaceae, Caryophyllaceae, Geraniaceae, Labiatae, Malvaceae, Orchidaceae, Primulaceae, Ranunculaceae a Rosaceae; nízká citlivost je známa pro čeledi Compositae, Iridacae, Amaryllidaceae a Liliaceae. Citlivost vůči ethylenu má vazbu na čeleď. Například stárnutí květů irisu je zdánlivě necitlivé k ethylenu, ale ve skutečnosti ethylen potlačuje otvírání květů, jakož potlačuje i prodlužování květní stopky. V závislosti na druhu pak ethylen, jak indukovaný, tak i externě aplikovaný, může podněcovat řadu procesů. V květech oddělených od rostliny se zrychluje stárnutí, což se projeví u Orchidaceae (Cymbidium, Dendrobium), Campanulaceae (Campanula, Trachelium) a Caryophyllaceae (Dianthus, Gypsophila). U jiných rodů ethylen způsobí oddělení plně turgestních a nesenescentních okvětních plátků nebo celého okvětí, což pozorujeme u Geraniaceae (Geranium), Ranunculaceae (Aconitum, Delphinium), Rosaceae (Rosa, Potentilla) a Scrophulariaceae (Antirrhinum, Veronica). Vedle těchto účinků ethylenu na stárnutí a také oddělování květních plátků, může tento metabolit stimulovat oddělování celých květů a poupat, což pozorujeme u Hibiscus, Begonia, Clerodendron, Fuchsia a Agapanthus a celých květenství (Beloperone, Pachystachus). Překvapivě u květin s dlouhou životností, ethylen může sloužit jako spouštěč stárnutí nebo oddělování květů. V těchto květech se často ve fázi opylování zahajuje produkce ethylenu, který podporuje stárnutí rostliny, ale také zkrácení její doby, což může být pěstitelsky prospěšné. Podobně u čeledi Compositae s velkým počtem malých květů v květenství se vyžaduje opylení květů v krátké době, aniž by se mělo stárnutí opylených květů protahovat. I když je citlivost k ethylenu vázána na čeleď a druh, přesto jsou známy výjimky, které se projevují u druhů a kultivarů už dlouhodobě šlechtěných. Například karafiáty vzniklé křížením mají svoji uchovatelnost (vase life) negativně korelovánu k citlivosti na ethylen. U hrnkových miniaturních růží jsou známy kultivary zcela necitlivé k ethylenu až po kultivary vysoce citlivé.
Vhodné metody pro omezení účinku ethylenu
Rušení účinku ethylenu se dosáhne třemi principy :
– rušením místa vzniku ethylenu (účinek ACC synthesy, vznikem ACC – kyseliny
cyklopropanové, chemickou a enviromentální inhibicí (AVG, AOA a vyšší koncentrace CO2)
– zabráněním vazby ethylenu na jeho příjmové místo účinku – odstraňování ethylenu
ventilací, chemickou vazbou na zeolity, vazbou na KMnO4
– zabráněním reakce v rostlině prostřednictvím chemických látek, které vyloučí, aby se ethylen vázal na receptor (STS, 2,5-NBD, DACP, 1-MCP, CP, 3,3, DMCP 3-MCP,
1-DCP, 1-HCP).
V oblasti šlechtění, kromě těchto postupů, které jsou fyziologicko–technologické, jsou šlechtitelské metody založené na vytvoření receptoru (ert1-1) a tento mutantní receptor není schopen vázat ethylen.
Enviromentální faktory odezvy rostliny vůči ethylenu
Vytvořením atmosféry s vyšším obsahem CO2 a velmi nízkou koncentrací O2 je vysoký podíl antagonistů produkce ethylenu, čehož se užívá při balení potravin (MAP – modified atmosphere packing) a skladování ovoce v ULO (ultra low oxygen) atmosféře, široce používané pro skladování jádrového ovoce. Snižováním teploty se významně zmenšuje ethylenový efekt. Pro květy karafiátů je kalkulováno, že na každých 10°C snížení teploty se sníží odezva na ethylen více jak 10 x (Q10 = 11,2). Současně se také může kalkulovat, že snížením teploty o 10°C klesá vazba ethylenu na receptor 4,2 x. (Q10 = 4,2). K tomu se musí přidat vliv produkce ethylenu rostlinným pletivem, kde Q10 = 2,7. Tímto lze vysvětlit dramatický účinek nízké teploty na zpomalení účinku ethylenu, takže jiná cesta blokování ethylenu není ani nutná. U řezaných a hrnkových kultur se může uvažovat o řízené atmosféře. Zvýší–li se koncentrace CO2 na tři procenta a současně se sníží koncentrace kyslíku na dvě procenta, pak se při skladování karafiátů a růží může počítat s další inhibicí účinku ethylenu. S praktickou aplikací tohoto uložení u jmenovaných kultur se komerčně neuvažuje, na rozdíl od jádrového ovoce, kde je toto skladování zcela dostupné a plynná směs komoditu fyziologicky nepoškozuje.
Chemická inhibice příjmu ethylenu
2,5-Norbornadiene (podtitulek)
V posledních 70 letech bylo zkoumáno mnoho alkenů, z nichž (2,5-Norbornadiene -
2,5 bicyclohepta-2,5-diene) je antagonistou ethylenu. Tato látka je kapalinou, která se snadno odpařuje (b.v. 89 °C) a v koncentraci 500 l/l zabrání nástupu klimakterického vzestupu ethylenu. Používá se málo kvůli nepříjemnému pachu. Biochemicky působí kompetitivní inhibicí vůči ethylenu (na receptor se naváže tato látka, nikoliv ethylen) a rovněž výrazně prodlužuje vase-life.
STS – Silber ThioSulphat (podtitulek)
Sloučenina (thiosíran stříbrný Ag2S2O3) obsahuje Ag+, který je osvědčeným inhibitorem účinku ethylenu u dekorativních květin. První pokusy byly však prováděny v roce 1975 s roztokem AgNO3 a s řezanými karafiáty jako modelovými rostlinami. Později se STS ukázal vhodnější pro vyšší pohyblivost v rostlině a lepším příjmem v místech účinku. Jakmile se ion Ag+ dostane do receptoru, je pak tento zjevně zamčený pro příjem ethylenu. Pro řadu let byl STS jedinou sloučeninou komerčně využívanou pro ochranu okrasných rostlin na úrovni blokování receptoru. Předností STS je jeho rozpustnost ve vodě a pro řezané květy se používá jako přídavek do vody a pro hrnkové kultury se náležitě zředěným roztokem postřikují rostliny. Ošetření pomocí STS zabraňuje stárnutí okvětních lístků a prodlužuje vase life karafiátů (Dianthus barbatus, Gypsophila, Matthiola, Trachelium, Physostegia). STS zabraňuje opadávání okvětních lístků a prodlužuje vase life pro rody Aconitum, Delphinium, Phlox, Antirrhinum,Bougainvillea, Calceolaria, Lathyrus, Pelargonium a Schlumbergia. Předběžná úprava přídavku STS do úchovného roztoku je pro mnoho druhů řezaných květů povinná při prodeji na holandské aukční burze a ukazuje na obecně řízený antiethylenový zásah v průmyslu distribuce řezaných a hrnkových kultur.
1-MCP (1-methylcyclopropene) (podtitulek)
Komerční aplikace vycházejí z podrobného zkoumání antiethylenového účinku u hrnkových a řezaných květin a mnohé společnosti mají přípravek Floralife®, začleněný do distribuční, příp. skladovatelné technologie květinářské produkce. 1–MCP (1-methylcyklopropen) je nenasycený cyklický olefin, který se nevratně váže na ethylenové receptory a brání tvorbě ethylenu a změně procesu zrání v rostlinných pletivech. Tato látka je netoxickým a nevonným plynem, který je stabilní v pokojové teplotě a chrání řezané a hrnkové květiny a ostatní okrasné květiny proti nežádoucím účinků ethylenu. 1–MCP byl v roce 1996 patentován (E. Sislerem a S. Blankeshipovou) v USA a americká společnost FloraLife Inc. a AgroFresh Inc. (Rohm and Haas) vyvinuly přípravky EthylBloc® ( pro okrasné květiny) a SmartFresh™ pro ovoce a zeleninu. SmartFreshTM obsahuje práškový δ-cyklodextrin, na němž je účinná látka 1-CMP v koncentraci 0,14 %, poté se přídavkem vody uvolní do okolního vzduchu jako plyn. Pro reakci s pletivy ošetřované květiny se musí dodržet tři podmínky :
– optimální teplota – nejlépe 20 °C, nižší teploty pod 13 °C výrazně zpomalují účinek plynu
– doba působení – 5 až 12 hodin (v závislosti na koncentraci 1-MCP)
– koncentrace uvolněného plynu – tuto je třeba vypočítat z hmoty práškového přípravku EthylBloc®, přídavku vody a objemu volného prostoru, v němž bude reakce probíhat.
Má-li se zachovat požadovaná koncentrace (v provozním ošetření 100 – 500 l/l) musí být prostor dostatečně plynotěsný (chladírenská komora, skleník, automobilový návěs, polyethylenový vak o tloušťce alespoň 100 m ), pokud možno s vnější ventilací. Po době exposice účinku 1–MCP se prostor odvětrá i přestože plyn není toxický.
Jiné cyklopropeny a STS (podtitulek)
Deriváty cyklopropenu jako 3-MCP byly zkoušeny na Campanula and Kalanchoë nebo 3,3 DMCP (3,3 dimethylcyklopropen) na karafiátech a Campanula. Mnohem lepší účinnost má 1- DCP ( 1– decylcyklopropen). Pro praktické použití je mnohem lepší souběžné použití vodného roztoku 0,2 až 0,5 mM STS a fumigace 1-MCP v koncentraci do 100 l/l, kde se předpokládá synergický efekt.
Závěr
Potlačení účinku ethylenu na řezané a hrnkové květiny lze dosáhnout mnoha fyziologickými reakcemi, které se vztahují k roli ethylenu jako prostředku zrychlujícímu stárnutí květin a jeho blokování na receptoru jinými chemickými prostředky. Mnohé z nich, jako je STS, jsou v praxi použitelné do vody, nebo jsou aplikovány jako plyny, které ve vhodné koncentraci v okolí uložených květin biochemicky zabrání vstupu ethylenu do rostlinného pletiva (1-MCP).
