AUTOREFERAT. Biostymulatory jako alternatywa dla auksyn w procesie ukorzenia sadzonek pędowych krzewów liściastych. dr inż. Andrzej Pacholczak

Transkrypt

1 AUTOREFERAT Biostymulatory jako alternatywa dla auksyn w procesie ukorzenia sadzonek pędowych krzewów liściastych dr inż. Andrzej Pacholczak Katedra Roślin Ozdobnych, Wydział Ogrodnictwa, Biotechnologii i Architektury Krajobrazu, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Warszawa,

2 1. Imię i Nazwisko ANDRZEJ HUBERT PACHOLCZAK AUTOREFERAT ZAŁĄCZNIK 3 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/ artystyczne z podaniem nazw, miejsca i roku ich wydania oraz tytuł rozprawy doktorskiej. Dyplom doktora nauk rolniczych w zakresie ogrodnictwa, Wydział Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu SGGW w Warszawie, r. Tytuł rozprawy doktorskiej: Wpływ wstępnego traktowania roślin matecznych wybranych gatunków krzewów ozdobnych na proces rizogenezy sadzonek pędowych Dyplom magistra inżyniera ogrodnictwa, Wydział Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu SGGW w Warszawie, Tytuł pracy magisterskiej: Hodowla i ocena wartości dekoracyjnych i użytkowych cykalenów (Cyclamen persicum Mill.). 3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/ artystycznych obecnie Katedra Roślin Ozdobnych, Wydziału Ogrodnictwa, Biotechnologii i Architektury Krajobrazu SGGW w Warszawie, stanowisko: adiunkt 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.): a) tytuł osiągnięcia naukowego/ artystycznego, Cykl jednotematycznych publikacji przedstawionych pod tytułem: Biostymulatory jako alternatywa dla auksyn w procesie ukorzenia sadzonek pędowych krzewów liściastych b) (autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, według roku wydania, nazwa wydawnictwa) Pacholczak A., Szydło W., Petelewicz P., Szulczyk K., The effect of AlgaminoPlant on rhizogenesis in stem cuttings of Physocarpus opulifolius Dart s Gold and Red Baron. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus 12(3): IF=0,522 (20 pkt.) (udział własny 75%). 1

3 Pacholczak A., Pietkiewicz S., Gas exchange during rhizogenesis in common ninebark stem cuttings treated with biostimulators. Propagation of Ornamental Plants 14(2): IF=0,346 (15 pkt.) (udział własny 70%). Pacholczak A., The effect of the auxin application methods on rooting of Physocarpus opulifolius Maxim. cuttings. Propagation of Ornamental Plants 15(4): IF=0,240 (15 pkt.) (udział własny 100%). Pacholczak A., Petelewicz P., Jagiełło-Kubiec K., Ilczuk A., Physiological aspects in propagation of smoke tree (Cotinus coggygria Scop. Royal Purple ) by stem cuttings. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus 14(5): IF=0,583 (15 pkt.) (udział własny 70%). Pacholczak A., Petelewicz P., Jagiełło-Kubiec K., Ilczuk A., The effect of two biopreparations on rhizogenesis in stem cuttings of Cotinus coggygria Scop. European Journal of Horticultural Science 80: IF=0,400 (20 pkt.) (udział własny 60%). Pacholczak A., Nowakowska K., Pietkiewicz S., The effects of synthetic auxin and a seaweed-based biostimulator on physiological aspects of rhizogenesis in ninebark stem cuttings. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 44(1): IF=0,451 (15 pkt.) (udział własny 80%). SUMA punktów 100 Sumaryczny IF 6 prac = 2,542 2

4 3

5 Osiągnięcie pod tytułem Biostymulatory jako alternatywa dla auksyn w procesie ukorzeniania sadzonek pędowych krzewów liściastych tworzy cykl następujących publikacji: (kolejność prac zgodnie z omawianiem ich w autoreferacie) A1. Pacholczak A., The effect of the auxin application methods on rooting of Physocarpus opulifolius Maxim. cuttings. Propagation of Ornamental Plants 15(4): IF=0,240 A2. Pacholczak A., Szydło W., Petelewicz P., Szulczyk K., The effect of AlgaminoPlant on rhizogenesis in stem cuttings of Physocarpus opulifolius Dart s Gold and Red Baron. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus 12(3): IF=0,522 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na opracowaniu koncepcji i metody doświadczeń, udziale w analizach chemicznych, statystycznym opracowaniu wyników oraz redagowaniu tekstu publikacji. Mój udział procentowy szacuję na 75%. A3. Pacholczak A., Petelewicz P., Jagiełło-Kubiec K., Ilczuk A., Physiological aspects in propagation of smoke tree (Cotinus coggygria Scop. Royal Purple ) by stem cuttings. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus 14(5): IF=0,583 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na koncepcji doświadczeń, wykonaniu części analiz chemicznych, interpretacji wyników oraz redagowaniu tekstu publikacji. Mój udział procentowy szacuję na 70%. A4. Pacholczak A., Pietkiewicz S., Gas exchange during rhizogenesis in common ninebark stem cuttings treated with biostimulators. Propagation of Ornamental Plants 14(2): IF=0,346 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na opracowaniu koncepcji doświadczeń, udziale w pomiarach wymiany gazowej, opracowaniu statystycznym wyników oraz przygotowaniu tekstu publikacji. Mój udział procentowy szacuję na 70%. A5. Pacholczak A., Petelewicz P., Jagiełło-Kubiec K., Ilczuk A., The effect of two biopreparations on rhizogenesis in stem cuttings of Cotinus coggygria Scop. European Journal of Horticultural Science 80: IF=0,400 Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na opracowaniu koncepcji doświadczeń, udziale w wykonaniu analiz chemicznych oraz przygotowaniu tekstu publikacji. Mój udział procentowy szacuję na 60%. 4

6 5

7 c) Omówienie celu naukowego ww. prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Wiodącym tematem w moich badaniach, tak przed, jak i po uzyskaniu stopnia naukowego doktora, jest intensyfikacja procesu rozmnażania krzewów ozdobnych z wykorzystaniem różnych metod stosowania auksyn oraz wykorzystanie biostymulatorów jako alternatywy dla ukorzeniaczy opartych na auksynach. Szkółkarstwo ozdobne w Polsce jest tą gałęzią ogrodnictwa ozdobnego, które odznacza się najwyższą dynamiką rozwoju. Wynika to z rosnącego popytu na rośliny ozdobne, związanego z rozwojem budownictwa domów jednorodzinnych i nowoczesnych osiedli mieszkaniowych oraz wzrostem zamożności społeczeństwa i rosnącą świadomością roli roślin ozdobnych, określających jakość życia człowieka (Hall i Dickson 2011). Popyt ten kreowany jest także przez media popularyzujące styl życia wśród zieleni i oddziaływające na osoby urządzające ogrody przydomowe oraz tereny zieleni miejskiej. Ozdobny materiał szkółkarski w dzisiejszych czasach dostępny jest w bardzo szerokiej ofercie asortymentowej, dostosowanej do różnorodnych preferencji konsumenta. W 2010 r. powierzchnia szkółek produkujących ozdobne drzewa i krzewy wynosiła 6747 ha i była blisko dwukrotnie większa w porównaniu do r (Olewnicki i Grabowska 2014, Olewnicki 2015). Popyt oraz rosnąca konkurencja na rynku szkółkarskim wymuszają na producentach polepszenie jakości i poszerzanie asortymentu dostosowanego do potrzeb klienta i tendencji panujących obecnie na rynku. W związku z powyższym wprowadzane są nowe metody rozmnażania oraz udoskonalane już istniejące. Rośliny drzewiaste rozmnaża się głównie przez sadzonkowanie. Szczególnie u tej grupy roślin proces ryzogenezy wymaga wspomagania, gdyż procesy regeneracji, w tym odróżnicowania tkanek, są trudniejsze niż u roślin zielnych. Próg opłacalności przyjęty w praktyce szkółkarskiej oscyluje wokół 50% ukorzenionych sadzonek, co rzadko jest możliwe bez zastosowania środków stymulujących ukorzenianie. Obecnie najbardziej rozpowszechnionymi środkami wspomagającymi ukorzenianie są preparaty syntetyczne oparte o auksyny. W związku z rosnącym naciskiem w sferze ochrony środowiska naturalnego, Unia Europejska stale wprowadza i modyfikuje uregulowania prawne, mające na celu zmniejszenie jego degradacji i zanieczyszczenia. W ramach prowadzonej polityki środowiskowej Unia Europejska zobowiązała podmioty posiadające zezwolenie na dopuszczenie nawozów i środków ochrony roślin (w tym preparatów zawierających auksyny) do spełnienia dodatkowych wymogów (są one zawarte w art. 117 ust. 2 pkt 1 Ustawy o ochronie roślin). W związku z powyższym w Polsce brak jest obecnie na 6

8 rynku legalnych preparatów auksynowych koniecznych do produkcji wielu roślin ozdobnych, co może zagrozić upadkiem tej części ogrodnictwa. Widząc takie zagrożenie, nie tylko dla szkółkarstwa w Polsce, rozpocząłem badania nad możliwością wykorzystania innych preparatów w miejsce tych na bazie auksyn. Prowadzone od 2008 r. prace mają na celu sprawdzenie przydatności biostymulatorów jako wspomagaczy procesów ukorzeniania sadzonek. Biostymulatory (biopreparaty) to środki o naturalnym pochodzeniu, bezpieczne dla człowieka oraz nie zagrażające środowisku (Michalski i in. 2008, Michalski 2010). Pozytywne rezultaty stosowania tych preparatów udowodniono doświadczalnie w uprawach rolniczych i warzywniczych. Przyczyniały się one do zwiększenia plonu oraz poprawy systemu korzeniowego roślin (Basak i in. 2008, Dobrzański i in. 2008). Uzasadnione więc stały się badania z użyciem wyżej wymienionych preparatów pod kątem ich przydatności w rozmnażaniu materiału szkółkarskiego (Pacholczak i in a, b). W oparciu o wyniki wieloletnich badań i wymiany doświadczeń w roku 2013 przez EBIC została skonstruowana definicja, która mówi, iż: Biostymulatory roślinne zawierają substancje lub/i mikroorganizmy, których funkcją po traktowaniu nimi roślin lub strefy korzeniowej jest stymulacja naturalnych procesów usprawniających mechanizmy pobierania składników mineralnych z podłoża, wydajność odżywiania oraz zwiększenia tolerancji na stres abiotyczny i jakość plonu. W 2017 r. Yakhin i in. na podstawie 333 pozycji literatury próbują podsumować, czym są biostymulatory, przedstawiając ich klasyfikację na podstawie możliwości regulacji procesów biochemicznych, czyli tzw. sposobu działania (ang. mode of action) oraz spektrum zastosowania w nowoczesnym ogrodnictwie. Obecnie funkcjonująca definicja została zaproponowana przez Patricka Du Jardin (2015), według którego: Biostymulatorem roślin jest każda substancja lub mikroorganizm stosowany wobec roślin celem zwiększenia efektywności odżywiania, tolerancji na stres abiotyczny i/lub podniesienia cech jakościowych roślin niezależnie od składników pokarmowych. Autor proponuje jeszcze rozszerzenie tej definicji, dodając że: biostymulatory roślinne obejmują także produkty handlowe zawierające mieszaniny takich substancji i/lub mikroorganizmów. Idealny biostymulator powinien posiadać następujące cechy, musi być: (i) nietoksyczny, bezpieczny dla zwierząt i środowiska naturalnego; (ii) łatwo i aktywnie pobierany przez rośliny z otoczenia; (iii) pochodzenia naturalnego lub łatwo syntetyzowany w laboratoriach; (iv) nie drogi; (v) rozpuszczalny się w różnych rozpuszczalnikach: wodzie, alkoholach, (vi) łatwo przemieszczający się w komórkach roślinnych, (vii) musi poprawiać 7

9 odporność roślin na niekorzystne warunki, w tym tolerancję na stresy (Posmyk i Szafrańska 2016). Biostymulatory stanowią grupę bardzo niejednorodną, do której zalicza się zarówno substancje, jak i mikroorganizmy. Sposoby ich użytkowania również są wysoce zróżnicowane: mogą być np. stosowane dolistnie, doglebowo, bądź też może być nimi zaprawiany materiał siewny (Słowiński 2004). Substancje te mogą być pojedynczymi związkami (na przykład betaina, glicyna) lub mogą stanowić odrębną grupę związków pochodzenia naturalnego, których skład i biologicznie aktywne składniki nie są w pełni scharakteryzowane (np. ekstrakty z wodorostów) (Du Jardin 2015). Zhang i Schmidt (2000) przypisują biostymulujące działanie preparatów zawartości hormonów i ich właściwościom ochronnym przed stresem abiotycznym. Bardzo istotne są więc funkcje fizjologiczne biostymulatorów, m.in. ochrona mechanizmu fotosyntetycznego przed uszkodzeniami lub stymulacja powstawania korzeni przybyszowych. Funkcje te są realizowane dzięki stymulacji działania mechanizmów komórkowych (jak np. zmiatania wolnych rodników przez antyoksydanty lub syntezy transporterów auksyny odnosząc się do dwóch poprzednich przykładów). Fizjologiczne funkcje i wpływ na podstawowe mechanizmy komórkowe - rozumiane jako mechanizm działania tych biostymulatorów - obejmują, m.in.: stymulację biosyntezy naturalnych hormonów, bądź wzmożenie ich aktywności, usprawnienie gospodarki wodnej, intensyfikację podziałów komórkowych, stymulację kiełkowania i rozwoju siewek oraz zmiany zawartości wielu substancji biologicznie aktywnych (Gawrońska 2008, Gawrońska i in. 2008, Du Jardin 2015). Jednym z czynników determinujących zdolność sadzonek do regeneracji systemu korzeniowego jest ich aktualny stan energetyczny, który jest wynikiem sprawności działania aparatu fotosyntetycznego roślin. Jego wydajność ulega drastycznemu obniżeniu w momencie pobrania materiału rozmnożeniowego do ukorzeniania i u wielu gatunków utrzymuje się na niskim poziomie aż do wytworzenia przez sadzonki pierwszych korzeni, a więc w tkankach ukorzenianej sadzonki spada bieżąca dostępność substratów energetycznych. A są one niezbędne do prawidłowego przeprowadzenia procesów oddechowych, czyli dostarczenia energii do procesów regeneracji. Znaczenie tego problemu wzrasta wraz z wydłużeniem się czasu ukorzeniania sadzonek (Barzdajn 1981, Couvillon 1988, Kopcewicz i Lewak 2012), dlatego w przypadku wegetatywnego rozmnażania roślin, szczególnie drzewiastych, nagromadzenie związków organicznych w tkankach roślin matecznych może mieć fundamentalne znaczenie dla powodzenia ukorzeniania (Costa i in. 2007, Kopcewicz i Lewak 2012). Chcąc ocenić przydatność biostymulatorów do rozmnażania roślin drzewiastych, 8

10 należało sprawdzić ich wpływ na zawartość związków organicznych oraz procesy wymiany gazowej w sadzonkach poddanych ich działaniu. Chlorofil i karotenoidy to związki, które odpowiadają za prawidłowy przebieg procesu fotosyntezy. Fotosynteza jest procesem, w którym energia świetlna ulega przemianie w energię wiązań chemicznych. Jednym z wyników fotosyntezy jest powstawanie cukrowców, które jak wspomniano wcześniej - stanowią niezbędny dla procesów metabolicznych substrat energetyczny. Można założyć, że zabiegi, których skutkiem jest wzrost zawartości pigmentów asymilacyjnych, mają kluczowe znaczenie w procesie ryzogenezy. Reaktywne formy tlenu RFT (ROS z ang. Reactive Oxygen Species) są produktami stopniowej, częściowej redukcji tlenu cząsteczkowego (Małecka i Tomaszewska 2005). Są związkami zaangażowanymi w przebieg wielu procesów metabolicznych roślin (Foyer i Graham 2011). Do najważniejszych reaktywnych form tlenu zalicza się tlen singletowy ( 1 O 2 ), anionorodnik ponadtlenkowy (O - 2 ), rodniki hydroksylowe (OH ) i nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ) (Bowler i in. 1992). Nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ) powstaje w spontanicznej reakcji dysmutacji, która jest wynikiem przekształcenia rodnika ponadtlenkowego (z równoczesnym powstaniem tlenu), bądź też w reakcji katalizowanej przez dysmutazę ponadtlenkową (del Rio i in. 1998, Kopcewicz i Lewak 2012). Istnieje wiele powiązań pomiędzy nadtlenkiem wodoru, a działaniem regulatorów wzrostu, a ponadto związek ten ma wpływ na działanie aparatów szparkowych w roślinie (Chen i Galie 2004, Mori i Schroeder 2004, Bright i in. 2006, Kwak i in. 2006). Organizmy roślinne wykształciły wiele mechanizmów kontrolujących nadmierną akumulację RFT, tzw. mechanizmy antyoksydacyjne wykorzystujące zarówno enzymatyczne przekształcenie reaktywnych form przy udziale enzymów takich, jak m.in. dysmutaza ponadtlenkowa, peroksydazy i katalazy (Bowler i in. 1992, del Rio i in. 1998, Shewfelt i del Rosario 2000, Kopcewicz i Lewak 2012), jak i ich neutralizację nie enzymatyczną przy udziale takich związków, jak: glutation, tokoferole, karotenoidy, kwas askorbinowy, czy flawonoidy. Biostymulatory pozytywnie oddziałują szczególnie na rośliny uprawiane w trudnych warunkach, więc zasadnym było określenie ich wpływu na wybrane aspekty stresu oksydacyjnego w sadzonkach. Prace nad wprowadzaniem biostymulatorów do praktyki szkółkarskiej są bardzo istotne nie tylko ze względu na niepewną przyszłość stosowanych dotychczas na szeroką skalę preparatów, ale także dla poszerzenia wiedzy na temat środków umożliwiających realizację produkcji roślinnej na jak najwyższym poziomie. Koniecznym stało się wprowadzenie do cyklu produkcyjnego rozwiązań bezpiecznych dla środowiska i człowieka 9

11 oraz opracowanie technologii produkcji, które skutecznie wspomogą zarówno proces ukorzeniania, jak i pozostałe etapy produkcji szkółkarskiej. Zastosowanie biopreparatów i wyjaśnienie ich roli w procesie regeneracji korzeni jest punktem wyjścia do dalszych badań w tym kierunku oraz podniesienia poziomu produkcji szkółkarskiej. Badania, których wyniki stanowią osiągnięcie naukowe wnioskodawcy, miały na celu określenie: A) wpływu opryskiwania kwasem indolilo-3-octowym (IBA) na ukorzenianie sadzonek na tle innych metod stosowania auksyn, B) wpływu auksyny IBA i biostymulatorów na proces ukorzeniania sadzonek pędowych wybranych taksonów krzewów ozdobnych, C) wpływu stymulatorów ukorzeniania na zawartość wybranych związków organicznych w sadzonkach, D) wpływu stymulatorów ukorzeniania na wybrane parametry wymiany gazowej w sadzonkach, E) wpływu stymulatorów ukorzeniania na wybrane aspekty stresu oksydacyjnego w sadzonkach. 10

12 A) Określenie wpływu opryskiwania kwasem indolilo-3-octowym (IBA) na ukorzenianie sadzonek na tle innych metod stosowania auksyn We wszystkich badaniach nad biostymulatorami przyjęto trzy kombinacje referencyjne: nie traktowaną kontrolę, sadzonki potraktowane handlowym preparatem stymulującym ukorzenianie Rhizopon AA, opartym na kwasie indolilo-3-masłowym (1% IBA) oraz opryskiwane wodnym roztworem IBA (50 mg L -1 ). Ta ostatnia metoda dawała najbardziej bezpośrednią możliwość porównania skuteczności auksyny i biostymulatorów, gdyż te użyte w moich badaniach podawane są na sadzonki dolistnie. Auksynę i jej stężenie dobrano na podstawie wcześniej uzyskanych wyników (Pacholczak i in. 2005, Pacholczak i in a, b). Wpływ traktowań na ukorzeniania oceniano dwoma parametrami jako stopień ukorzenienia i procent ukorzenionych sadzonek. Stopień związany z liczbą wytworzonych korzeni - określany był wg opisanej w pracach pięciostopniowej skali bonitacyjnej, gdzie cyfra 1 oznaczała brak korzeni, a 5 dobrze wykształconą bryłę korzeniową. Jako ukorzenione sadzonki traktowano tylko te, które uzyskały co najmniej ocenę 2 wg w/w skali. Kwas indolilo-3-masłowy IBA (indole-3-butyric acid) był początkowo zaliczany do auksyn syntetycznych. Jego naturalne występowanie zostało jednak potwierdzone w roślinach grochu oraz u wielu innych gatunków. W postaci egzogennej wykazuje wyższą wydajność względem IAA, co może wynikać z jego wyższej stabilności i wolniejszego tempa rozkładu poprzez utlenianie, jednak czas potrzebny do rozpoczęcia indukcji powstawania korzeni w przypadku IBA jest dłuższy. Ponadto IBA może być przekształcany w IAA i odwrotnie. Dodatkowo auksyna ta wykazuje mniej toksyczny efekt w porównaniu do kwasu naftylo-1- octowego (NAA) i dlatego znalazła to powszechne zastosowania w procesie rozmnażania krzewów ozdobnych przez sadzonki pędowe (Macdonald 1996, Jankiewicz 1997, Pacholczak i in. 2005, Pacholczak i Szydło 2008, Pacholczak i in. 2010a). Egzogenne auksyny są stosowane zazwyczaj w formie stałej albo płynnej. Najczęściej wykorzystywane są preparaty w postaci proszku, wygodne i proste w użyciu, a także bezpieczne dla wielu gatunków roślin (Macdonald 1996, Kroin 2009). W praktyce szkółkarskiej stosowane być mogą również rozcieńczone lub stężone roztwory auksyn (Kroin 2010, 2014). Potrzebę zastosowania takich metod hormonizowania roślin podyktowały względy ekonomiczne, gdyż jest to prosty i szybki sposób (Blythe i in. 2003, Pacholczak i in. 2005, Kroin 2014). Opracowano też bardzo precyzyjne zalecenia odnośnie stężeń auksyn w stosunku do poszczególnych taksonów, co wpływało na potanienie produkcji. Jak wspomniano we wstępie, powyższe opracowania są obecnie bezużyteczne, gdyż nie mamy w 11

13 Polsce preparatów auksynowych dopuszczonych do legalnego użycia w produkcji szkółkarskiej. Spethmann (1998) wyróżnia ok. 50 różnych czynników decydujących o powodzeniu sadzonkowania. Do grupy czynników endogennych należy czynnik genetyczny, który sprawia, ze zdolnością do regeneracji systemu korzeniowego różnią się nie tylko poszczególne gatunki roślin, ale i w obrębie gatunku różnice mogą wystąpić między odmianami. Do badań nad skutecznością różnych metod aplikacji auksyny wybrano więc dwie odmiany pęcherznicy kalinolistnej (Physocarpus opulifolius Maxim.) o różnym potencjale regeneracyjnym. Nie traktowane, kontrolne sadzonki Dart s Gold ukorzeniały się w 26%, natomiast u Red Baron w 45%. Podkreślić należy, że sadzonki ani jednej, ani drugiej odmiany nie osiągały ekonomicznego progu 50% ukorzenienia bez zastosowania wspomagacza tego procesu. W przeprowadzonej przez mnie pracy nad porównaniem kilku metod stosowania auksyny [A1] sadzonki traktowano preparatem Rhizopon AA (1% IBA), opryskiwano je roztworem wodnym auksyny IBA (50 mg L -1 ) lub moczono ich podstawy w roztworach wodnych po rozpuszczeniu tabletek Rhizopon AA (w stężeniu 50 mg L -1 przez 24 godziny lub 5 sekund w stężeniu 150 mg L -1 IBA - metoda qiuck dip ). Wszystkie zabiegi z użyciem auksyny zwiększyły procent ukorzenionych sadzonek pęcherznicy, przy czym efekt był mocniejszy o odmiany żółtolistnej, o słabszym potencjale regeneracyjnym, gdzie liczba ukorzenionych sadzonek była średnio ponad trzykrotnie wyższa niż w nie traktowanej kontroli. U odmiany Red Baron tylko metoda quick dip okazała się nieskuteczna w porównaniu do nie traktowanych sadzonek, natomiast użycie auksyny pozostałymi metodami podwoiło procent sadzonek z wykształconymi korzeniami. U obu odmian skuteczność dolistnego traktowania IBA była porównywalna do tej po użyciu preparatu Rhizopon AA. W innych przeprowadzonych badaniach na sadzonkach pęcherzncy kalinolistnej Dart s Gold, zastosowanie wodnego roztworu auksyny IBA, zwiększyło procent ukorzenionych sadzonek w stosunku do kontroli o 20% i o 70%. Zastosowanie zaś preparatu Rhizopon AA skutkowało poprawą jakości systemu korzeniowego i zwiększeniem procentu ukorzenionych sadzonek o 10%, a nawet o 50% [A2, A4]. W przypadku drugiej odmiany Red Baron udało się otrzymać nawet 100% ukorzenienie sadzonek w roku 2012 po użyciu ww. preparatu [A6]. Analizując ukorzenienie sadzonek odmian perukowca podolskiego (Cotinus coggygria Scop.), należy podkreślić, że wodny roztwór IBA oraz Rhizopon AA poprawił ukorzenienie sadzonek odmiany Royal Purple o 20% [A3, A5]. U drugiej odmiany 12

14 Young Lady zależnie od warunków pogodowych w danym roku - lepszą skutecznością w stosunku do nie traktowanej kontroli wykazała się auksyna podana w formie płynnej lub Rhizopon AA [A5]. W wyniku zastosowania auksyny w trakcie 8 tygodni ukorzeniania wzrosła w sadzonkach pęcherznicy zawartość chlorofilu [A1]. Najwięcej barwnika stwierdzono u Dart s Gold po opryskaniu roztworem IBA (wzrost o 27% w stosunku do stanu wyjściowego), podczas gdy ten sam zabieg na Red Baron skutkował 19% wzrostem zawartości chlorofilu. U czerwonolistnej odmiany bardziej skuteczne w tym względzie było moczenie podstaw sadzonek w roztworze IBA o tym samym stężeniu. Podobna różnica między odmianami w reakcji na sposób zastosowania auksyny wystąpiła w przypadku zawartości rozpuszczalnych cukrów ogólnych: u Dart s Gold było ich o 41% więcej niż na początku doświadczenia w sadzonkach opryskanych wodnym roztworem IBA, podczas gdy ten sam roztwór podany do podstawy sadzonek wywołał 31% wzrost zawartości cukrów u odmiany Red Baron [A1]. Mimo różnic w zdolności do ukorzeniania wyjściowa zawartość endogennej auksyny w sadzonkach obu odmian był porównywalna. W trakcie ukorzeniania jej poziom wzrósł tylko w sadzonkach potraktowanych IBA. U odmiany Dart s Gold największy wzrost (ok. 20%) nastąpił po użyciu preparat Rhizopon AA, natomiast u Red Baron po użyciu wodnego roztworu IBA (50 mg L -1 ), dolistnie, albo do podstawy sadzonki [A1]. Egzogenna auksyna nie tylko stymuluje ryzogenezę, ale i wpływa na różne aspekty metabolizmu sadzonek i to w różny sposób, zależnie od traktowania czy odmiany. Takie obserwacje mogą być pomocne dla wyjaśnienia mechanizmu działania na ukorzenianie i wzrost młodej rośliny nie tylko auksyny, ale i np. biostymulatorów. Te ostatnie stosuje się zwykle w formie opryskiwań, więc stwierdzenie, że efekty dolistnego zastosowania IBA były generalnie porównywalne do skutków użycia preparatu pudrowego, ułatwiło ocenę skuteczności tej grupy stymulatorów ukorzeniania, przedstawioną w kolejnych pracach, a także umożliwiło bezpośrednie porównanie wpływu auksyn i biostymulatorów na różne aspekty metabolizmu sadzonek krzewów ozdobnych. B) Określenie wpływu auksyny IBA i biostymulatorów na proces ukorzeniania sadzonek pędowych wybranych taksonów krzewów ozdobnych W ostatnich latach ograniczane jest stosowanie chemicznych środków ochrony roślin (Dyrektywa UE 91/414/EWG) na rzecz preparatów pochodzenia naturalnego, które stanowić mogą również alternatywę dla obecnie używanych syntetycznych ukorzeniaczy. Do 13

15 preparatów takich można zaliczyć m.in. AlgaminoPlant (Varichem, Polska), zawierający wyciąg z alg morskich: Sargassum, Laminaria, Ascophyllum i Fuscus (18% ekstrakt), trzy grupy hormonów roślinnych: gibereliny, cytokininy i auksyny, a także 10% udział α- aminokwasów w postaci soli potasowych. AlgaminoPlant pozytywnie wpływa na intensyfikację wzrostu korzeni oraz na wzrost odporności na czynniki stresowe (Matysiak i in. 2010, Posmyk i Szafrańska 2016). Drugim preparatem, którego wpływ na proces ukorzeniania sadzonek badano, był Route (Dalgety, Polska). Zawiera on amonowy octan cynku (ang. ZAA zinc ammonium acetate). Cynk wspomaga rośliny w przezwyciężaniu stresów środowiskowych, a także pozwala zwiększyć im produktywność przez silniejszy rozwój systemu korzeniowego i bardziej efektywne wykorzystanie światła (Fraser i Percival 2003). Mechanizm działania preparatu w procesie ryzogenezy polega na stymulowaniu biosyntezy endogennych auksyn, przez co ulega zmianie stosunek ich zawartość względem cytokinin, co może wpływać na silniejsze wytwarzanie korzeni przybyszowych (Horne i Leitch 2006). Celem doświadczeń było określenie wpływu biostymulatorów na ukorzeniane sadzonek pędowych krzewów ozdobnych: C. coggygria Scop. Royal Purple, Young Lady [A3, A5] oraz Ph. opulifolius Maxim. Dart s Gold i Red Baron [A2, A4 A5]. Wykorzystane biostymulatory stosowane były na sadzonki w formie roztworów wodnych w stężeniach: AlgaminoPlant 0,2%, Route 0,1% (jedno-, dwu- lub trzykrotnie). W doświadczeniu z wykorzystaniem perukowca podolskiego Royal Purple [A3, A5] wykazano, że wodny roztwór auksyny IBA (200 mg L -1 ), tak samo jak i Rhizopon AA (zawierający 1% IBA), dwukrotnie zwiększyły procent ukorzenionych sadzonek. Preparat Route w pojedynczej aplikacji, dał porównywalne efekty do syntetycznej auksyny. Również skuteczność jednokrotnej aplikacji AlgaminoPlantu porównywalna była do skuteczności roztworu auksyny, w wyniku czego otrzymano 25% zwiększenie procentu ukorzenionych sadzonek perukowca w porównaniu z kontrolą. W 2013 roku stopień ukorzenienia sadzonek traktowanych syntetyczną auksyną był o ponad 40% lepszy niż w kontroli. Podobny efekt otrzymano również po trzykrotnym zastosowaniu AlgaminoPlantu i jednokrotnym Route. Odmiana Young Lady w roku 2011 ukorzeniała się słabiej niż w Wodny roztwór IBA niemal trzykrotnie zwiększył odsetek ukorzenionych sadzonek w stosunku do kontroli. Efekt ten porównywalny był z dwu- lub trzykrotną aplikacją preparatu Route. Rozwój systemu korzeniowego poprawiło również jedno- i dwukrotne opryskiwanie sadzonek biostymulatorem AlgaminoPlant. W roku 2012 procent ukorzenionych sadzonek wzrósł znacznie po zastosowaniu większości zabiegów. Blisko dwukrotny wzrost 14

16 odnotowano po trzykrotnym opryskaniu biostymulatorem AlgaminoPlant lub jednokrotnym preparatem Route [A3]. W przypadku sadzonek Ph. opulifolius Maxim. Dart s Gold najlepsze rezultaty ukorzenienia uzyskano w kombinacji, gdy wykonano trzykrotne opryskiwanie sadzonek roztworem AlgaminoPlantu w roku 2010 lub IBA w roku 2011 [A2]. W tym ostatnim doświadczeniu, wpływ działania roztworu wodnego auksyny, jak i Rhizoponu AA (1% IBA) na procent ukorzenionych sadzonek był statystycznie porównywalny z jedno- lub dwukrotnym traktowaniem AlgaminoPlantem. Wyższy procent ukorzenionych sadzonek w porównaniu do kontroli, uzyskano w 2013 po 3-krotnym opryskiwaniu sadzonek biostymulatorem AlgaminoPlant [A4]. Analizując procent ukorzenionych sadzonek pęcherznicy odmiany Red Baron w latach , stwierdzono pozytywny wpływ preparatu AlgaminoPlant, zastosowanego jedno- lub dwukrotnie. Zadziałał on porównywalnie, a nawet korzystniej (w pierwszym roku doświadczeń), niż wodny roztwór auksyny IBA czy Rhizopon AA [A2]. W późniejszych doświadczeniach najlepsze wyniki w stymulacji ukorzeniania dawały jednak preparaty oparte na kwasie indolio-3-masłowym - jego roztwór wodny lub Rhizopon AA. Nieco niższy procent ukorzenionych sadzonek w porównaniu do syntetycznych auksyn, ale wyższy niż w kontroli, uzyskano po zastosowaniu biostymulatora AlgaminoPlant zastosowanego na sadzonki dwu- lub trzykrotnie [A6]. Analizując działanie biostymulatora AlgaminoPlant należy zaznaczyć, że opryskiwanie nim sadzonek przyniosło porównywalne lub tylko nieco słabsze ukorzenienie w stosunku do roztworu wodnego auksyny. Podsumowując, należy stwierdzić, że wykorzystanie syntetycznych stymulatorów ukorzeniania oraz biostymulatorów w procesie ukorzeniania sadzonek pędowych może być stosowane zamiennie, podkreślić trzeba jednak, iż te ostatnie są bezpieczne dla środowiska. C) Określenie wpływu stymulatorów ukorzeniania na zawartość wybranych związków organicznych w sadzonkach W celu przeprowadzenia analiz biochemicznych pobrano świeży materiał roślinny, który stanowiły liście sadzonek wraz z ogonkami. Był on pobrany z kombinacji kontrolnej oraz sadzonek traktowanych auksynami oraz biostymulatorami AlgaminoPlant i Route po trzykrotnym zabiegu. Stwierdzono, iż sadzonki pęcherznicy kalinolistnej Red Baron, traktowane auksyną, miały wyższą zawartość chlorofilu [A6]. Posmyk i Szafrańska (2016) potwierdzają, że biostymulatory często zwiększają zawartość chlorofilu, który ma kluczowe 15

17 znaczenie dla prawidłowego przebiegu fotosyntezy. Jak podają Kranner i inni (2003), zmiana zawartości chlorofilu może być reakcją obronną rośliny na warunki stresowe, co sugeruje, że biostymulatory mogą w ten sposób zwiększać tolerancję sadzonek na niekorzystne warunki wzrostu. Niewielki, ale statystycznie istotny wzrost zawartości chlorofilu wystąpił w 2012 roku doświadczeń po zastosowaniu IBA i AlgaminoPlantu, podczas gdy w roku 2013 tylko biostymulator zwiększył ilość chlorofilu o 46% w stosunku do kontroli [A6]. We wcześniejszym doświadczeniach, przeprowadzonych w latach , w liściach sadzonek obu odmian pęcherznicy Dart s Gold i Red Baron odnotowano wzrost zawartości chlorofilu po zastosowaniu biostymulatora AlgaminoPlant. W przypadku tej pierwszej odmiany zwiększenie poziomu barwnika było blisko dwukrotne w stosunku do kontroli w 2010, zaś u Red Baron ponad dwukrotne w roku 2011 [A2]. Również w doświadczeniach przeprowadzonych w latach na sadzonkach perukowca podolskiego Royal Purple, stwierdzono 50% wzrost zawartości chlorofilu pod wpływem zastosowanych stymulatorów ukorzeniania IBA, biostymulatora AlgaminoPlant, jak i Route [A3]. Większa zawartość barwników asymilacyjnych zaangażowanych w fotosyntezę warunkuje sprawny jej przebieg, poprawiając tym wydolność organizmu i prawidłowy przebieg procesów metabolicznych niezbędnych dla procesu regeneracji. Sivansakari i współpracownicy (2006) wykazali wzrost zawartości chlorofilu w roślinach Vigna sinensis opryskiwanych wyciągiem z alg (Sagrassum wighti i Caluepra chemnizia). W badaniach przeprowadzonych na rzepaku przez Matysiak i współpracowników (2010) odnotowano wzrost zawartości chlorofilu po zastosowaniu AlgaminoPlantu. O wzroście zawartości chlorofilu w wyniku stosowania cynku na Salvia farinacea donoszą Nahed i in. (2007). Rola, jaką węglowodany pełnią w roślinach, polega m.in. na regulacji aktywności enzymów odpowiadających za metabolizm węglowodanów. Cukry modulują ekspresję genów i aktywność enzymów w tkankach, dzięki czemu regulują wzrost roślin. Niska zawartość cukrów prowadzi do zwiększenia aktywności fotosyntezy, mobilizacji materiałów zapasowych oraz ich eksportu, podczas gdy wysokie stężenie cukrów w roślinach stymuluje akumulację węglowodanów (Zielińska 2012). W przypadku doświadczeń na sadzonkach pęcherznicy kalinolistnej efekt działania AlgaminoPlantu był zróżnicowany w obu odmianach powodował zmniejszenie zawartości cukrów redukujących u Dart Gold (30%), przy jednoczesnym zwiększeniu jej u Red Baron (12%) [A2]. W 2012 roku zawartość ogólnych cukrów rozpuszczalnych w sadzonkach kontrolnych była o 30% niższy\a niż w roku 2013; traktowanie sadzonek odmiany Red 16

18 Baron IBA i AlgaminoPlantem spowodowało zwiększenie ilości cukrów ogólnych odpowiednio o 67% i 82% w stosunku do kontroli [A6]. W przypadku C. coggygria Scop. Royal Purple zawartość węglowodanów w sadzonkach nie różniła się istotnie w kolejnych latach. Zabiegi opryskiwania auksyną i biostymulatorami AlgaminoPlant i Route zwiększyły stężenie cukrów ogólnych i redukujących odpowiednio o około 15%, i 30% w porównaniu z kontrolą [A3]. Również Krawiec (2008) uzyskał wzrost zawartości cukrów ogólnych i redukujących w wyniku aplikacji biostymulatora Goëmar BM 86. Maciejewski i in. (2007) stwierdzili podobne zjawisko u ziemniaka opryskiwanego biostymulatorem Asahi SL. Regeneracja systemu korzeniowego jest procesem wymagającym wysokich nakładów energetycznych, dlatego fundamentalne znaczenie ma zasobność materiału roślinnego przeznaczonego do ukorzeniania w węglowodany, zarówno zmagazynowane w postaci skrobi, jak i prostych form, gotowych do natychmiastowej eksploatacji. W organizmach roślin istotną funkcję pełnią także aminokwasy oraz białka. Aminokwasy mają swój udział w wytwarzaniu zasad purynowych i pirymidynowych oraz budują bazę metabolitów wtórnych wykorzystywanych do syntezy wielu niezbędnych roślinie substancji (Kozłowska 2007, Taiz i Zeiger 2010). Wzrost zawartości wolnych aminokwasów pozytywnie wpływa na żywotność komórek roślinnych oraz prawidłowe ich funkcjonowanie (Lessufleur i in. 2007). Opublikowane badania sugerują, że biostimulatory zwiększają zawartość wolnych aminokwasów w roślinach (Yakhin i in. 2017). Zawartość wolnych aminokwasów w sadzonek obu odmiany pęcherznicy kalinolistnej Dart s Gold i Red Baron po zastosowaniu AlgaminoPlantu była zwiększona w pierwszym roku doświadczeń o 450% u tej pierwszej i tylko o 27% u drugiej. W roku następnym wzrost ten u ww. odmian był bardziej wyrównany: o 60% i 30% w stosunku do kontroli [A2]. W sadzonkach C. coggygria Scop. Royal Purple auksyna i oba biostymulatory (AlgaminoPlant i Route) zwiększyły zawartość wolnych aminokwasów o około 10% w stosunku do kontroli w 2012 i o 20% w roku następnym [A3]. Obecność białek w sadzonkach ma znaczący wpływ na ryzogenezę, ponieważ zlokalizowane w retikulum endoplazmatycznym i błonie komórkowej białka ABP (ang. Actin-Binding Protein) są m.in. receptorami auksyn (Overvoorde i in. 2010, Depuydt i Hardtke 2011, Effendi i Scherer 2011). Wzrost zawartości białek po zastosowaniu biostymulatora Atonik otrzymali Devi (2003) u ziemniaka i tytoniu oraz Oosterhuis (2008) u bawełny. Również w przeprowadzonym doświadczeniu zastosowany dolistnie IBA lub AlgaminoPlant spowodowało wzrost zawartości rozpuszczalnego białka w sadzonek 17

19 pęcherznicy kalinolistnej Red Baron. Zaznaczyć zależy, że w drugim roku prowadzonych doświadczeń biostymulator był bardziej skuteczny od auksyn: stwierdzono 54% wzrost ilości białek po zastosowaniu AlgaminoPlantu, a 17% po działaniu IBA [A6]. Nagromadzenie w roślinach gotowych białek i aminokwasów daje im możliwość oszczędności energii i wpływa korzystnie na ich rozwój, zwłaszcza w krytycznych stadiach rozwojowych, jakim jest proces ukorzeniania, kiedy to kluczowe znaczenie dla formowania nowych korzeni ma dostępność dużych ilości białek i ich składników. Michalak (2006) przypisuje związkom fenolowym udział zarówno w reakcji na stres oksydacyjny, jak i w ogólnym systemie obronnym przy nakładaniu się kilku czynników stresogennych. W roku 2011 zawartość polifenolokwasów wzrastała w sadzonkach obu odmian perukowca po zastosowaniu biostymulatorów AlgaminoPlant i Route. W drugim roku doświadczeń tylko dolistne dostarczenie preparatu Route istotnie zwiększyło zawartość związków, ale tylko u odmiany Young Lady [A5]. W przypadku sadzonek pęcherznicy na skutek opryskania roztworem IBA nastąpił spadek zawartości związków o ok. 13% w 2012 roku, jednak w drugim roku odnotowano ich 17% wzrost. Zabieg opryskiwania biostymulatorem AlgaminoPlant spowodował wzrost o 10% tylko w 2013 roku [A6]. Potwierdziło to wcześniejsze doniesienia Akila i Jeyadossa (2010) na temat wzrost poziomu związków fenolowych po działaniu 5% ekstraktu z alg Sargassum wighti u Helianthus annuus. Auksyny, zwłaszcza IAA, są bardzo nietrwałe, a ich koncentracja w roślinie zależy od gatunku (odmiany), miejsca pobrania sadzonki oraz wieku rośliny matecznej, światła, wody itp. (Moore 1998). Poziom kwasu indolilooctowego w sadzonkach uległ zwiększeniu podczas procesu ukorzeniania sadzonek pęcherznicy, przyjmując najniższe wartości w kontroli. U odmiany Dart s Gold, po zastosowaniu preparatu Rhizopon AA (1% IBA), odnotowano najwyższy poziom auksyny IAA i był on o blisko 20% wyższy od kontroli. W przypadku odmiany Red Baron najwyższą zawartość endogennych auksyn odnotowano w sadzonkach opryskiwanych roztworem wodnym auksyny IBA lub moczonych w preparacie Rhizopon (tabletki 50 mg IBA) wzrost w stosunku do kontroli odpowiednio o 22 i 17% [A1]. Wzrost poziomu pochodnych kwasu indolilo-3-octowego potwierdzony został również w sadzonkach pęcherznicy odmiany Red Baron po trzykrotnym zabiegu opryskiwania wodnym roztworem biostymulatora AlgaminoPlant (0,2%) [A6]. Tendencje te zgodne są z wynikami Scagel i Linderman (2001), którzy stosując 0,5% IBA, obserwowali ok. 50% wzrost poziomu auksyny w sadzonkach daglezji zielonej, ok. 40% u sosny wydmowej i ok. 30% u świerka Engelmanna. Również Ford i inni (2001) obserwowali podwyższoną 18

20 zawartość IAA w sadzonkach lilaka pospolitego, stymulowanych IBA podczas procesu ukorzeniania. Zwiększona zawartość endogennych kwasów indolilowych fitohormonów z grupy auksyn ma fundamentalne znaczenie w procesie formowania korzeni przybyszowych i decyduje o zdolność roślin do ukorzeniania. Przytoczone wyniki sugerują, że stosowanie biostymulatorów wpływa na biochemiczne i fizjologiczne zmiany w sadzonkach, które mogą być odpowiedzialne za zwiększoną zdolność sadzonek do regeneracji korzeni. D) Określenie wpływu stymulatorów ukorzeniania na wybrane parametry wymiany gazowej w sadzonkach W badaniach z wykorzystaniem auksyny i biostymulatorów w stymulacji ukorzeniania krzewów liściastych, określano ich wpływ na wybrane parametry wymiany gazowej w liściach sadzonkach. Po wykonaniu 3 zabiegu opryskiwania sadzonek biostymulatorami tj. w 3 tygodniu trwania doświadczeń, wykonano aparatem CIRAS-2 (PP Systems, USA) następujące pomiary i oznaczenia parametrów wymiany gazowej liści sadzonek: - R d intensywności oddychania (µ mol CO 2 m -2 s -1 ); - P n - intensywności fotosyntezy netto (µ mol CO 2 m -2 s -1 ); - g s - przewodności szparkowa (mmol H 2 O m -2 s -1 ). W prezentowanych badaniach, zarówno zastosowanie preparatu Rhizopon AA, jak i wodnego roztworu auksyny, spowodowało u obu odmianach pęcherznicy wzrost intensywności fotosyntezy [A4, A6]. W roku 2013 średnia wydajność fotosyntezy w liściach sadzonek odmian Dart s Gold była o 179% lepsza niż w roku W roku 2012 biostymulator AlgaminoPlant stymulował fotosyntezę sadzonek Dart s Gold po podwójnym zastosowaniu, podczas gdy w roku 2013 wszystkie trzy zabiegi (1x, 2x i 3x) były równie skuteczne. Podobnie, w roku 2012 Route wzmocnił wydajność fotosyntetyczną sadzonek, gdy zastosowany był dwa i trzy razy, podczas gdy w 2013 roku, wszystkie zabiegi znacznie zwiększyły tempo fotosyntezy w porównaniu z kontrolą, a otrzymane wartości porównywalne były do tych otrzymanych po użyciu auksyny [A5]. U drugiej odmiany pęcherznicy Red Baron większość zabiegów spowodowała wzrost intensywności fotosyntezy w stosunku do kontroli, przy czym zastosowanie IBA było bardziej skuteczne. W 2013 roku wyniki działania biostymulatora były porównywalne do zastosowania IBA [A6]. W przypadku sadzonek perukowca podolskiego Royal Purple wszystkie zastosowane stymulatory ukorzeniania zwiększyły średnią wartość fotosyntezy, a szczególnie skuteczne było dwukrotne zastosowanie Route - w 2012 roku natężenie fotosyntezy w stosunku do kontroli było ponad 19

21 dwukrotnie wyższe. Równie skutecznym środkiem poprawiającym wydajność aparatu fotosyntetycznego sadzonek w 2013 był ukorzeniacz Rhizopon AA [A3]. Borowski i Blamowski (2009) opisują wzrost intensywności fotosyntezy u roślin bazylii pospolitej (O. basilicum) traktowanych biostymulatorem Asahi SL, zarówno w przypadku ich ekspozycji na niską temperaturę, jak i nie poddawanych temu zabiegowi. Borowski (2010), stosując wspomniany biostymulator, odnotował również wzrost intensywności tego procesu u ogórków (C. sativus) poddawanych stresowi chłodu. System korzeniowy roślin potrzebuje tlenu do oddychania, co wpływa m.in. na wchłanianie substancji odżywczych (Adani i in., 1998). W niniejszych badaniach, zastosowane preparaty zwierające IBA, biostymulator AlgaminoPlant i Route niejednoznacznie wpływały na intensywność oddychania sadzonek, począwszy od jego spadku, poprzez brak reakcji i kończąc na jego wzroście [A3, A4, A6]. W 2012 roku tylko dolistne zastosowanie IBA na sadzonki pęcherznicy Dart s Gold spowodowało znaczny wzrost oddychania w stosunku do kontroli. W roku 2013 proces ten został wzmocniony przez trzykrotne zastosowanie AlgaminoPlantu oraz pojedyncze i trzykrotne opryskiwanie preparatem Route [A4]. W przypadku drugiej odmiany Red Baron w 2013 roku zastosowanie obu form auksyny i potrójne opryskiwanie sadzonek AlgaminoPlantem przyczyniło się do obniżenia intensywności procesu oddychania sadzonek [A6]. Sadzonki perukowca podolskiego Royal Purple miały obniżoną intensywność oddychania na skutek użycia syntetycznej auksyny. W 2012 AlgaminoPlant przy niższych dawkach i Route przy trzykrotnym opryskaniu powodowały zwiększenie oddychania o 60% w porównaniu z kontrolą. W 2013 oba biostymulatory wpływały na oddychanie w mniejszym stopniu tylko jednokrotne opryskanie sadzonek AlgaminoPlantem spowodowało 30% wzrost intensywności procesu [A3]. Przewodność szparkowa liścia jest parametrem oznaczającym stan aparatów szparkowych wpływający bezpośrednio na asymilację dwutlenku węgla i transpirację. Regulowana jest poprzez gradienty stężeń CO 2 i pary wodnej, ale również przez powiązane działanie różnych czynników wewnętrznych i środowiskowych (Maleszewski i in. 2003). W doświadczeniu z ukorzenianiem pęcherznicy kalinolistnej Dart s Gold [A4] zastosowane preparaty zawierające auksyny, jak biostymulatory AlgaminoPlant i Route, generalnie powodowały wzrost przewodnictwa szparkowego. W 2012 roku było ono najwyższe po zastosowaniu preparatów z IBA i pojedynczego zabiegu z AlgaminoPlantem. Natomiast w sezonie następnym tylko auksynowy preparat Rhizopon AA oraz podwójne opryskanie biostymulatorem dały istotnie najwyższe wartości tego parametru. 20

22 Podsumowując, należy podkreślić, że biostymulatory wpływają na podwyższoną sprawność aparatu fotosyntetycznego, m.in. poprzez zwiększenie zawartości chlorofilu, powierzchni asymilacyjnej oraz intensywności fotosyntezy. Przeprowadzony bez zakłóceń proces fotosyntezy warunkuje prawidłowy rozwój systemu korzeniowego ukorzenianych sadzonek. E) Określenie wpływu stymulatorów ukorzeniania na wybrane aspekty stresu oksydacyjnego w sadzonkach W odpowiedzi organizmu roślinnego na wystąpienie zranienia, jakie występuje także w momencie sporządzenia sadzonki, często dochodzi do wzmożonej produkcji reaktywnych form tlenu (Apel i Hirt 2004, Ślesak i Ślesak 2011). Nadtlenek wodoru czy anionorodnik ponadtlenkowy, powstają w komórkach roślinnych w sposób ciągły jako produkty uboczne szlaków metabolicznych lub jako efekt nieprawidłowości w działaniu aparatu fotosyntetycznego (Kozłowska 2007). Wytwarzanie reaktywnych form tlenu (ROS) jest potencjalnie szkodliwe dla roślin podczas działania stresu, ponieważ mogą hamować aktywność enzymów, czy powodować degradację chlorofilu i uszkodzenia innych cząsteczek organicznych, w tym DNA oraz stymulować peroksydację lipidów (Calvo i in. 2014, Canellasa i in. 2015). W celu przeprowadzenia analiz biochemicznych określających zawartość H 2 O 2 i aktywność enzymów antyoksydacyjnych, liście sadzonek wraz z ogonkami pobrano z kombinacji kontrolnej, sadzonek traktowanych auksyną oraz biostymulatorami AlgaminoPlant i Route po ich trzykrotnej aplikacji. Auksyna i biostymulator AlgaminoPlant wpływały na obniżenie zawartości nadtlenku wodoru w sadzonkach pęcherznicy kalinolistnej Red Baron [A6]. W roku 2012 AlgaminoPlant zmniejszył zawartość H 2 O 2, natomiast w roku 2013 zawartość nadtlenku wodoru w sadzonkach pęcherznicy została obniżona zarówno przez IBA, jak i AlgaminoPlant, odpowiednio o 10% i 15%. W przypadku sadzonek perukowca podolskiego Royal Purple i Young Lady, w obu latach prowadzonych doświadczeń ( ), zastosowanie biostymulatorów AlgaminoPlant i Route spowodowało zmniejszenie zawartości nadtlenku wodoru. U sadzonek Royal Purple traktowanych AlgaminoPlantem ilość H 2 O 2 spadła w stosunku do kontroli o 48,4% i 51%, odpowiednio w roku 2011 i W sadzonkach powyższej odmiany traktowanych preparatem Route zawartość nadtlenku wodoru spadła w stosunku do kontroli o 51% i 28%. U sadzonek odmiany Young Lady opryskiwanych AlgaminoPlantem zawartość H 2 O 2 spadła w porównaniu do kontroli o 58,8% 21

23 i 74,5% w 2011 i 2012 roku, natomiast po użyciu Route o 67,9% i 26% [A5]. Nagromadzenie się w tkankach roślin nadtlenku wodoru związane może być z ekspozycją sadzonek na działanie abiotycznych czynników stresowych, takich jak np.: zranienie tkanki czy niedostatek wody lub nadmierna utrata turgoru podczas ukorzeniania. Grzyś (2012) w doświadczeniu na kukurydzy (Zea mays), stwierdził, iż biostymulatory ograniczają negatywny wpływ warunków stresowych na rośliny, jakim w przypadku sadzonek jest odcięcie pędu od rośliny matecznej, wykonanie sadzonki i umieszczenie jej w podłożu. Co więcej, sadzonka taka narażona jest na utratę turgoru z powodu braku systemu korzeniowego. Sebastiani i Tognetti (2004) donoszą o pozytywnym wpływie egzogennego nadtlenku wodoru na rozwój bryły korzeniowej. W ich doświadczeniu na sadzonkach dwóch odmian oliwki europejskiej (O. europaea) łączne zastosowanie IBA i H 2 O 2 powodowało wytworzenie dodrze rozbudowanego systemu korzeniowego. Istnieje więc przypuszczenie, że nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ), jako związek pełniący funkcje sygnałowe, może wraz z auksynami uczestniczyć w powstawaniu korzeni przybyszowych. Redukcja niekorzystnego wpływu reaktywnych form tlenu, w tym nadtlenku wodoru, jest możliwa dzięki sprawnemu usuwaniu i detoksyfikacji tych związków przez mechanizm antyoksydacyjny, którego ważnym elementem są enzymy z grupy oksydoreduktaz, np.: dysmutaza ponadtlenkowa, katalazy i peroksydazy. Ich zintensyfikowaną aktywność notowano m.in. wskutek wystąpienia uszkodzeń mechanicznych, takich jak odcięcie fragmentu pędu od rośliny matecznej (Ślesak i Ślesak 2011). Działanie ochronne biostimulatorów przeciw wielu biotycznych i abiotycznym stresom jest związane ze zmniejszeniem ilości reaktywnych form tlenu oraz aktywacją systemu obrony antyoksydacyjnej roślin lub zwiększonego stężenia związków fenolowych (Yakhin i in. 2017). Pierwszym z badanych enzymów była katalaza, której aktywność antyoksydacyjna polega m.in. dysproporcjonowania cząsteczek nadtlenku wodoru do wody i tlenu (Willekens i in. 1997, Ciereszko i in. 2008, Pessarakli 2014). W przeprowadzonych w latach doświadczeniach na ukorzenianych sadzonkach Ph. opulifolius Red Baron, aktywność katalazy wzrastała o ok % w stosunku do kontroli po opryskiwaniu ich wodnym roztworem IBA, jak i biostymulatorem AlgaminoPlant [A6]. W przypadku sadzonek perukowca podolskiego stwierdzono w roku 2011, że dolistne zastosowanie biostymulatorów spowodowało znaczne zwiększenie aktywności katalazy w sadzonkach obu odmian - u Royal Purple 5-krotnie i 3,8-krotnie po działaniu odpowiednio 22

24 AlgaminoPlantem i Route, zaś u Young Lady 2,8 i 2,1 razy w stosunku do kontroli. W 2012 roku tylko działanie AlgaminoPlantu u Royal Purple spowodowało zwiększoną aktywność enzymu o prawie 65% w porównaniu do kontroli [A5]. Borowski (2010) stwierdził, iż zastosowanie biostymulatora Asahi SL powodowało wzrost aktywności katalazy u ogórka, który wcześniej poddawany były działaniu czynnika stresowego. Podobnie Wrochna i in. (2008) opisuje wzrost aktywności tego enzymu u szarłatu (A. paniculatus) wskutek traktowania preparatem Asahi SL. Drugą poddaną analizie aktywności w materiale roślinnym grupą oksydoreduktaz były peroksydazy. Peroksydaza jest enzymem roślinnym zaangażowanym w regulację stresu oksydacyjnego (Canellas i in. 2015). Enzymy te katalizują rozkład nadtlenku wodoru przy udziale substratu organicznego (Toczko i Grzelińska 2001). Peroksydazy wykorzystywane są także do identyfikacji następujących po sobie etapów formowania korzeni (McDonald i Wynne 2002, Cheniany i in. 2010). Kobayashi i in. (1996) oraz Fu i in. (2011) opisują udział peroksydaz w lignifikacji ścian komórkowych przy współuczestnictwie związków fenolowych, w degradacji auksyn poprzez kompleks oksydazy IAA i w biosyntezie etylenu. Generalnie biostymulatory miały tendencję do obniżenia aktywności peroksydazy. W traktowanych wodnym roztworem IBA sadzonkach Ph. opulifolius Mill. Red Baron stwierdzono spadek aktywności peroksydazy w obu sezonach prowadzonych doświadczeń. W 2012 roku opryskiwanie sadzonek IBA obniżyło ją o 26%, zaś w 2013 zarówno auksyna, jak i biostymulator AlgaminoPlant zmniejszyły ją odpowiednio o 13% i 10% [A6]. W sadzonkach C. coggygria Scop. Royal Purple traktowanych AlgaminoPlantem różnice były statystycznie istotne w obu latach, podczas gdy Young Lady stwierdzono to tylko w roku U sadzonek odmiany Royal Purple opryskiwanych Route spadek aktywności enzymu w stosunku do kontroli nastąpiło w 2011, podczas gdy u sadzonek Royal Purple opryskiwanych Route preparat ten powodował mniejszą aktywność enzymu w obu latach badań [A5]. Borowski (2010) opisuje wykorzystanie biostymulatora Asahi SL u ogórka (C. sativus) w celu obniżenia aktywności peroksydazy askorbinowej, która ulegała wzrostowi pod wpływem działania czynnika stresowego. Podsumowując, należy stwierdzić, iż stymulatory ukorzeniania auksyny i biostymulatory w podobnym zakresie zwiększają zdolność obronną sadzonek odciętych od roślin matecznych przed stresem oksydacyjnym w trakcie ich ukorzeniania. 23