Н.Н.Малеванная, генеральный директор ННПП "НЭСТ М"

В основе механизма действия препарата Циркон лежат уникальные свойства гидроксикоричных кислот (ГКК), а именно, кофейной кислоты и её производных цикориевой и хлорогеновой кислот, выделенных из эхинацеи пурпурной по оригинальной производственной технологии.

ГКК или фенилпропаноиды относятся к группе С6-С3 фенольных соединений (ФС), которые повсеместно распространены в растениях. Это вторичные метаболиты, составляющие важную часть гидрофильных компонентов в экстрактах растительных тканей.

 Одной из важнейших функций ФС является участие в дыхании растений. Не зря по меткому выражению Палладина, они были названы "кровью растений".

Характерная особенность ГКК - способность к цис-транс-изомерии. Цис-формы являются активаторами ростовых процессов растений, а транс-формы такой способностью не обладают. Например, при прорастании семян весной активный УФ-сигнал сдвигает транс-форму покоя в цис-форму действия.

ГКК участвуют в процессах роста, регулируя уровень ауксинов и в частности, активность системы ауксиноксидаза-ауксин. Показано, что ГКК с одним гидроксилом ведут себя как кофакторы фермента ауксиноксидазы, с 2-мя гидроксилами несут функцию ингибиторов ауксиноксидазы.

Все ФС и в частности ГКК при участии КоА-лигазы образуют эфиры с КоА, приобретая в результате значительную реакционную способность. В виде КоА-эфиров (макроэргов) они вовлекаются в последующие превращения.

Цикоревая и хлорогеновая кислоты обладают высокой биологической активностью, которую связывают с их антиоксидантными свойствами Они способны к восстановлению высоко окисленных свободных радикалов и подавлению образования активных форм кислорода, ингибируя окислительно-восстановительные ферменты., а также связывая в стабильные комплексы ионы металлов с переменной валентностью, которые играют важную роль в инициировании свободно радикальных реакций. Хелатирующие свойства ГКК довольно высоки. Они не вытесняются из комплекса с Fe +3 даже двукратным избытком ЭДТА.

Антиоксидантную активность черники и клюквы связывают с повышенной концентрацией в них ГКК (хлорогеновой и кофейной).

Недавними исследованиями установлено, что цикориевая и хлорогеновая кислоты ингибируют интегразу, а также экспрессию обратной транскриптазы вируса ВИЧ. Противоопухолевой и анти-ВИЧ активностью обладает и эллаговая кислота из ягод малины.

Очень важна способность ФС (в частности ГКК) защищать клетки от УФ излучения. Показано, что при действии УФ-света выживают только те клетки, которые синтезируют в ответ на облучение повышенные (иногда в десятки раз) количества ФС, в частности ГКК. У растений ослинника, например, клетки эпидермиса листьев содержат много флавоноидов. Пропуская 80% видимого света, они адсорбируют 95% ультрафиолета.

При механических повреждениях тканей растений происходит быстрое новообразование раневой перидермы, состоящей главным образом из суберина, в образовании которого важное участие принимают ГКК, в частности феруловая кислота.

При поражении растения патогенами происходит интенсивная вспышка новообразования растворимых ФС, в частности ГКК. При детальном изучении было показано, что ФС действительно принимают активное участие в защитных механизмах противостояния растения атаке патогена.

Наиболее простой вариант - это когда растение синтезирует характерное для его метаболизма фенольное соединение, причем это ФС обладает фунгицидной (соответственно бактерицидной или противовирусной) активностью. Например сорта лука с окрашенной шелухой устойчивы к патогенам Colletotrichum и Diplodia/ эти сорта синтезируют значительные количества протокатеховой кислоты, которая подавляет развитие обоих патогенов. Все патогены (грибы, бактерии, вирусы) вызывают индукцию активности соответствующих ферментов фенольного биосинтеза. Таких, например, как фенилаланинаммиаклиаза и гидроксилаза транс коричной кислоты.

Особое место в защитных реакциях растений занимает образование в ответ на инфекцию, так называемого "раневого лигнина". Защитные функции "раневого лигнина" хорошо изучены на примере злаков. Было показано, например, что устойчивость некоторых сортов пшеницы к стеблевой ржавчине связана с быстрым образованием в ответ на инфекцию "раневого лигнина". Оказалось также, что в модельных опытах с чистыми культурами патогенов, многие природные ФС подавляют рост и/или размножение патогена.

Ярким примером важной роли ФС в иммунитете могут служить фитоалексины, специфические защитные агенты, которые образуются в тканях растений в результате ответной реакции на контакт с патогеном (обычно грибного происхождения). В здоровых тканях фитоалексины либо вообще отсутствуют, либо содержатся в ничтожно малых количествах. Фитоалексины представлены не только ФС, но также терпеноидами, индольными и ацетиленовыми производными. Однако среди известных к настоящему времени фитоалексинов свыше 80% приходится на долю именно ФС.

Рассматривая роль ФС в иммунитете растений, необходимо иметь ввиду, что фунгицидным или фунгистатическим действием могут обладать не только сами ФС, но и продукты их окисления. Это было показано на примере возбудителя коричневой гнили плодов Sclerotinia fructigena. Содержащиеся в яблоках и многих других плодах ФС с орто-диокси замещением (хлорогеновая и кофейная кислоты, проантоцианидины) обладают слабой фунгицидной активностью по отношению к этому патогену. Продукты же их ферментативного окисления (при участии фенолоксидазы или пероксидазы) резко подавляют прорастание спор S. fructigena.

В модельных опытах было установлено, что хлорогеновая кислота способна резко увеличивать скорость фотофосфорилирования. Стимуляция фотофосфорилирования в изолированных хлоропластах шпината наблюдалась также при действии производных салициловой кислоты.

Сравнительно недавно, а именно в начале 80-х годов была открыта еще одна функция фенольных соединений: участие в двигательных реакциях растений. Наиболее известным примером таких "движений" является мимоза стыдливая, листочки которой складываются на ночь или при прикосновении к ним. Известны также растения, у которых во время цветения лепестки цветков закрываются на ночь. Кроме того, двигательные функции необходимы растениям для открытия и закрытия устьиц, которые регулируют газообмен листьев и испарения ими воды.

Было открыто целое семейство новых фитогормонов фенольной природы, получивших название тургорины. Это название отражает тот факт, что в основе двигательных (настических) функций растений лежит изменение тургора специализированных "двигательных" клеток. Данное явление происходит вследствие нарушения проницаемости мембранных структур и, в частности, проницаемости плазмалеммы и тонопласта.

Наличие фенольной функции (т.е. фенольной оксигруппы или нескольких оксигрупп) является необходимым условием проявления гормональной функции тургоринов.

И так, исследования в области биохимии фенольных соединений, в частности ГКК убедительно демонстрируют что эти соединения играют активнейшую роль в процессах жизнедеятельности растений.

Препарат Циркон, созданный на их основе, является физиологически активным средством и выполняет при попадании в организм растений функции рострегулятора, имуномодулятора и антистрессового адаптогена.

Препарат Циркон предназначен для ухода за растениями на всех стадиях развития от предпосевной обработки до снятия урожая.

Рострегулирующая активность Циркона регистрируется в большей или меньшей степени на всех изученных культурах. Действие Циркона проявляется на самых ранних этапах развития. Так например, обработка семян перца Цирконом значительно увеличивает всхожесть и энергию прорастания. В результате получается высококачественная рассада с мощной развитой корневой системой и значительно увеличенной ассимиляционной поверхностью листа. Урожай повышается в среднем на 40%. Значительное увеличение ассимиляционной площади листьев характерно практически при обработке семян всех растений.

Активизация ростовых процессов в начале развития растений под действием Циркона ускоряет появление не только всходов, но и наступление следующих фенофаз. Растения быстрее переходят на корневое питание и более эффективно используют элементы минерального питания. Так здоровая качественная рассада позволила в условиях Карелии увеличить раннюю продукцию томата на 70% и на 40% урожай в целом за один оборот по отношению к контролю. Следует также отметить значительное повышение адаптивных возможностей растений томата к перепадам температур в условиях Карелии и инфекционному началу (серая гниль томата).

По корнеобразующей активности Циркон превосходит некоторые известные регуляторы роста и даже такой классический корнеобразователь как ИМК (фото Облепихи и табл. Из журнала). Как видно из таблицы, наиболее эффективным для укоренения зеленых черенков облепихи оказывается Циркон. При обработке Цирконом массовое образование корней отмечается на 7-9 день после высадки в субстрат, а в вариантах с Гуматом натрия и Корневином (ИМК) на 10-12 день. У необработанных черенков (контроль) в этот период наблюдается единичное укоренение.

Циркон усиливает корнеобразовательные процессы у черенков роз. Следует отметить, что обработанные черенки через 2 месяца дают в 2 раза больше бутонов и цветов, чем контрольные. Начало цветения наступает на 5-7 дней раньше, а укоренившиеся растения имеют высокие побеги прироста. 18 см при обработке Цирконом и 5-8 см - контроль.

Циркон вызывает увеличение зоны ризогенеза у черенков фасоли в 3 раза, а гипокотиля на 85% по сравнению с контролем.

Научными исследованиями последних лет показано, что переход к цветению, цветение и сексуализация связаны с изменениями в общем метаболизме, который затрагивает и ГКК. Так индукция цветения у растений табака совпадает с биосинтезом de novo хлорогеновой и кофейной кислот. Повышение содержания хлорогеновых кислот отмечено также во время заложения цветочных почек у яблони.

Многочисленными исследованиями показано, что Циркон инициирует в фазу цветения и ускоряет формирование генеративных элементов растения. Процесс бутонизации происходит значительно быстрее, количество зеленых бутонов, например у розы, в 2-3 раза по сравнению с контролем. Появление окрашенных бутонов происходит на 7-10 дней раньше.

Недавно обнаружено, что применение ГКК значительно увеличивает жизнеспособность пыльцы и как следствие, ее оплодотворяющую способность. В пыльце пыльников тюльпана на стадий мейоза идет повышенное образование ГКК. При фертилизации табака в семяпочке повышается содержание хлорогеновой кислоты, количество семян значительно увеличивается.

Результаты 4-х летних исследований по влиянию Циркона на завязываемость плодов вишни (Таблица) обнаружили увеличение количества завязей при применении Циркона почти в 4 раза.

Циркон значительно усиливает устойчивость практически всех растений к засухе. Например, несмотря на отсутствие полива обработка семян копеечника альпийского Цирконом способствовала повышению полевой всхожести более чем в 2 раза (Фото). Биомасса одного растения копеечника, обработанного препаратом составила 53 мг против 35 мг на контрольном растении. Данные о защитных свойствах Циркона в отношении засухи подтверждены на яровой пшенице и Национальным институтом агрономических исследований Туниса.

В этой связи интересны данные о влиянии засухи на содержание фенольных соединений в эхинацеи пурпурной. Если в течение двух сезонов растения эхинацеи выращивают в условиях засухи (модельный опыт), то содержание цикориевой кислоты в растениях 3-х летнего возраста увеличивается на 67,5%, тогда как в условиях нормального водообеспечения всего на 35,4%.

Семилетними исследованиями показано, что применение Циркона резко снижает степень поражения многими грибными заболеваниями. Так например, однократная обработка растений яблони Цирконом в период бутонизации повышает устойчивость яблони к основным грибным заболеваниям и способствует увеличению урожайности сравнимой с урожаем при применении химических фунгицидов.

Снижение заболеваемости растений хорошо согласуется с данными модельных экспериментов по изучению действия Циркона на чистые культуры фитопатогенных грибов. Препарат оказывает непосредственное ингибирующее действие на рост и развитие мицелия корневой губки (фитопатоген, паразитирующий на корнях хвойных). (Фото). Такое действие препарата связано с наличием в его составе ГКК, в частности кофейной кислоты. Поскольку установлено, что данная кислота даже в минимальной концентрации 0,5 мг/мл полностью ингибирует рост мицелия корневой губки.

Испытания прямого действия Циркона на другую культуру гриба склеротения либертиани показало отчетливое ингибирование роста патогенного гриба.

Циркон повышает активность супероксиддисмутазы (СОД) в прорастающих семенах сосны, зараженной токсинами корневой губки. В зависимости от используемых концентраций Циркон увеличивает активность СОД в 2,5-3 раза по сравнению с контролем при проращивании в инфильтрате гриба. Стимуляция Цирконом активности СОД подтверждает способность препарата к детоксикации активных форм кислорода и позволяет предположить, что он обладает антиоксидантными свойствами.

Установлено также возрастание удельной активности полифенолоксидазы (ПФО) и пероксидазы (ПО) в семенах, обработанных Цирконом, что способствует повышению устойчивости растений к патогенам. Показано, что с повышением активности ПФО и СОД количество пораженных корневой губкой семян значительно уменьшается.

Под влиянием Циркона практически в 2 раза увеличивается содержание салициловой кислоты. Эти данные согласуются с увеличением активности фермента фенилаланинаммиаклиазы (ФАЛ) в 2 раза в проростках сосны обработанной Цирконом. Известно, что ФАЛ - фермент фенилпропаноидного пути по которому происходит синтез салициловой кислоты.

Таким образом, можно предположить, что защитное действие Циркона на проростках сосны обыкновенной против заражения корневой губкой обусловлено увеличением активности ФАЛ и, как следствие, повышение содержания салициловой кислоты в растениях. Циркон, по-видимому, индуцирует более быстрое протекание реакций СВЧ и СФУ, тем самым, защищая растения от губительного действия патогенов.