Появление воздушных клубней некоторые считают признаком плодородия почвы или чудесным действием некоего удобрения. Но биология говорит об обратном.
Наблюдение необычных явлений в собственном саду часто вызывает удивление и может порождать различные, порой фантастические, объяснения. Воздушные клубни картофеля — клубнеподобные образования, появляющиеся в пазухах листьев над поверхностью почвы — одним из таких феноменов. Некоторые огородники с гордостью воспринимают их как признак исключительного здоровья и силы растения, свидетельство «суперплодородной» почвы или эффективности используемых удобрений. Однако, на самом деле, это не признаком благополучия, а симптомом серьезного сбоя в жизнедеятельности растения.
Упрощенное краткое объяснение.
Появление воздушных клубней это результат нарушения оттока питательных веществ из листьев в нормальные подземные клубни. Явление может быть вызвано механическими повреждениями, повреждение вредителями или, что наиболее вероятно, серьезным заболеванием растения.
Использовать такие клубни для посадки - не лучшая идея. Они могут нести заболевания, которые и вызвали их появление.
Для любознательных ниже подробней объясню что и как происходит.
Фундаментальные принципы образования клубней картофеля
Для понимания природы воздушных клубней необходимо прежде всего разобраться, как происходит нормальное развитие подземных клубней.
Растение картофеля, как и любое другое растение, функционирует как сложная, взаимосвязанная система. Его листья можно рассматривать как «фабрики», где происходит фотосинтез - процесс преобразования солнечной энергии в химическую, основным продуктом которого является сахароза, или так называемые ассимилянты. Эти ассимилянты служат источником энергии и строительным материалом для всего организма.
После синтеза в листьях-«источниках», сахароза должна быть перемещена в «хранилища» или «акцепторы» - органы, предназначенные для запасания питательных веществ. У картофеля основными акцепторы это подземные клубни. Они представляют собой утолщенные части столонов - видоизмененных стеблей, растущих под землей. Транспорт сахарозы по растению проходит по специализированной сосудистой ткани — флоэме.
Процесс перехода от вегетативного роста (роста стеблей и листьев) к клубнеобразованию строго регулируется и контролируется сложной сетью внутренних сигналов. Ключевую роль в этом процессе играют фитогормоны - биологически активные вещества, действующие в очень малых концентрациях.
Основный ограничитель (ингибитор) клубнеобразования и стимулятор роста надземной части растения - гиббереллины. В противоположность им, цитокинины, абсцизовая кислота и жасмоновая кислота способствуют переходу столонов к формированию клубней.
Таким образом, нормальное клубнеобразование зависит от тонкого баланса между этими группами гормонов. Например, высокая температура окружающей среды способствует накоплению гиббереллинов, что подавляет развитие клубней под землей и приводит к чрезмерному росту надземной части.
Кроме гормонов, в процессе задействованы и другие подвижные молекулярные сигналы. Одним из наиболее изученных является белок StSP6A, который перемещается из листьев к кончикам столонов и служит основным сигналом для начала клубнеобразования.
Воздушные клубни это проявление нарушения этого хрупкого гормонального и транспортного баланса. Растение сталкивается с препятствием на пути нормального оттока ассимилянтов из листьев. В результате продукты фотосинтеза начинают скапливаться выше места блокировки. Это локальное накопление сахаров в пазушных почках листьев провоцирует сдвиг в гормональном статусе, вызывая своего рода «аварийное» переключение.
Вместо того чтобы развиваться в новые стебли или пасынки, как это происходит в норме, пазушные почки превращаются в запасающие органы — клубни.
То есть, появление воздушных клубней это не проявление «избыточной силы» растения, а его ответной реакцией на внутренний дисбаланс - попытка сохранить накопленные вещества в обход заблокированного основного маршрута.
Механизм образования воздушных клубней.
Основной механизм образования воздушных клубней заключается в физической блокировке или разрушении транспортных путей флоэмы, по которым сахара перемещаются к подземным клубням. Эта блокировка может произойти на любом участке стебля, особенно в его нижней, подземной части. Когда флоэма перестает нормально работать, ассимилянты, производимые в листьях, не могут перемещаться вниз и начинают накапливаться в надземной части растения.
Это накопление сахаров выше точки блокировки запускает ряд физиологических изменений. В пазухах листьев, где расположены меристемы (точки роста), концентрация сахаров достигает критического уровня, что служит сигналом для гормонального «переключения» клеток.
Меристемы, которые в нормальных условиях должны были бы формировать новые стволы или пасынки, переключаются на формирование запасающих органов - клубней.
Причины нарушения транспорта сахаров
Одна из возможных (но не основных) причин - физическое повреждение стебля. Повреждения могут быть нанесены инструментами при прополке или окучивании, сильным ветром, градом или вредителями. Например стебель могут повредить мышевидные грызуны или картофельная совка. Такие травмы могут разорвать проводящие ткани, нарушив тем самым движение ассимилянтов. Кроме того, механические раны служат «входными воротами» для болезнетворных микроорганизмов - главных виновников этого явления.
Как правило, появление воздушных клубней сигнализирует о серьезном заболевании растения.
Бактериальные гнили: Pectobacterium и Dickeya
Эти бактерии, ранее известные под общим названием Erwinia, являются возбудителями так называемой «черной ножки» и мягкой гнили картофеля. Они способны вызывать агрессивное разложение растительных тканей, особенно в условиях повышенной влажности.
Pectobacterium и Dickeya выделяют ферменты, которые разрушают пектин, входящий в состав клеточных стенок. Это приводит к размягчению и разложению тканей стебля в его прикорневой части. В результате проводящие пути флоэмы физически разрушаются или закупориваются, что полностью блокирует отток питательных веществ из листьев. Эта закупорка и вызывает перенаправление ассимилянтов и, как следствие, образование воздушных клубней.
Грибковые инфекции: Ризоктониоз (Rhizoctonia solani)
Грибок Rhizoctonia solani - широко распространенный почвенный патоген. При сильном поражении, на подземных стеблях и столонах он образует красновато-коричневые язвы. В тяжелых случаях эти язвы могут опоясывать стебель, создавая эффект «удушения». Это нарушает транспорт ассимилянтов. Такое повреждение, по сути, "отрезает" надземную часть растения от его подземной системы. В ответ на это растение формирует воздушные клубни в пазухах листьев.
Вредители и болезни, ими переносимые: Листоблошка и Candidatus Liberibacter solanacearum
Еще одной причина - бактерия Candidatus Liberibacter solanacearum (Lso), которая переносится картофельной листоблошкой (Bactericera cockerelli). Эта бактерия обитает исключительно во флоэме растения, в его транспортной системе. Поселяясь в проводящих путях, она напрямую нарушает их работу.
Исследования показали, что у зараженных растений в стеблях накапливаются сахара и белки, характерные для клубней, что подтверждает нарушения транспорта. В результате этого патологического процесса растение формирует воздушные клубни как часть системного ответа на заболевание.
Внутриклеточные паразиты - фитоплазмы
Фитоплазмы могут быть причиной образования воздушных клубней. Это один из характерных симптомов заболеваний, известных как «столбур» картофеля.
Эти патогены представляют собой безъядерные бактерии, не имеющие клеточной стенки, которые обитают и размножаются в ситовидных трубках флоэмы растения. Инфекция фитоплазмой вызывает нарушения в физиологии растения, в частности, в гормональном балансе и транспорте ассимилянтов. Переносчиками фитоплазм - сосущие насекомые, в основном цикадки.
Механизм: Инфекция фитоплазмой вызывает нарушения в физиологии растения, в частности, в гормональном балансе и транспорте ассимилянтов (продуктов фотосинтеза). Как отмечается в статье "Stolbur Phytoplasma Infections in Potato and Tomato Plants from Different Locations in Turkey", это приводит к закупорке проводящих путей. В результате ассимилянты не могут полноценно перемещаться из листьев вниз к подземным столонам и клубням. Вместо этого они накапливаются в надземной части растения, что стимулирует пазушные почки (боковые меристемы) в пазухах листьев к развитию в клубнеподобные образования. Эти надземные клубни, по сути, являются аномальным ответом растения на нарушение внутреннего транспорта питательных веществ.
Появление нескольких растений с надземными клубнями конечно не повод к панике. Но все же сигнал о том что то пошло не так.
Использование воздушных клубней как посадочного материала
Поскольку появление воздушных клубней - симптом системного заболевания растения, не рекомендуется использовать их в качестве посадочного материала. Патогены, вызвавшие сбой в растении-матери, с высокой долей вероятности могут находиться и в самих воздушных клубнях, даже если внешне они кажутся здоровыми. Например, такие бактерии как Pectobacterium и Dickeya могут выживать в латентной форме в чечевичках клубня, не вызывая видимых симптомов, но готовые проявиться в следующем сезоне.
Использование такого посадочного материала приведет к передаче болезни новому поколению растений и может стать источником заражения для всего участка, создавая цикл инфекции, который будет трудно разорвать.
Не путать воздушные клубни с искусственно полученными листоклубнями
В сети не мало источников рассказывают о выращивании листоклубней по методу А.С.Удовицкого. Это метод ускоренного размножения картофеля, ведущий к увеличению урожайности сорта.
Принцип получения листоклубней тот же что и патология ведущая к появлению воздушных клубней - прекращение оттока ассимилятов из листа в запасающие органы. Но причины разные. И результаты разные.
Полагаю, что огородники радующиеся появлению клубней картофеля на стволах над землей просто не понимают разницу между искусстверным получением и естественным. Что принципиально важно.
Кстати, в научной литературе используются разные термины. "листоклубни" - при искусственном получение. При патологии - "воздушные клубни", надземные клубни", реже "листовые клубни".
О получении листоклубней по методу Удовицкого поговорим в одной из следующих статей.
Если на канале вам попадается что то интересное, включите уведомления о новых публикациях.