- 24 Апр 2020
- 6,333
- 16,919
-
- 7
Как ферменты связаны с количеством каннабиноидов в урожае
Поэтому влияние ферментов на итоговое количество каннабиноидов правильнее считать преимущественно косвенным. Хорошо функционирующая корневая среда способна поддерживать нормальное питание, развитие корней и образование биомассы. Уже на этом фундаменте генетика и собственный метаболизм куста определяют, сколько каннабиноидов будет сформировано.
Научные эксперименты с минеральным питанием каннабиса хорошо показывают, насколько нелинейна эта система. Изменение концентраций азота, фосфора и калия влияет на корневую массу, площадь листьев, количество ветвей и другие параметры роста, причем избыток отдельных элементов способен давать результат, противоположный ожидаемому. Больше доступного питания далеко не всегда означает больше биомассы, а тем более высокий процент ТГК или КБД.
Ферменты и корневая зона конопли
Фермент можно представить как специализированный молекулярный инструмент. Он ускоряет определенную химическую реакцию, причем действует довольно избирательно. Целлюлаза взаимодействует с целлюлозой, протеазы расщепляют белковые соединения, а амилазы участвуют в распаде крахмала и родственных углеводов. В живой почве подобных реакций происходят миллионы, и значительную часть ферментов выделяют бактерии, грибы, корни и другие организмы. Для корневой зоны особенно важен процесс минерализации органического вещества. Корни не могут просто «съесть» кусочек отмершей ткани или крупную органическую молекулу. Органика сначала проходит несколько этапов разложения, в которых участвуют микроорганизмы и их ферменты. В результате часть элементов переходит в формы, доступные для дальнейшего поглощения. Отсюда и появилась идея использовать готовые энзимные комплексы в садоводстве. Теоретически они способны ускорять разложение определенных органических остатков и влиять на состояние субстрата. Но здесь важно не перепутать улучшение процессов вокруг корней с непосредственным воздействием на каннабиноидный биосинтез. Если целлюлаза расщепила остатки целлюлозы, она не превратилась после этого в стимулятор ТГК. Ее работа закончилась на своем участке биохимического конвейера. Дальше вступают в действие микроорганизмы, корневая система, транспорт минеральных элементов, фотосинтез и десятки внутренних метаболических путей.Какие ферменты встречаются в корневой среде каннабиса
Само слово «энзимы» объединяет огромное количество совершенно разных белков. Поэтому утверждение «каннабису нужны ферменты» примерно столь же расплывчато, как совет автомобилю использовать «жидкости». Важно понимать, о каком именно процессе идет речь. В почвенной и корневой среде наиболее интересны несколько групп:- целлюлазы участвуют в расщеплении целлюлозосодержащих органических остатков;
- протеазы помогают расщеплять белки и пептиды;
- амилазы воздействуют на крахмал и некоторые другие сложные углеводы;
- фосфатазы участвуют в высвобождении фосфата из органических соединений;
- хитиназы расщепляют хитин, который входит, например, в состав клеточных стенок грибов и оболочек некоторых беспозвоночных.
Внешние энзимы и собственные ферменты каннабиса
Самая важная граница проходит именно здесь. Когда речь идет о синтезе ТГК, КБД, КБГ и других каннабиноидов, главную работу выполняют ферментные системы самого каннабиса. Они встроены в генетически заданные метаболические цепочки. Каннабиноиды не собираются из минеральных элементов напрямую. Азот, калий или фосфор не превращаются в ТГК, как детали конструктора. Сначала куст использует световую энергию и питательные вещества для поддержания фотосинтеза, роста, образования белков, мембран и множества промежуточных соединений. Затем часть продуктов обмена направляется на синтез вторичных метаболитов. На заключительных этапах каннабиноидного пути работают специализированные собственные ферменты. Именно генетические различия в этих системах во многом объясняют, почему одна линия преимущественно накапливает ТГКК, другая КБДК, а третья демонстрирует смешанный химический профиль. Внешняя протеаза в питательном растворе встроиться в эту цепочку не способна. Она не добирается до трихом и не занимает место фермента каннабиноидного биосинтеза. Ее потенциальная польза находится значительно дальше от конечного результата – в поддержании процессов разложения и круговорота органических соединений.Уровень каннабиноидов – это не только процент ТГК
Можно получить соцветия с более высокой концентрацией определенного вещества, но меньшую общую массу соцветий. Возможна и обратная ситуация: концентрация слегка снизилась, зато выросла сухая масса урожая, поэтому суммарное количество каннабиноида с одного куста оказалось больше. Иначе говоря, итоговая продуктивность зависит как минимум от двух больших величин: массы полученного материала и концентрации интересующего соединения. Эти показатели не всегда движутся в одном направлении.Исследования питания каннабиса неоднократно демонстрировали подобный компромисс. Азот способен сильно влиять на рост и химический профиль, однако повышение его доступности не дает линейного увеличения концентрации каннабиноидов. В отдельных условиях стресс или менее интенсивное питание могут повышать процент некоторых вторичных метаболитов, одновременно сокращая биомассу. Поэтому оценивать результат исключительно по лабораторному проценту ТГК или КБД не совсем корректно. Ферментные добавки следует рассматривать в той же системе координат. Даже если определенный препарат улучшил состояние корней и позволил сформировать больше надземной массы, это еще не означает автоматического повышения концентрации ТГК. При этом суммарный выход каннабиноидов теоретически способен измениться просто за счет большей массы соцветий.
Микробиом интереснее простой бутылки с энзимами
Современные исследования постепенно смещают внимание от отдельных ферментных препаратов к ризосферному микробиому. Причина понятна: бактерии и грибы возле корней не ограничиваются выделением одного вещества. Они способны влиять на растворимость питательных элементов, выделять ферменты, взаимодействовать с корневыми выделениями и изменять химическую среду вокруг корней.В эксперименте 2023 года исследователи протестировали несколько микробных инокулянтов на пяти культиварах медицинского каннабиса. Реакция оказалась неодинаковой. У части вариантов увеличивалась биомасса, а концентрации некоторых каннабиноидов также менялись в зависимости от сочетания генетики и микробного сообщества. Это гораздо интереснее утверждения «энзимы повышают ТГК», поскольку показывает реальную сложность взаимодействия между корнем, микроорганизмами и вторичным метаболизмом.
Эксперименты с ростостимулирующими ризобактериями также показывают, что определенные микробные сообщества способны изменять развитие каннабиса и накопление вторичных метаболитов. Однако здесь речь идет именно о живых микроорганизмах и множестве механизмов одновременно, а не о работе одной целлюлазы или амилазы.
Поэтому биопрепарат с микроорганизмами и раствор с набором очищенных ферментов нельзя считать взаимозаменяемыми. Микроб может размножаться, реагировать на корневые выделения и постоянно синтезировать разные соединения. Фермент представляет собой уже готовую молекулу с определенной функцией, которая постепенно теряет активность.
Почему сорт имеет значение
Оригинальная идея о том, что для каждого сорта якобы нужно подобрать свой комплект целлюлаз, протеаз и амилаз, выглядит значительно убедительнее в рекламном буклете, чем в научной литературе. Достоверных таблиц вида «Sour Diesel предпочитает больше протеазы, а Blue Dream – больше целлюлазы» не существует. Тем не менее генетика действительно важна. Разные сорта отличаются архитектурой корней, темпом роста, метаболизмом, каннабиноидным профилем и взаимодействием с микробиотой. В упомянутом эксперименте с микробными консорциумами одинаковые обработки давали неодинаковый результат на пяти генотипах, что хорошо демонстрирует отсутствие универсальной реакции. Но из этого не следует, что для каждого сорта требуется собственный «энзимный рецепт». Скорее генетические различия еще раз показывают, насколько рискованно обещать фиксированное повышение урожайности от одной добавки.Можно ли с помощью ферментов повысить содержание ТГК
Почему больше ферментов не означает лучший результат
Ферментативные реакции зависят от среды. У каждого белка есть диапазон температуры и кислотности, в котором он сохраняет активность. За его пределами эффективность снижается, а при достаточно неблагоприятных условиях пространственная структура белка нарушается и фермент частично или полностью перестает выполнять свою функцию. Поэтому идея просто увеличивать концентрацию энзимного препарата до тех пор, пока куст не станет «мощнее», лишена смысла. Если субстрата для конкретного фермента мало, дополнительное количество катализатора не создаст органическое вещество из воздуха. Если температура или pH неподходящие, часть фермента может оказаться малоактивной.Есть еще один нюанс. Органическое разложение в корневой зоне – это часть экосистемы. Изменение скорости одного процесса способно отражаться на доступности кислорода, микробном сообществе и формах питательных веществ. Поэтому энзимы невозможно рассматривать полностью отдельно от состава субстрата.
Ферменты не заменяют минеральное питание
Ферменты могут помогать преобразовывать уже существующие органические соединения. Но если определенного элемента физически нет в системе, расщеплять нечего. Целлюлаза не способна синтезировать фосфор, а протеаза не создаст калий. Исследования минерального питания каннабиса показывают, что взаимодействия N, P и K существенно отражаются на корневой и надземной биомассе, площади листьев и эффективности использования элементов. Причем слишком высокие концентрации также способны ухудшать отдельные показатели. Это хороший пример того, почему здоровое питание строится вокруг баланса, а не максимального количества компонентов. Если рассматривать ферменты в такой картине, их место скорее напоминает работников склада: они помогают разбирать и сортировать некоторые поступившие материалы. Но они не заменяют сами поставки.Органическая среда и минеральные растворы
Роль внешних ферментов сильно зависит от типа системы. В органическом субстрате присутствует множество сложных соединений, поэтому процессы ферментативного разложения имеют очевидное биологическое значение. Там постоянно работают собственные почвенные микроорганизмы, и поступающие органические остатки проходят полноценный цикл минерализации.В полностью минеральном гидропонном растворе ситуация иная. Большая часть элементов уже присутствует в ионной форме, доступной корням. Там незачем расщеплять белок, чтобы получить аминокислоты, если система изначально построена на растворенных минеральных солях.
Поэтому популярное объяснение, будто добавление целлюлазы в гидропонику резко улучшает «усвоение удобрений», слишком упрощает вопрос. Минеральный нитрат или ион калия не требуется предварительно переваривать целлюлазой. При этом органические остатки способны появляться и в беспочвенных системах: старые корневые клетки, микробная биомасса и другие вещества никуда не исчезают. Ферментативное разложение таких материалов возможно, но это уже вопрос состояния корневой среды, а не превращения стандартного минерального раствора в более «усвояемый».
Энзимы и здоровье корней
Именно корневая зона является наиболее логичным местом, где внешние ферменты могут приносить пользу. Отмирание небольшой части корневых клеток является естественным процессом. Органические остатки постепенно перерабатываются микроорганизмами, а ферменты участвуют в их разложении. В сложном биологически активном субстрате подобные реакции входят в круговорот углерода и питательных элементов. При нормальной работе системы продукты распада дальше используются микроорганизмами и корнями. Однако понятие «чистые корни» часто подается слишком буквально. Ферменты не являются сантехническим средством, которое механически растворяет все ненужное вокруг корневой системы. Отмершие ткани представляют собой сложную смесь целлюлозы, белков, липидов и других веществ, а их разложение происходит с участием целого сообщества организмов и множества ферментов.Хорошо развитая корневая система и сбалансированное питание помогают конопле переносить неблагоприятные условия. Микроорганизмы ризосферы также способны влиять на стрессоустойчивость через целый набор механизмов. Но внешний фермент сам по себе не является иммунной системой. Намного интереснее результаты исследований микробных инокулянтов. Некоторые бактерии и грибы взаимодействуют с корнями, изменяют доступность элементов и влияют на физиологию хозяина. В экспериментах с Cannabis sativa такие сообщества уже демонстрировали влияние на биомассу и фитохимический профиль. И снова становится видно различие: эффект живого микробного сообщества нельзя автоматически приписывать бутылке с отдельными ферментами.
Могут ли энзимы сделать выращивание экологичнее
Потенциал здесь существует, но он связан прежде всего с эффективностью использования ресурсов. Если биологические процессы позволяют лучше перерабатывать органическое сырье и снижать потери питательных веществ, потребность в избыточном внесении удобрений теоретически может уменьшаться. Это особенно актуально потому, что избыток азота и фосфора создает экологическую нагрузку, а слишком высокие дозировки не обязательно улучшают развитие каннабиса. Исследование минерального питания показало, что некоторые повышенные концентрации NPK снижали отдельные показатели роста и эффективность использования элементов. Однако фраза «энзимы позволяют отказаться от химических удобрений» слишком категорична. Ферменты работают с веществами, которые уже есть в системе. Чтобы поддерживать развитие культуры, необходимые химические элементы все равно должны откуда-то поступать.Есть ли универсальный график применения энзимов
Разные препараты имеют неодинаковый состав и активность, а условия в торфе, кокосовом волокне, органической почве и рециркуляционной гидропонике слишком сильно различаются. Более того, единицы активности фермента обычно информативнее простого объема раствора. Два продукта с одинаковой концентрацией в миллилитрах могут заметно различаться по фактической ферментативной активности. Поэтому научного основания для общего календаря «энзимов для каннабиса» практически нет. Если препарат используется в растениеводстве, его эффект следует оценивать в контексте конкретного состава продукта и выращиваемой системы, а не переносить дозировки между совершенно разными средствами.Что действительно определяет количество каннабиноидов
Ферменты помогают развитию конопли, а не переписывают её генетику
У энзимов действительно есть важное место в биологии каннабиса. Без собственных ферментных систем куст вообще не смог бы создавать каннабиноиды. А ферменты ризосферы участвуют в разложении органического вещества и круговороте питательных элементов. Проблемы начинаются, когда эти два факта объединяют в одно маркетинговое утверждение и делают вывод, будто добавление целлюлазы, протеазы или амилазы под корень напрямую повышает ТГК или КБД. Современные исследования дают куда более интересную картину. Минеральное питание, микробиом, генетика и состояние корневой зоны взаимодействуют между собой, причем один и тот же прием способен давать разные результаты у разных культиваров. Некоторые микробные консорциумы действительно изменяли биомассу и содержание отдельных фитоканнабиноидов в экспериментальных условиях, но это сложный биологический эффект, а не работа единственного «фермента мощности». Поэтому роль энзимов лучше всего описывает не образ турбокнопки, а сравнение с обслуживающим персоналом огромной фабрики. Они обеспечивают множество незаметных химических операций, без которых система работает хуже. Но финальный объем производства определяется всей фабрикой целиком – от генетической программы до света, питания, корней и окружающей среды.Сорта конопли с высоким содержанием каннабиноидов
Сорт конопли Gagarin Haze от сидбанка Семяныч
Урожайность: 750-850 г/м²; 800-1100 г/куст
Период цветения: 70-84 дня
Содержание ТГК: 32-34%
Gagarin Haze объединяет 7CH Gagarin (Mexican Sativa x Haze) и Haze, поэтому сативная доля в генетике достигает 70%. Важная черта гибрида – исключительно насыщенный каннабиноидный состав с 32-34% ТГК. Кусты наследуют типичную для Haze тягу вверх, активно ветвятся и способны достигать 300 см, поэтому им требуется достаточно пространства. За 70-84 дня цветения сорт формирует крупные соцветия и способен принести 750-850 г/м² в помещении или 800-1100 г с куста на улице. Аромат многослойный: сладкие тропические фрукты и виноград соединяются с цитрусом, цветочными мотивами и землистым фоном. Высокая концентрация ТГК задаёт мощную динамику эффекта. Сначала доминируют ментальная стимуляция, бодрость и эмоциональный подъём, затем интенсивность постепенно снижается, уступая место физическому комфорту и спокойному расслаблению.
Сорт конопли 10TH Planet R1 от сидбанка Ethos Genetics
Урожайность: не указана производителем
Период цветения: 56-60 дней
Содержание ТГК: очень высокое
Сорт конопли Fruit Riot от сидбанка Compound Genetics
Урожайность: 650 г/м²;
Период цветения: 56-63 дня
Содержание ТГК: 27-30%
Урожайность: 650 г/м²;
Период цветения: 56-63 дня
Содержание ТГК: 27-30%
Fruit Riot появился благодаря скрещиванию Strawberry Bonanza и Grape Gas, поэтому в его характере соединились яркая фруктовая ароматичность и высокая концентрация каннабиноидов. ТГК достигает 27-30%, что заметно влияет на интенсивность и продолжительность эффекта. Кусты развиваются в среднем темпе, хорошо ветвятся и спокойно переносят формирование кроны. Цветение занимает 56-63 дня, а урожайность в помещении способна достигать 650 г/м². Данные для открытого грунта производитель не указывает. По мере созревания плотные соцветия нередко приобретают пурпурные и розоватые оттенки. Аромат начинается со сладкой ягоды и винограда, затем раскрывается цитрусовой свежестью и апельсиновыми тонами, а в финале появляется характерный дизельный штрих. Высокий уровень ТГК обеспечивает яркое начало с эмоциональным подъёмом и живостью восприятия, после чего воздействие становится мягче и переходит в расслабленный, спокойный фон.
