ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΟΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΑΜΠΕΛΟΥΡΓΙΑΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΟΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΑΜΠΕΛΟΥΡΓΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ: «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΦΥΤΟΡΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΣΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΣΤΑΦΥΛΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΡΑΓΑΣ ΤΗΣ ΠΟΙΚΙΛΙΑΣ SAUVIGNON BLANC» Φόρτη Παναγιώτα, Γεωπόνος Α.Π.Θ. Επιβλέπων Καθηγητής: Νικολάου Νικόλαος Τριμελής εξεταστική επιτροπή: Νικολάου Νικόλαος, Καθηγητής Α.Π.Θ. Κουκουρίκου Πετρίδου Μαγδαληνή, Α.Π.Θ. Ζιώζιου Ελευθερία, Επίκουρος Καθηγήτρια Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη 2010

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΟΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΑΜΠΕΛΟΥΡΓΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ: «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΦΥΤΟΡΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΣΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΣΤΑΦΥΛΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΡΑΓΑΣ ΤΗΣ ΠΟΙΚΙΛΙΑΣ SAUVIGNON BLANC» Φόρτη Παναγιώτα, Γεωπόνος Α.Π.Θ. Επιβλέπων Καθηγητής: Νικολάου Νικόλαος Τριμελής εξεταστική επιτροπή: Νικολάου Νικόλαος, Καθηγητής Α.Π.Θ. Κουκουρίκου Πετρίδου Μαγδαληνή, Α.Π.Θ. Ζιώζιου Ελευθερία, Επίκουρος Καθηγήτρια Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη 2010

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ σελ 1 ΠΕΡΙΛΗΨΗ σελ 1-2 Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1) Ιστορικά στοιχεία σελ 4-5 2) Στατιστικά στοιχεία 2 α ) Η υφιστάµενη κατάσταση της αµπελοκαλλιέργειας στον κόσµο σελ β ) Η υφιστάµενη κατάσταση της αµπελοκαλλιέργειας στην Ελλάδα σελ ) Ρυθµιστές αύξησης και ανάπτυξης του φυτού σελ ) Γιββερελλίνες 4 α ) Ιστορικά στοιχεία σελ β ) Χηµεία, βιοσύνθεση και µεταβολισµός των γιββερελλινών σελ γ ) Τρόπος δράσης των γιββερελλινών σελ δ ) Φυσιολογικές επιδράσεις των γιββερελλινών σελ 25 4 ε ) Χρήσεις των γιββερρελλινών στην καλλιέργεια αµπέλου σελ ) Κυτοκινίνες 5 α ) Ιστορικά στοιχεία σελ β ) Χηµεία, βιοσύνθεση και µεταβολισµός των κυτοκινινών. σελ γ ) Αλληλεπίδραση κυτοκινινών µε άλλους ρυθµιστές αύξησης. σελ δ ) Μηχανισµός δράσης των κυτοκινινών. σελ ε ) Φυσιολογικές επιδράσεις των κυτοκινινών σελ στ ) Εφαρµογές κυτοκινινών σε διάφορες καλλιέργειες και στην άµπελο. σελ ) Εκχυλίσµατα θαλάσσιων φυκών 6 α ) Εισαγωγικά ιστορικά στοιχεία σελ β ) Προέλευση σκευασµάτων εκχυλίσµατος φυκών σελ γ ) Χηµική σύσταση των εκχυλισµάτων φυκών. σελ δ ) Ρυθµιστές αύξησης στα εκχυλίσµατα φυκών και στα εµπορικά σκευάσµατα σελ ε ) Αποτελέσµατα εφαρµογής εκχυλισµάτων φύκους σελ ) Σκοπός του πειράµατος σελ 53 ΙΙ. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ 1) Φυτικό υλικό σελ 54-55

4 1 α ) Αµπελογραφικά χαρακτηριστικά σελ β ) Οργανοληπτικά χαρακτηριστικά σελ γ ) Η οινοποίηση σελ δ ) Παγκόσµια καλλιέργεια και οινοποίηση του Sauvignon blanc σελ ) Ρυθµιστές αύξησης 2 α ) Γιββερελλικό οξύ (GA3) σελ 65 2 β ) Εµπορικό εκχύλισµα φύκους σελ 66 2 γ ) Φυσικό εκχύλισµα φύκους σελ ) Σχεδιασµός και περιγραφή του πειράµατος 4 α ) Γενικά σελ β ) Στάδια του πειράµατος σελ ) Μετρήσεις 5 α ) Μετρήσεις πριν από τη συγκοµιδή σελ 69 5 β ) Μετρήσεις µετά από τη συγκοµιδή σελ ) Στατιστική επεξεργασία σελ 74 III. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ σελ IV. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ σελ 85 V. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ σελ VI. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ σελ 89-94

5 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Για την εκπόνηση της παρούσας µεταπτυχιακής διατριβής στα πλαίσια του προγράµµατος της Μεταπτυχιακής Ειδίκευσης της Οινολογίας Αµπελουργίας, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερµά τον Καθηγητή του Εργαστηρίου Αµπελουργίας, Κ ο Νικολάου Νικόλαο, ο οποίος, ως επιβλέπων καθηγητής, προσέφερε πολύτιµη βοήθεια τόσο κατά τη διεξαγωγή του πειράµατος, όσο και κατά τη συγγραφή της διατριβής. Ευχαριστώ επίσης, την Καθηγήτρια Κ α Κουκουρίκου Πετρίδου Μαγδαληνή της οποίας η συµβολή και η βοήθεια, για την πραγµατοποίηση αυτής της εργασίας, ήταν πολύτιµη. Σηµαντική υπήρξε η βοήθεια του αείµνηστου Καθηγητή του Τµήµατος Βιολογίας Κ ου Νικολαϊδη Γεωργίου. Επιπλέον θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους τους καθηγητές του Εργαστηρίου Αµπελουργίας για το ρόλο τους σε όλη την πορεία των σπουδών µου στο Μεταπτυχιακό πρόγραµµα. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερµά την οικογένειά µου και τους φίλους και συναδέλφους, οι οποίοι µε στήριξαν και µε ενθάρρυναν καθ όλη τη διάρκεια της φοίτησης µου.

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Φυσικοί και συνθετικοί ρυθµιστές αύξησης εφαρµόστηκαν στην οινοποιήσιµη ποικιλία αµπέλου Sauvignon blanc σε πειραµατικό τεµάχιο στον Άγιο Παύλο Χαλκιδικής. Εφαρµόστηκε γιββερρελικό οξύ, εµπορικό σκεύασµα εκχυλίσµατος φύκους και φυσικό εκχύλισµα ροζ φύκους. Το φυσικό εκχύλισµα ροζ φύκους, που συλλέχθηκε από την περιοχή Νησί της Αφροδίτης στη Χαλάστρα του νοµού Θεσσαλονίκης, παράχθηκε µετά από εκχύλιση µε µεθανόλη. Μελετήθηκε η επίδραση του γιββερρελικού οξέος και των εκχυλισµάτων φύκους σε παραµέτρους σχετικές µε την αύξηση και ανάπτυξη των σταφυλών, βοστρύχων και ραγών (ύψος παραγωγής, βάρος, διαστάσεις, πυκνότητα, περιεκτικότητα σε σάκχαρα και οξέα). Μελετήθηκε επίσης, η επίδραση του γιββερρελικού οξέος και των εκχυλισµάτων φύκους, µετά από ψεκασµό, στο επίπεδο των ενδογενών κυτοκινινών στις ράγες της ποικιλίας Sauvignon blanc. Η εκτίµηση έγινε µε βιολογική δοκιµή κοτυληδόνων φυτού αγγουριάς και µε µέτρηση µε φασµατοφωτόµετρο των επιπέδων χλωροφύλλης, η δηµιουργία της οποίας οφείλεται στην ύπαρξη κυτοκινινών στο υλικό που έρχεται σε επαφή µε τις κοτυληδόνες. Το υλικό στο οποίο εφάπτονταν οι κοτυληδόνες ήταν τεµάχια χρωµατογραφήµατος. Τα χρωµατογραφήµατα έγιναν για το διαχωρισµό των κυτοκινινών που αποµονώθηκαν από τα εκχυλίσµατα των ταξιανθιών. Από το πείραµα φάνηκε ότι σε κάθε επέµβαση προκλήθηκε σηµαντική επιµήκυνση του βοστρύχου της ποικιλίας Sauvignon blanc. Επίσης, παρουσιάστηκε σε όλες τις επεµβάσεις σηµαντική αραίωση, µείωση δηλαδή του αριθµού των ραγών ανά βόστρυχα, άρα και µείωση της συνολικής παραγωγής. Γενικά, παρατηρήθηκε αύξηση στα επίπεδα των σακχάρων και µείωση της ολικής οξύτητας. Οι επιδράσεις των

7 εφαρµογών είναι κοινές ως προς το αποτέλεσµα διαφέρουν όµως ως προς το βαθµό εκδήλωσης σε κάθε περίπτωση, τη µεγαλύτερη επίδραση έχει η εφαρµογή γιββερελλικού οξέος, ακολουθεί ο συνδυασµός εφαρµογής γιββερελικού οξέος και φυσικού εκχυλίσµατος, µετά ο συνδυασµός εφαρµογής γιββερελικού οξέος και εµπορικού εκχυλίσµατος, έπειτα η εφαρµογή φυσικού εκχυλίσµατος και τέλος η εφαρµογή του εµπορικού εκχυλίσµατος. Από τη διενέργεια της βιολογικής δοκιµής συµπεραίνουµε ότι από την εφαρµογή γιββερρελικού οξέος, στην ποικιλία Sauvignon blanc, ανιχνεύεται ουσία µε Rf=0,8 (νουκλεοσίδιο ζεατίνης), ενώ η συγκέντρωση της ουσίας µε Rf=0,9 µειώνεται σε σχέση µε το µάρτυρα. Από την εφαρµογή εµπορικού σκευάσµατος εκχυλίσµατος φύκους ανιχνεύεται ουσία µε Rf=0,2, ενώ στη συνδυασµένη εφαρµογή γιβερρελικού οξέος και εµπορικού σκευάσµατος δεν ανιχνεύθηκαν οι ουσίες µε Rf=0,8 και οι συγκεντρώσεις των ουσιών µε Rf=0,2 και Rf=0,9 βρέθηκαν κατά πολύ µικρότερες σε σχέση µε την ποσότητα που ανιχνεύθηκε στο εµπορικό εκχύλισµα.

8 I.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1) Ιστορικά στοιχεία Η καλλιέργεια της αµπέλου και η οινοποίηση ανά τον κόσµο και συνεπώς και στον ελλαδικό χώρο, επηρέασαν, την πολιτιστική ανάπτυξη του ανθρώπου, καθώς συνδέθηκαν µε µια σειρά θρησκευτικών και ιστορικών γεγονότων, όπως καταγράφονται σε πλήθος ελληνικών κλασσικών έργων, από την εποχή του Οµήρου ακόµα. Η σπουδαιότητα του καρπού της αµπέλου, αποδεικνύεται και από το γεγονός ότι κάθε λαός που τον αξιοποιούσε, τον θεωρούσε ως «θείο δώρο». Στην ελληνική µυθολογία ο οίνος θεωρείται µια προσφορά του θεού ιόνυσου, παρόµοιοι τέτοιοι µύθοι συναντώνται και σε άλλους αρχαίους λαούς οι οποίοι αξιοποιούσαν τον καρπό της αµπέλου. Ο καρπός της αµπέλου µάλλον χρησιµοποιήθηκε από τον άνθρωπο για πρώτη φορά περίπου στις αρχές της Νεολιθικής εποχής, δηλαδή την 7 η ή 6 η χιλιετηρίδα. H αµπελοκαλλιέργεια ξεκίνησε κατά την 5 η χιλιετηρίδα, ταυτόχρονα µε τις µεταναστεύσεις των λαών του νοτίου τµήµατος της οροσειράς του Καυκάσου (ανατολική Μικρά Ασία, Περσία, Αρµενία) προς την Ανατολική Μεσόγειο. Με την εγκατάσταση των ανατολικών λαών στον ελλαδικό χώρο (Κρήτη, Αιγαίο, Ηπειρωτική Ελλάδα) πιθανά να ξεκίνησε και η καλλιέργεια της αµπέλου στη χώρα µας. Στην αρχαία Ελλάδα, ο καρπός της αµπέλου περιλαµβάνεται στη διατροφή του ανθρώπου από τις αρχές της 4 ης χιλιετηρίδας. Η αρχή της καλλιέργειας της αµπέλου χρονολογικά συµπίπτει µε την έναρξη της οινοποιητικής διαδικασίας στα µέσα της 3 ης χιλιετηρίδας.

9 Οι απόψεις διίστανται σχετικά µε το πού ακριβώς καλλιεργήθηκε η άµπελος για πρώτη φορά στην Ελλάδα, αφ ενός υποστηρίζεται ότι η άµπελος καλλιεργήθηκε πρώτη φορά στην Κρήτη, κι από εκεί διαδόθηκε στα νησιά Νάξο και Χίο καθώς και στην υπόλοιπη χώρα, αφ ετέρου άλλοι ισχυρίζονται ότι η καλλιέργεια ξεκίνησε από τη Θράκη. Ωστόσο σε πολλές περιοχές στην αρχαία Ελλάδα παράγονταν σπουδαίοι οίνοι, όπως αυτοί της Θράκης, της Θάσου, της Κασσάνδρας, της Λήµνου, της Κρήτης, της Κω, της Ρόδου, της Σικυώνας, της Ζακύνθου, της Λευκάδος και άλλων περιοχών. 2) Στατιστικά στοιχεία 2 α ) Η υφισταµένη κατάσταση της αµπελοκαλλιέργειας στον κόσµο Με βάση τα στοιχεία του ιεθνούς Γραφείου Αµπέλου και Οίνου (OIV, Office International de la Vigne et du Vin) το 2007, η συνολική καλλιεργούµενη έκταση της αµπέλου σε παγκόσµιο επίπεδο ανέρχεται σε εκατοµµύρια στρέµµατα, η κατανοµή της οποίας, σε ηπείρους (βλ. Σχήµα 1) και κυρίως παραγωγούς χώρες (βλ. Πίνακας 1) παρουσιάζονται ακολούθως: Σχήµα 1: Παγκόσµια καλλιεργούµενη έκταση κατανεµηµένη ανά ηπείρους, το 2007 (Πηγή OIV)

10 Πίνακας 1: Οι χώρες µε τη µεγαλύτερη έκταση αµπελώνων (Πηγή OIV) ΧΩΡΑ ΕΚΤΑΣΗ σε χιλιάδες ΠΟΣΟΣΤΟ εκτάρια ΣΥΜΜΕΤΟΧΗΣ % Ισπανία ,85% Γαλλία ,02% Ιταλία ,16% Τουρκία 525 6,67% Κίνα 500 6,35% Ηνωµένες Πολιτείες Αµερικής 409 5,19% Ιράν 338 4,29% Πορτογαλία 248 3,15% Αργεντινή 231 2,93% Ρουµανία 205 2,60% ΣΥΝΟΛΟ 7871 Γενικά, µε βάση την παρουσίαση των στατιστικών στοιχείων από τον OIV (2008) οι δυο πρώτες χώρες, Ισπανία και Γαλλία, εµφανίζουν τάση µείωσης της έκτασης των αµπελώνων τους, όπως επίσης και η Τουρκία και η Ρουµανία. Αντιθέτως, αυξητική τάση εµφανίζουν οι αµπελώνες της Κίνας, των ΗΠΑ, της Αργεντινής, της Χιλής και της Αυστραλίας. Σταθεροί ως προς την έκταση, εµφανίζονται οι αµπελώνες της Ιταλίας, του Ιράν και της Πορτογαλίας. Μέχρι το 1970 η έκταση του παγκόσµιου αµπελώνα εµφάνιζε αυξητική τάση, ωστόσο µε τα κίνητρα εκρίζωσης που δόθηκαν από την Ευρωπαϊκή Ένωση, η έκταση των αµπελώνων παρουσιάζει πτωτική τάση σε χαµηλότερο βαθµό, βέβαια, µέχρι το Την χρονιά εκείνη ο παγκόσµιος αµπελώνας είχε τη µικρότερη έκταση ( στρέµµατα) από το Από το 1998 µέχρι το 2002, παρατηρείται σηµαντική ανάκαµψη και από το 2002 η κατάσταση σχεδόν σταθεροποιείται, µε µικρές µόνο διακυµάνσεις. Οι διακυµάνσεις της έκτασης του παγκόσµιου αµπελώνα από το 1971 µέχρι το 2005 όπως

11 παρουσιάζεται στον Πίνακα 2, αντανακλούν τις ιδιαιτερότητες ανάπτυξης των εκτάσεων του αµπελώνα κάθε ηπείρου και χώρας. Πίνακας 2: Παγκόσµια έκταση αµπελώνων κατά την περίοδο (Πηγή OIV) Περίοδος σε έτη Έκταση σε στρέµµατα Στην Αφρική η έκταση του αµπελώνα το 2005 ανήλθε σε στρέµµατα, αυξήθηκε κατά 0,9% σε σχέση µε το 2004, γεγονός που εξηγείται από την αύξηση της έκτασης του αµπελώνα της Νοτίου Αφρικής και της Αιγύπτου. Στην Αµερική η έκταση του αµπελώνα το 2005 αυξήθηκε κατά 1,5% σε σχέση µε το 2004 και ανήλθε σε στρέµµατα, η αύξηση αυτή οφείλεται κυρίως, στην αύξηση του αµπελώνα της Αργεντινής και της Βραζιλίας και σε µικρότερο βαθµό στην αύξηση του αµπελώνα της Χιλής. Αυτή η πρόσφατη αλλαγή οφείλεται σε διάφορους λόγους, όπως στην βελτίωση της αναλογίας φυτεύσεων/εκριζώσεων στο βόρειο ηµισφαίριο και κυρίως, στις ΗΠΑ.

12 Η Ασία εξακολουθεί να κατέχει τη µεγαλύτερη έκταση σε αµπελώνες, στρέµµατα, ο οποίος αυξήθηκε κατά στρέµµατα το 2004, και κατά στρέµµατα την περίοδο Ένα σηµαντικό µέρος της παραγωγής προορίζεται για µη οινοποιήσιµα προϊόντα, κυρίως στο Ιράν, στην Τουρκία και στη Συρία. Ο κινέζικος αµπελώνας το 2005 εξακολουθούσε να έχει αυξητική τάση και διαµορφώθηκε σε έκταση στρεµµάτων. Τα προϊόντα του κινέζικου αµπελώνα προορίζονται κυρίως, για επιτραπέζια χρήση, ενώ η αύξηση που παρατηρήθηκε οφείλεται στην αύξηση των προϊόντων διπλής χρήσης. Στην Ασία, η αύξηση των αµπελώνων οφείλεται κυρίως, στην αύξηση των εκτάσεων του Κινέζικου αµπελώνα, από το 1998 µέχρι το , και η οποία συνεχίζεται µέχρι και σήµερα µε χαµηλότερους ρυθµούς. Η αύξηση της έκτασης του ασιατικού αµπελώνα συνεχίζεται παρά τη µείωση της έκτασης του τουρκικού η οποία αντισταθµίζεται από την αύξηση του ιρανικού αµπελώνα. Στην Ευρώπη η έκταση των καλλιεργούµενων αµπελώνων σταθεροποιήθηκε για τα έτη 1999 και 2000, στα , που οφείλεται κυρίως, στο γεγονός ότι στην Ευρωπαϊκή Κοινότητα εντάχθηκαν νέες χώρες. Παρόλαυτα κατά το 2005 η έκταση των ευρωπαϊκών αµπελώνων µειώθηκε κατά 0,5%. Στην Ευρώπη παρατηρείται τάση µείωσης του αµπελώνα λόγω των κινήτρων που δίνονται για την εκριζώσεις, παρά την επέκταση των δικαιωµάτων φύτευσης που δόθηκαν το Στην Ωκεανία η αύξηση της έκτασης των αµπελώνων κατά το 2005 συνεχίστηκε, ωστόσο µε µικρότερο ρυθµό από αυτόν που είχε από το 1995 µέχρι το Οι αµπελώνες της Ωκεανίας καλύπτουν έκταση στρεµµάτων και η αύξηση αυτή οφείλεται κυρίως, στην επέκταση του αµπελώνα της Νέας Ζηλανδίας.

13 Η παγκόσµια παραγωγή οίνου το 2007 ανήλθε σε hl, η οποία είναι µειωµένη σε σχέση µε το 2006, η συµµετοχή της κάθε ηπείρου στην παγκόσµια παραγωγή οίνου απεικονίζεται στο Σχήµα 2, ενώ στον Πίνακα 3 φαίνεται το ύψος της παραγόµενης ποσότητας οίνου και το ποσοστό συµµετοχής της κάθε µιας χώρας στο συνολικό ποσοστό. Σχήµα 2: Παγκόσµια παραγωγή οίνου ανά ηπείρους, το 2007 (Πηγή OIV) Πίνακας 3: Οι χώρες µε τη µεγαλύτερη παραγωγή οίνου σε hl (Πηγή OIV) ΠΟΣΟΣΤΟ ΧΩΡΑ Παραγωγή οίνου σε hl ΣΥΜΜΕΤΟΧΗΣ % Γαλλία ,86% Ιταλία ,61% Ισπανία ,81% Ηνωµένες Πολιτείες Αµερικής ,39% Αργεντινή ,55% Κίνα ,43% Γερµανία ,79% Νότια Αφρική ,63% Αυστραλία ,55% Χιλή ,04% ΣΥΝΟΛΟ

14 2 β ) Η υφιστάµενη κατάσταση της αµπελοκαλλιέργειας στην Ελλάδα Η έκταση του ελληνικού αµπελώνα ανερχόταν σε στρέµµατα τη δεκαετία , σύµφωνα µε τα στοιχεία της Εθνικής Στατιστικής Υπηρεσίας το 2006, η έκταση αυτή µειώθηκε σε στρέµµατα (εκ των οποίων οι αµπελώνες για την παραγωγή οίνου καλύπτουν έκταση στρεµµάτων, για παραγωγή επιτραπέζιων σταφυλιών στρέµµατα, και για σταφίδα στρέµµατα), πτώση που αντιστοιχεί σε ποσοστό µείωσης 63,05%. Με βάση την έκθεση της επιτροπής για τη στατιστική έρευνα των αµπελουργικών εκτάσεων, στο Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο, για τη δεκαετία , η µείωση του ελληνικού αµπελώνα ακολούθησε εκείνη του ευρωπαϊκού. Η γεωγραφική κατανοµή του αµπελώνα της Ελλάδας άλλαξε σηµαντικά, η πρώτη περιφέρεια, κατά το 1989, ήταν τα «Νησιά», και έχασε το 55% της έκτασής της. Έτσι, παρά το γεγονός ότι σηµείωσε µείωση κατά 7,5%, η περιφέρεια «Κεντρική Ελλάδα» γίνεται η περιφέρεια µε τη σηµαντικότερη παραγωγή. Η έκταση του ελληνικού αµπελώνα καλύπτει το 3,5% της συνολικά καλλιεργούµενης έκτασης της χώρας, το 1,6% του παγκόσµιου αµπελώνα και το 3,2% του αµπελώνα της ΕΕ. Στον πίνακα 4 που ακολουθεί παρουσιάζεται η έκταση του ελληνικού αµπελώνα για την παραγωγή οίνου, ανά περιφέρεια κατά το :

15 Πίνακας 4: Συνολική έκταση (σε στρέµµατα) µε οινοποιήσιµες ποικιλίες αµπέλου ανά περιφέρεια κατά τα έτη ΕΤΟΣ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ & ΘΡΑΚΗ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ ΥΤΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ ΘΕΣΣΑΛΙΑ ΗΠΕΙΡΟΣ ΙΟΝΙΑ ΝΗΣΙΑ ΥΤΙΚΗ ΕΛΛΑ Α ΣΤΕΡΕΑ ΕΛΛΑ Α ΠΕΛΟΠΟΝΝΗ ΣΟΣ ΑΤΤΙΚΗ ΒΟΡΕΙΟ ΑΙΓΑΙΟ ΝΟΤΙΟ ΑΙΓΑΙΟ ΚΡΗΤΗ Η παραγωγή οίνου στην Ελλάδα το 2006 ήταν τόνους, εκ των οποίων η ποσότητα των οίνων Ονοµασίας Προέλευσης Ανωτέρας Ποιότητας ανήλθε σε τόνους, δηλαδή αντιπροσωπεύει

16 ποσοστό 26% της συνολικά παραγόµενης ποσότητας οίνου. Η παραγωγή οίνου εµφανίζεται αυξηµένη κατά 10% σε σχέση µε το Στον πίνακα 5 παρουσιάζεται η συνολική παραγωγή οίνου από το 1989 µέχρι το 2006 ανά περιφέρεια: Πίνακας 5: Συνολική παραγωγή οίνου (σε τόνους) ανά περιφέρεια, κατά τα έτη ΚΡΗΤΗ ΝΟΤΙΟ ΑΙΓΑΙΟ ΒΟΡΕΙΟ ΑΤΤΙΚΗ ΑΙΓΑΙΟ ΠΕΛΟΠΟ ΝΝΗΣΟΣ ΣΤΕΡΕΑ ΕΛΛΑ Α ΥΤΙΚΗ ΕΛΛΑ Α ΥΤΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ ΘΕΣΣΑΛΙΑ ΗΠΕΙΡΟΣ ΙΟΝΙΑ ΝΗΣΙΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙ Α ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙ Α & ΘΡΑΚΗ ΕΤΟΣ ) Ρυθµιστές αύξησης και ανάπτυξης του φυτού

17 Οι εργασίες του Darwin (1880), και αργότερα των Boysen Jensen (1913), Paal (1919) καθώς και, του Went (1928) εδραίωσαν την άποψη ότι υπάρχει στενή σχέση µεταξύ κορυφής και του υποκείµενου τµήµατος του βλαστού σε ό,τι αφορά την αύξηση. Πρώτος ο Darwin µετά από πειράµατα, διαπίστωσε ότι υπάρχει κάποια ουσία που παράγεται στην κορυφή του κολεόπτιλου και µετακινείται προς το κάτω µέρος του φυτού και η οποία είναι υπεύθυνη για την κάµψη του φυτού προς το φως. Ο Went το 1928, κατάφερε να αποµονώσει την ουσία αυτή, που θεωρήθηκε υπεύθυνη για την επιµήκυνση του βλαστού, επινόησε µέθοδο για τον ποσοτικό προσδιορισµό της και την ονόµασε «αυξίνη». Αργότερα η ουσία αυτή διαπιστώθηκε ότι υπάρχει ως φυσικό συστατικό στα ανώτερα φυτά και χαρακτηρίστηκε ως µια φυσική φυτική ορµόνη. Ο όρος «ορµόνη» είναι όρος που χρησιµοποιείται αρχικά, στην φυσιολογία ζώων, ωστόσο οι φυτικές ορµόνες διαφοροποιούνται από τις ζωικές. Οι ορµόνες των φυτών σχηµατίζονται σε διάφορους ιστούς και κύτταρα και όχι σε εξειδικευµένες θέσεις (αδένες) όπως οι ζωικές. Οι ζωικές ορµόνες µετακινούνται µέσω του αίµατος και έχουν µια συγκεκριµένη φυσιολογική λειτουργία, αντίθετα οι φυτικές ορµόνες έχουν συνήθως, περισσότερες από µια φυσιολογικές λειτουργίες, επίσης, έχουν διαφορετική χηµική σύσταση και µεταβολικό ρόλο. Οι ορµόνες διαφέρουν από τις θρεπτικές ουσίες του φυτού διότι βρίσκονται στο φυτό σε πολύ µικρές συγκεντρώσεις (ακόµα και µικρότερες από 10-6 Μ). Η διαφορά τους από τις βιταµίνες έγκειται στο γεγονός ότι οι βιταµίνες δρουν ως συνένζυµα σε διάφορες αντιδράσεις µεταβολισµού. Οι ρυθµιστές αύξησης είναι οργανικές ενώσεις που σε µικρές συγκεντρώσεις προωθούν, αναστέλλουν και γενικότερα ρυθµίζουν τις φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών. Φυτοορµόνες είναι οι ρυθµιστές αύξησης που παράγονται από τα φυτά σε µικρές ποσότητες και

18 ρυθµίζουν φυσιολογικές λειτουργίες. Οι φυτοορµόνες µεταφέρονται και εκδηλώνουν τη δράση τους σε άλλα σηµεία του φυτού. Σαν φυτορρυθµιστική ουσία ορίζεται µια οργανική ουσία που δεν είναι θρεπτικό συστατικό, δεν παρέχει δηλαδή στο φυτό ενέργεια ή απαραίτητα µεταλλικά στοιχεία και που σε πολύ µικρές συγκεντρώσεις (<1 mμ) προάγει, παρεµποδίζει ή τροποποιεί ποιοτικά την αύξηση και την ανάπτυξη του φυτού (Moore, 1979). Οι φυτορρυθµιστικές ουσίες διακρίνονται σε δύο µεγάλες κατηγορίες τις φυσικές και τις συνθετικές (Πασπάτης, 1998). Φυσικές φυτορρυθµιστικές ουσίες είναι εκείνες που παράγονται σε ορισµένα µέρη του φυτού και που µπορούν από εκεί να µετακινούνται και σε άλλα µέρη προκαλώντας ειδικές βιοχηµικές, φυσιολογικές ή µορφολογικές αντιδράσεις. ρουν τόσο στους ιστούς στους οποίους παράγονται όσο και σε απόσταση από αυτούς. Οι φυσικές φυτορρυθµιστικές ουσίες είναι φυσικά προϊόντα που παράγονται από τα φυτά και µπορούν µε κατάλληλες µεθόδους να εξαχθούν και να προσδιορισθούν. Συνθετικές φυτορρυθµιστικές ουσίες είναι ουσίες που παράγονται τεχνητά και µπορεί να µοιάζουν χηµικά µε τις φυσικές. ρουν κατά τον ίδιο τρόπο µε τις φυσικές δηλαδή σαν χηµικοί αγγελιοφόροι µέσα στο φυτό όταν εφαρµοσθούν µε τον κατάλληλο τρόπο και στον κατάλληλο χρόνο. Τα τελευταία χρόνια η χρησιµοποίηση των φυτορρυθµιστικών ουσιών εµφανίζει αυξητική τάση µε σκοπό την αύξηση της παραγωγής και τη βελτίωση της ποιότητας των γεωργικών προϊόντων, ιδιαίτερα στους τοµείς της λαχανοκοµίας, δενδροκοµίας και ανθοκοµίας, αλλά και στην αµπελουργία. Οι φυτορρυθµιστικές ουσίες µε βάση τη φυσιολογική τους δράση ή τη χηµική τους δοµή ή σε ορισµένες περιπτώσεις και τους δύο αυτούς

19 χαρακτήρες µπορούν να χωριστούν σε διάφορες οµαδες. Οι οµάδες αύτες αναφέρονται παρακάτω(πασπάτης, 1998): Αυξίνες: α. Φυσική : ΙΑΑ, β. Κυριότερες συνθετικές : ΙΒΑ, ΝΑΑ, β- ΝΟΑ, 2,4-D, 2,4-,5-T, 2,4,5-TP, 4-CPA,3-CPA, napthyl-acetamide, β-nm-tolylphthalamic acid Γιββερελλίνες: α. Φυσική : gibberelic acid (GA 3 ), β. Κυριότερες συνθετικές : gibberelin A 4, gibberelin A 7 κ.α. Kυτοκινίνες: α. Φυσική : ζεατίνη, β. Κυριότερες συνθετικές : N-6-benzyl- 9-terahydropyrane adenine, N-6-benzyladenine κ.α Αµπσισικό οξύ: α. Φυσικό : abscisc acid, Αιθυλένιο: α. Φυσικό : αιθυλένιο (C 2 H 4 ), β. Κυριότερα συνθετικά : ethephon. Φυτόχρωµα: α. Φυσικό : φυτόχρωµα. Μπρασινοστεροειδή: α. Φυσική : brassinolide. Πολυαµίνες: α. Φυσικές : putrescine, spermidine, spermine, cadaverine. Μορφακτίνες: α. Κυριότερες συνθετικές : chlorfurenol, flurenol, chlorfurenol methyl, dichlorfurenol methyl κ.α Επιβραδυντές αύξησης: α. Κυριότεροι συνθετικοί : ancymidol, chlormequat chloride, chlorfonium chloride, daminozide, mepiquat chloride, paclobutrazol, prohexadione-ca κ.α. Παρεµποδιστές της κυτταρικής διαίρεσης: α. Κυριότεροι συνθετικοί : chlorpopham, propham, maleic hydrazide, tecnazene. Γαµετοκτόνα: α. Κυριότερα συνθετικά : 2,3-dichloro-isobutric acid, DPX- 3778, RH-531. Καταστροφείς των κορυφών των βλαστών: α. Κυριότεροι συνθετικοί : dikegulak sodium, maleic hydrazide, λιπαρές αλκοόλες (n-octanol, n- decanol). Αποφυλλωτικά: α. Κυριότερα συνθετικά : merphos, thidiazuron, dimethipin.

20 Αποξηραντικά: α. Κυριότερα συνθετικά : diquat, paraquat, endothal, sodium chlorate. Αντίδοτα ζιζανιοκτόνων: α. Κυριότερα συνθετικά : naphthalic anhydride, R-25788, cyometrinil. Αντιδιαπνευστικά: α. Κυριότερα συνθετικά : silicone, 8-hydroxiquinoline, chlormequat chloride, polyvinyl chloride. 4) Γιββερελλίνες 4 a ) Ιστορικά στοιχεία Οι γιββερελλίνες (GAs) είναι µια οµάδα ενώσεων διτερπενοειδών οξέων, που επηρεάζουν φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών. Η ανακάλυψη των γιββερελλινών αποδίδεται στους Ιάπωνες φυτοπαθολόγους ερευνητές, που προσπαθούσαν να εντοπίσουν την αιτία που προκαλούσε την ασθένεια του «τρελού ρυζιού» ή bacanae, και η οποία ευθυνόταν για µεγάλες ζηµιές στην παραγωγή ρυζιού στην Ιαπωνία, στην Ταϊβάν και σε όλη την Ασιατική ήπειρο. Τα προσβεβληµένα φυτά παρουσίαζαν µεγαλύτερη αύξηση, ήταν πιο ψηλά, πιο λεπτά, ελαφρώς χλωρωτικά και µε µειωµένη απόδοση. Πρώτη αναφορά στα αίτια της ασθένειας γίνεται από τον Shotaro Hori (9,10), το 1898, ο οποίος ισχυρίστηκε ότι την ασθένεια προκαλεί ένας µύκητας του γένους Fusarium. Το 1926, ο Eiichi Kurosawa (9,10) βρήκε ότι καλλιέργεια διηθήµατος αποξηραµένων φυταρίων ρυζιού προκαλούσε σηµαντική επιµήκυνση στο ρύζι και σε άλλες υποτροπικές πόες. Συµπέρανε ότι ο µύκητας που ήταν υπεύθυνος για την εκδήλωση της ασθένειας, εκκρίνει µια χηµική ουσία που προκαλεί την επιµήκυνση των βλαστών, εµποδίζει το σχηµατισµό χλωροφύλλης και προωθεί την ανάπτυξη του ριζικού συστήµατος. Αν και υπήρξαν σοβαρές αντιθέσεις

21 ανάµεσα στους φυτοπαθολόγους σχετικά µε την επιστηµονική ονοµασία του µύκητα, το 1930, η ατελής µορφή του µύκητα ονοµάστηκε Fusarium moniliforme και η τέλεια µορφή Gibberella fujikuroi. Ο Teijiro Yabuta προσπάθησε να αποµονώσει την ενεργό ουσία χρησιµοποιώντας την καλλιέργεια που είχε προτείνει ο Kurosawa. Το 1934 ο Yabuta (9,10) αποµόνωσε µια κρυσταλλική ένωση, από το διήθηµα της καλλιέργειας του µύκητα, που απέτρεπε την ανάπτυξη των φυταρίων ρυζιού σε οποιαδήποτε συγκέντρωση κι αν εφαρµόστηκε. Η χηµική δοµή της ένωσης έµοιαζε µε το 5-n-βουτυλο-πικολινικό οξύ ή αλλιώς φουζαρικό οξύ. Ο σχηµατισµός του φουζαρικού οξέος στο διήθηµα της καλλιέργειας προωθήθηκε από την αλλαγή στη συγκέντρωση του µέσου της καλλιέργειας. Τελικώς, ένα µη κρυσταλλικό, στερεό που αποκτήθηκε από το διήθηµα καλλιέργειας του µύκητα, ήταν αυτό που προωθούσε την ανάπτυξη των φυταρίων ρυζιού. Αυτή η ένωση ονοµάστηκε γιββερελλίνη (gibberellin), από τον ίδιο τον Yabuta το 1935, και είναι η πρώτη φορά που χρησιµοποιείται αυτός ο όρος στην επιστηµονική βιβλιογραφία. Το 1938 (9,10) ο Yabuta, µαζί µε το συνεργάτη του Yusuke Sumiki, πέτυχαν την αποµόνωση σε κρυσταλλική µορφή από διήθηµα καλλιεργειών του µύκητα Gibberella fujikuroi, δυο βιολογικά δραστικές ουσίες που τις ονόµασαν, gibberellin A και gibberellin B. Η gibberellin A αποδείχθηκε ανενεργός, ενώ η δοµή της ενεργού ήταν δύσκολο να προσδιοριστεί καθώς δεν µπορούσε να αποµονωθεί σε καθαρή µορφή. Στην πραγµατικότητα η ουσία αυτή δεν ήταν καθαρή, αλλά αποτελούσε µια δοµή διαφόρων γιββερελλινών συνδεδεµένων µεταξύ τους, ως ένα σύµπλοκο. Στις ΗΠΑ, η πρώτη έρευνα σχετικά µε τις γιββερελλίνες ξεκίνησε µετά το εύτερο Παγκόσµιο πόλεµο, στο Πανεπιστήµιο του Dietrick, στο Maryland. Το 1950, ο John E. Mitchell (9,10) µελέτησε την επίδραση

22 των εκχυλισµάτων µυκήτων στην ανάπτυξη φυταρίων κουκιών (Vicia faba). Παράλληλα, διεξάγονταν σχετικές εργασίες και στο Northern USDA Regional Research Laboratories στην Peoria του Ilinois (8,9), όπου χρησιµοποιήθηκε η καλλιέργεια που παράχθηκε από τον Mitchell. Αναπτύχθηκε µια µεγάλης κλίµακας έρευνα που αποσκοπούσε στην απόκτηση καθαρής γιββερελλίνης Α, καθώς η πρωταρχική µέθοδος δεν ήταν ικανοποιητική. Το 1950 ο Sumuki επισκέφθηκε τις ΗΠΑ και συνάντησε τον Frank H. Stodola. Όταν ο Sumuki επέστρεψε στην Ιαπωνία έστειλε καλλιέργειες στις ΗΠΑ, οι οποίες όµως, αποδείχθηκαν και αυτές ανενεργές. Το πρόβληµα αποδόθηκε στην έλλειψη µαγνησίου στο µέσο της καλλιέργειας, και όταν αυτό ενισχύθηκε µε την προσθήκη θειικού φωσφόρου, προέκυψαν ικανοποιητικές ποσότητες γιββερελλινών. Οι φυσικές ιδιότητες των γιββερελλινών που προήλθαν µε τη χρήση αυτής της µεθόδου ήταν σηµαντικά διαφορετικές από εκείνες που περιγράφονταν στις αναφορές των Ιαπώνων, η νέα ένωση ονοµάστηκε gibberellin-x (Stondola et al.,1955) (9,10). Το ίδιο περίπου χρονικό διάστηµα στην Αγγλία, µια οµάδα ερευνητών (Philip Curtis, Brian Cross, John Grove, Jake MacMilan και Paddy Mulholland) στο Akers Research Laboratories (Imperial Chemical Industries) (9,10) αποµόνωσαν µια νέα γιββερελλίνη στην οποία έδωσαν το όνοµα γιββερελλικό οξύ (gibberellic acid). Αυτή η ένωση είχε διαφορετικές φυσικές ιδιότητες από αυτές που ανέφεραν οι Ιάπωνες για την gibberellin A (Curtis & Cross, 1954). Σύµφωνα µε µελέτη που έγινε από τον Stodola και Groove το gibberellic acid και η gibberellin-x είχαν ίδιες ιδιότητες, έτσι επρόκειτο για την ίδια ουσία, που ονοµάστηκε gibberellic acid. Το 1955, µέλη της οµάδας του Sumuki (Takahashi et al.) πέτυχαν το διαχωρισµό του µεθυλικού εστέρα της gibberellin A σε τρία συστατικά, των οποίων τα αντίστοιχα οξέα αποµονώθηκαν και

23 ονοµαστήκαν gibberellin A 1, A 2 και A 3. Η gibberellin A 3 βρέθηκε ότι είχε τις ίδιες ιδιότητες µε το gibberellic acid. Το 1957 (9,10) οι Takahashi et al. κατάφεραν να αποµονώσουν και τη gibberellin A 4. Στα µέσα του 1950, εµφανίστηκαν τα πρώτα στοιχεία στη βιβλιογραφία που ανέφεραν ότι οι γιββερελλίνες ήταν φυσικά παραγόµενες ουσίες στα ανώτερα φυτά. Η Margaret Radley στο Imperial Chemical Industries (9,10) της Αγγλίας απέδειξε την παρουσία ουσιών στα ανώτερα φυτά που έχουν παρόµοια δράση µε τις γιββερελλίνες. Στις ΗΠΑ οι πρώτες, αντίστοιχες, αναφορές γίνονται από τον Bernard Phinney (9,10) και τους συνεργάτες του κατά τη διάρκεια της έρευνας σχετικά µε την αντίδραση φυτών καλαµποκιού σε εκχυλίσµατα φυτών. Την εργασία αυτή ακολούθησε η αποµόνωση των gibberellin A 1, A 5, A 6 και A 8 από φυτά φασολιού (Phaseolus multiflorous) (MacMilan et al.). Τα αυθεντικά δείγµατα από αυτές τις προσπάθειες εκτίθενται σήµερα στο Long Ashton. Κατά τον Moore (1979), είναι πια αποδεκτό ότι οι γιββερελλίνες απαντούν σε φυσική κατάσταση σε ένα µεγάλο αριθµό φυτικών ειδών και οι ενώσεις αυτές είναι κοινές σε όλα τα αγγειόσπερµα και τα γυµνόσπερµα (8). Στα µέσα του 1960, ο αριθµός των γιββερελλινών, που αναφερόταν στη βιβλιογραφία ότι αποµονώθηκαν από µύκητες ή από φυτά, αυξήθηκε ραγδαίως. Μέχρι το 2003 είχαν αποµονωθεί και ταυτοποιηθεί 126 γιββερελλίνες και ονοµάζονται γιββερελλίνες A 1, A 2, ή GA 1, GA 2,

24 4 β ) Χηµεία, βιοσύνθεσηκαι µεταβολισµός των γιββερελλινών Οι γιββερελλίνες είναι διτερπενοειδείς ενώσεις οξέων (2). Κατά τον Paleg (1965), γιββερελλίνες είναι ενώσεις που έχουντο σκελετό του ent-gibberellane (Σχήµα 3) και βιολογική δράση, τη διέγερση της κυτταρικής διαίρεσης ή επιµήκυνσης ή και των δύο ή κάποια άλλη βιολογική δράση που µπορεί να συνδεθεί ειδικά µετιςλειτουργίες αυτές (1). Σχήµα 3: Απεικόνιση της δοµής του ent-gibberellane Οι διαφορές µεταξύ των γιββερελλινών εντοπίζονται στη θέση και τον αριθµό των διπλών δεσµών και υδροξυλίων στοµόριο της καθεµιάς από αυτές. Οι διάφορες γιββερελλίνες, εκτός του ότι παρουσιάζουν διαφορές στην ένταση της βιολογικής δράσης, παρουσιάζουν και µια εξειδίκευση στα διάφορα είδη φυτών. Πρόσφατα διαπιστώθηκε συσχέτιση µεταξύ της βιολογικής δράσης των γιββερελλινών και της χηµικής δοµής τους, γεγόνος που οφείλεται κυρίως, στους ακόλουθους λόγους (3): α) Όλες οι υψηλής βιολογικής δράσης γιββερελλίνες περιέχουν καρβοξυλική οµάδα συνδεδεµένη µε το άτοµο C 7 τουάνθρακα. β) Όλες οι C 19 -GAs είναι πιο δραστικές από τις C 20 -GAs. γ) Από τις C 20 -GAs που εξετάστηκαν οι πιο δραστικέςήταν εκείνες που περιείχαν δακτύλιολακτόνης. λακτόνης

25 ΜΒ: 348.4, Μοριακός τύπος: C 19 H 24 O 6 Σχήµα 4: Απεικόνιση της χηµικής δοµής των γιββεριλλινών Οι γιββερελλίνες απαντούν στη φύση σε διάφορες χηµικές µορφές ή καταστάσεις ως: α) ελεύθερες γιββερελλίνες β) συζευγµένες γιββερελλίνες γ) υδατοδιαλυτές ή δεσµευµένες γιββερελλίνες. Η πιο διαδεδοµένη σύµπλοκη ένωση γιββερρελίνης, είναι εκείνη στην οποία η γιββερελλίνη είναι ενωµένη µε τη γλυκόζη µε αιθερικό ή µε εστερικό δεσµό, ωστόσο αβέβαιη παραµένει ακόµα η ύπαρξη γιββερελλινών δεσµευµένων µε πρωτεΐνες. Οι γιββερελλίνες συντίθενται από το ακετυλο-coa µέσω του δρόµου βιοσύνθεσης του µεβαλονικού οξέος, µε ευνοϊκές συνθήκες, µακρές ηµέρες και χαµηλές θερµοκρασίες (12). Το πρώτο στάδιο της βιοσύνθεσης περιλαµβάνει τη µετατροπή του µεβαλονικού οξέος σε εντκαουρένιο, το οποίο σε δεύτερο στάδιο µετατρέπεται σε Α12-7-αλδεΰδη, και στο τρίτο στάδιο η αλδεΰδη µετατρέπεται σε γιββερελλίνη (Σχήµα 5).

26 Σχήµα 5: Βιοσύνθεση γιββερελλινών (Moore T.C. 1979) 1.Φωσφορικό -5-µεβαλονικό οξυ 2.Πυροφωσφορικό -5- µεβαλονικό οξύ 3. 3-ισοπεντενυλο πυροφωσφορικό οξύ 4. 3,3-διµεθυλαλλυλικό οξύ 5. Πυροφωσφορικό γερανυλικό οξύ 6. Πυροφωσφορικό φαρνεσυλικό οξύ 7. Πυροφωσφορικό δι-γερανυλικό οξύ 8. Πυροφωσφορικό κοπαλυλικό οξύ 9. Καουρενόλη 10.Καουρενάλη 11. Καουρενικό οξύ 12.7-β-ΟΗ καουρενικό οξύ 13.GA 3 Οι αντιδράσεις που οδηγούν από το µεβαλονικό οξύ στο καουρένιο γίνονται παρουσία ενζύµων που για να δράσουν απαιτούν ATP και ένα δισθενές κατιόν (Mg ++ ή Mn ++ ). Ο µεταβολισµός του καουρενίου σε γιββερελλίνη γίνεται µε µια σειρά οξειδωτικών αντιδράσεων παρουσία οξειδασών, οξυγόνου και NADPH. Αυτά αφορούν τη βιοσύνθεση γιββερελλινών όπως, µελετήθηκε σε ελεύθερα ενζυµικά συστήµατα από εκχυλίσµατα ανώριµων σπόρων. Όµως, σύνθεση καουρενίου έχει αναφερθεί και σε ενζυµικά συστήµατα ελεύθερων κυττάρων από εκχυλίσµατα νεαρών βλαστών, κι επειδή το καουρένιο είναι η πρόδροµος ένωση της γιββερελλίνης, η ικανότητα βλαστών να το παράγουν είναι σοβαρή ένδειξη παραγωγής γιββερελλίνης. Έχει όµως βρεθεί ότι η ικανότητα των ενζυµικών συστηµάτων, τα οποία προέρχονται από κορυφές βλαστών φασολιού που µεγάλωσαν στο φως, για παραγωγή καουρενίου από το µεβαλονικό οξύ, είναι πολλαπλάσια εκείνης των

27 συστηµάτων που προέρχονται από κορυφές βλαστών φασολιού που µεγάλωσαν στο σκοτάδι. Επίσης ο φωτισµός των φυταρίων που µεγαλώνουν στο σκοτάδι προκάλεσε την εξίσωση της παραγωγής καουρενίου στα ενζυµικά συστήµατα που προέρχονται από εκχυλίσµατα τέτοιων φυταρίων σε σχέση µε την παραγωγή καουρενίου σε αντίστοιχα συστήµατα φυτών µεγαλωµένων στο φως. Τα στοιχεία αυτά ενισχύουν την άποψη ότι τουλάχιστον µερική, αν όχι ολόκληρη, η σύνθεση του καουρενίου γίνεται στους χλωροπλάστες. Σήµερα πιστεύεται µε µεγάλη βεβαιότητα ότι η βιοσύνθεση των γιββερελλινών στα ανώτερα φυτά και ίσως και κάποιες µεταβολικές µετατροπές των γιββερελλινών, εντοπίζονται στους χλωροπλάστες. Αυτό πράγµατι είναι πολύ πιθανό, αφού λόγω της φωτοσύνθεσης, τα επίπεδα των ΑΤΡ και NADPH, που απαιτούνται για τις ενζυµικές αντιδράσεις µετατροπής του µεβαλονικού οξέος σε καουρένιο και από εκεί σε γιββερελλίνη, είναι υψηλά στους χλωροπλάστες (1). Οι γιββερελλίνες αποθηκεύονται µε τη µορφή συζευγµένων και δεσµευµένων γιββερελλινών, από τις οποίες προέρχονται οι ελεύθερες γιββερελλίνες του φυτού. Κατά την ανάπτυξη των καρπών, των σπερµάτων καθώς και άλλων οργάνων συµβαίνουν µεταβολικές µετατροπές µεταξύ των ελεύθερων γιββερελλινών και των δεσµευµένων και συζευγµένων. Έτσι, εάν µια ελεύθερη γιββερελλίνη ανιχνευθεί σε ένα συγκεκριµένο στάδιο ανάπτυξης σε ένα φυτικό όργανο, δεν ανιχνεύεται σε άλλο στάδιο ανάπτυξης στο ίδιο όργανο. Αυτό παρατηρείται έντονα κατά το στάδιο ωρίµανσης και βλάστησης των σπόρων. Οι γιββερελλίνες παράγονται στις καταβολές των φύλλων, στο ακραίο µερίστωµα, στις κορυφές των ριζών καθώς και στους αναπτυσσόµενους καρπούς και σπόρους. Οι καρποί και οι βλαστάνοντες σπόροι περιέχουν πολύ µεγαλύτερες συγκεντρώσεις γιββερελλινών από τα βλαστικά µέρη του φυτού (8). Από µελέτες (11) αποδεικνύεται ότι η

28 δραστηριότητα των γιββερελλινών στις εγγίγαρτες ποικιλίες είναι µεγαλύτερη από αυτή των αγίγαρτων, άρα τα γίγαρτα είναι σηµεία παραγωγής γιββερελλίνης. Εξάλλου έχει αποδειχθεί ότι στις εγγίγαρτες ποικιλίες αµπέλου µε την εµφάνιση των γιγάρτων στη ράγα παρατηρείται παραγωγή γιββερελλινών, αλλά και ορισµένων αυξινών, που συντελεί στην αύξηση του µεγέθους αντίθετα µε ότι συµβαίνει στις αγίγαρτες ποικιλίες. Τέλος, η µετακίνηση των γιββερελλινών γίνεται µέσω των ηθµοσωληνών και των ξυλωδών αγγείων, όπως όλοι οι οργανικοί µεταβολίτες (2). Η ύπαρξη αυξινών προκαλεί αύξηση της ποσότητας των γιββερελλινών στους ιστούς των φυτών. Η αυξίνη αυξάνει τη δράση των γιββερελλινών µέχρι και 100 φορές, ευνοεί τη λήψη και το µεταβολισµό τους. Οι κυτοκινίνες αυξάνουν την ποσότητα των γιββερελλινών ή εµποδίζουν τη µείωση της συγκέντρωσής τους. Βέβαια, ανταγωνιστικά στις γιββερελλίνες δρουν οι αναστολείς της αύξησης. Ακόµα, το ερυθρό φως αυξάνει τα επίπεδα γιββερελλινών, η επίδραση ψύχους στα σπέρµατα και στους κονδύλους πατάτας ευνοεί τη βιοσύνθεσή τους. Έχει επίσης αναφερθεί, από πειραµατικά δεδοµένα, ότι θερµοκρασία 40 ο C για 4 ηµέρες µειώνει τα επίπεδα γιββερελλίνης στην άµπελο (12). 4 γ ) Τρόπος δράσης των γιββερελλινών Οι γιββερελλίνες δραστηριοποιούν το DNA για να αρχίσει η σύνθεση του RNA και να αυξηθεί η δράση της RNAπολυµεράσης. Όλα αυτά οδηγούν στο σχηµατισµό νέων ενζύµων και µεγάλης ποσότητας RNA, οπότε αυξάνεται η σύνθεση πρωτεϊνών. Ορισµένα από τα ένζυµα που παράγονται υδρολύουν το άµυλο και τη σακχαρόζη σε φρουκτόζη και γλυκόζη. Με τον τρόπο αυτό παράγεται ενέργεια και αυξάνεται ο σχηµατισµός των κυτταρικών τοιχωµάτων. Επιπλέον βρέθηκε ότι οι

29 γιββερελλίνες προκαλούν αλλαγές στις µεµβράνες των κυττάρων που έχουν ως συνέπεια την αύξηση της διαπερατότητάς τους. 4 δ ) Φυσιολογικές επιδράσεις των γιββερελλινών Οι γιββερελλίνες εµφανίζουν τις ακόλουθες φυσιολογικές επιδράσεις στα φυτά γενικά: -αύξηση των ακέραιων φυτών, -διακοπή ληθάργου, -υποκατάσταση επίδρασης ψύχους, -υποκατάσταση επίδρασης µακράς ηµέρας στην ανθογονία, - επίδραση στο φύλο του άνθους, -επίδραση στην αύξηση και ανάπτυξη των καρπών, -κινητοποίηση ανόργανων στοιχείων και θρεπτικών ουσιών, -παράταση της ζωής των αποκοµµένων τµηµάτων των φυτών (2). 4 ε ) Χρήσεις των γιββερρελλινών στην καλλιέργεια αµπέλου Η πιο διαδεδοµένη γιββερελλίνη που χρησιµοποιείται στην πράξη είναι το γιββερελλικό οξύ (gibberellic acid, GA 3 ) και ακολουθεί το µίγµα της GA 4 και GA 7 (GA 4/7 ). Το γιββερελλικό οξύ βρίσκει πολλές εφαρµογές στην καλλιέργεια διαφόρων ειδών, λόγω της επίδρασης του στην άνθηση και στο σχηµατισµό καρπών, παρά στη βλάστηση και επιµήκυνση των βλαστών. Στην άµπελο οι γιββερελλίνες εµφανίζουν ειδική δράση και το γιββερελλικό οξύ χρησιµοποιείται εκτεταµένα σαν υποκατάστατο της χαραγής (9,10), στη Σουλτανίνα και στην Κορινθιακή σταφίδα µόνο ή σε συνδυασµό µε το 4-χλωρο-φαινοξυοξικο-οξύ(4-CPA). Οι επεµβάσεις που χρησιµοποιούνται είναι οι εξής:

30 ppm, 25 ηµέρες πριν την άνθηση όταν οι ταξιανθίες έχουν µήκος 8-10cm ppm κατά την έναρξη της ανθοφορίας - 12,5ppm κατά την πλήρη ανθοφορία - ακολουθούν άλλες τρεις εώς τέσσερις επεµβάσεις αµέσως µετά το δέσιµο κάθε δυο µέρες µε 50-80ppm γιββερελλίνης. Η προσθήκη στην τελευταία επέµβαση γιββερελλίνης και µιας επέµβασης µε 25-30ppm PCPA βελτιώνει τη σταθερότητα του ποδίσκου της ράγας και εµποδίζει τον απορραγισµό. (4,5) Σε οινοποιήσιµες ποικιλίες η χρήση του γιββερελλικού οξέος είναι περιορισµένη, λόγω του ότι ορισµένες ποικιλίες ενδέχεται να εµφανίσουν σηµαντική µείωση της γονιµότητας των οφθαλµών, µε αρνητικές συνέπειες στην εµπορική παραγωγή. Πειραµατικά δεδοµένα δείχνουν ότι µπορεί να αξιοποιηθεί το χαρακτηριστικό της µείωσης της γονιµότητας των οφθαλµών, ως αντίδραση στην επέµβαση του γιββερελλικού οξέος (GA 3 ) (50mg/lt στην πλήρη άνθηση κάθε δεύτερο έτος) σε συνδυασµό µε την εφαρµογή κοντού κλαδέµατος, µε σκοπό τη ρύθµιση της σχέσης παραγωγής και ποιότητας της ποικιλίας White Riesling (13), τα αποτελέσµατα δείχνουν αύξηση στο βάρος των ραγών, οι σταφυλές εµφανίζονται λιγότερο συµπαγείς, παρατηρείται µείωση της παραγωγής, αύξηση του φαινολικού δυναµικού και της ολικής οξύτητας, τέλος τα σάκχαρα παραµένουν στο ίδιο επίπεδο. Μια ακόµα σηµαντική, έµµεση, θετική επίδραση της εφαρµογής του γιββερελλικού οξέος είναι η τροποποίηση της δοµής του βόστρυχα, µε αποτέλεσµα οι σταφυλές να είναι λιγότερο συµπαγείς, και έτσι να επιτυγχάνεται ο περιορισµός των ευνοϊκών συνθηκών για την ανάπτυξη µυκητολογικών ασθενειών, και κυρίως του βοτρύτη (14). Έτσι, συνίσταται η χρησιµοποίησή του µαζί µε τα φυτοπροστατευτικά προιόντα όπου είναι εφικτό (15).

31 5) Κυτοκινίνες 5 α ) Ιστορικά στοιχεία Οι κυτοκινίνες είναι φυτορρυθµιστικές ενώσεις, των οποίων η ονοµασία προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις κύτταρο και κίνηση και οι οποίες ανακαλύφθηκαν κατά τη διάρκεια της έρευνας για τους παράγοντες που προάγουν την κυτταροδιαίρεση των φυτικών κυττάρων. Σχήµα 6: Απεικόνιση της δοµής της κινητίνης Ο πρώτος που υπέθεσε την ύπαρξη µιας χηµικής ένωσης υπεύθυνης για τον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης ήταν ο Wiesner τo 1892 (2). Το 1913, ο Gottlieb Haberlandt ανακάλυψε ότι µια ουσία που βρίσκεται στο φλοιό έχει την ιδιότητα να ενεργοποιεί την κυτταρική διαίρεση (1). Το 1941, ο Johannes van Overbeek ανακάλυψε ότι το ενδοσπέρµιο της καρύδας είχε επίσης, την ίδια ικανότητα. Ακόµα,έδειξε διάφορα φυτικά είδη έχουν ενώσεις που προάγουν την κυτταροδιαίρεση (1). Το 1954, οι Jablonski και Scoog επέκτειναν τη δουλειά του Haberlandt, αποδεικνύοντας ότι οι ιστοί του αγγειακού συστήµατος

32 περιέχουν ενώσεις που προωθούν τις κυτταροδιαιρέσεις. Η πρώτη κυτοκινίνη αποµονώθηκε από το DNA του σπέρµατος της ρέγγας, από τον Miller και τους συνεργάτες του το Αυτή η ένωση ονοµάστηκε κινητίνη από την ικανότητά της να προάγει την κυτοκίνηση (1). Ο Hall και ο de Ropp ανέφεραν ότι η κινητίνη θα µπορούσε να είναι προϊόν διάσπασης του DNA. Η πρώτη φυσική κυτοκινίνη αποµονώθηκε από το καλαµπόκι (Zea mays) το 1961, από τον Miller, η οποία ονοµάστηκε ζεατίνη (1,6). Σχεδόν ταυτόχρονα µε τον Miller, ο Letham δηµοσίευσε ένα άρθρο σχετικά µε την δράση της ζεατίνης στην κυτταροδιαίρεση και αργότερα περιέγραψε τις χηµικές ιδιότητές της. Από τότε πολλές φυσικές κυτοκινίνες αποµονώθηκαν, αφού βρίσκονται σε όλα τα φυτικά είδη και σε διαφορετικές µορφές. 5 β )Χηµεία, βιοσύνθεση και µεταβολισµός των κυτοκινινών. Υπάρχουν δυο τύποι κυτοκινινών, τα παράγωγα της αδενίνης και αυτά της φαινυλουρίας. Οι συνθετικές κυτοκινίνες είναι παράγωγα της διφαινυλουρίας (DPU). Οι κυτοκινίνες απαντούν στα φυτά ως ελεύθερες ή συνδεδεµένες µε το trna, στο κυτόπλασµα και τους χλωροπλάστες (Moore 1979) µε τη µορφή νουκλεοσιδίων και νουκλεοτιδίων. Οι κυτοκινίνες που βρίσκονται στη φύση, είναι N 6 υποκατεστηµένα παράγωγα της αδενίνης, που περιέχουν είτε ένα ισοπρένιο, είτε µια αρωµατική πλάγια αλυσίδα, και ονοµάζονται αντίστοιχα ισοπρενοειδείς ή αρωµατικές κυτοκινίνες. Στην κατηγορία αυτή υπάγονται η κινητίνη, η ζεατίνη και η 6-βενζυλαµινοπουρίνη. Αν και η κινητίνη δεν υπολογίζεται ως φυσική κυτοκινίνη (Hecht 1980) (15), πολλές φυσικές κυτοκινίνες, που µοιάζουν δοµικά µε την κινητίνη, έχουν ταυτοποιηθεί, είτε ως ελεύθερες βάσεις, είτε ως γλυκοσίδια, ριβοσίδια ή νουκλεοτίδια (Entsch et al.1980) (16). Η ζεατίνη έχει δυο στερεοµερή, εκ των οποίων το trans-

33 ισοµερές είναι αυτό που συναντάται κυρίως, στη φύση. Επίσης, πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι σηµαντική είναι η συγκέντρωση της φυσικής cis-ζεατίνης στα φύκη που χρησιµοποιούνται για τη ρύθµιση της ανάπτυξης των φυτών (Stirk et al 2003) (16). Η διυδροζεατίνη είναι µεταβολίτης της ζεατίνης και έχει δράση κυτοκινίνης, είναι ανθεκτική στην οξείδωση και θεωρείται η αποθηκευτική µορφή της ζεατίνης. Το ριβοσίδιο της ζεατίνης είναι υψηλής δραστικής ικανότητας και µετατρέπεται σε ζεατίνη. Σχήµα 7: Απεικόνιση της δοµής αδενίνης και trans-ζεατίνης Γενικά ένας συγκεκριµένος τύπος φυτικού ιστού περιέχει διάφορους τύπους κυτοκινινών και των τροποποιηµένων µορφών τους. Επίσης η κατανοµή των κυτοκινινών διαφέρει σηµαντικά µεταξύ των φυτικών ειδών. Παρά την ύπαρξη ενδογενών κυτοκινινών σε όλα τα φυτά, µερικοί ιστοί και φυτικά όργανα που αποµονώθηκαν in vitro δεν µπορούν να τις συνθέσουν. Αυτό συµβαίνει ιδιαίτερα µε τους ιστούς των δικοτυλήδονων, όπου πρέπει στο µέσο καλλιέργειας να προστεθεί κυτοκινίνη. Ωστόσο είναι δύσκολο να προσδιοριστούν ποσοτικά οι κυτοκινίνες in vivo, ειδικά σε σχέση µε την κατανοµή τους στα φυτικά ειδη και όργανα. Η ρίζα φαίνεται ότι είναι το κύριο σηµείο βιοσύνθεσης των κυτοκινινών, ωστόσο υπάρχουν και άλλα σηµεία όπου βιοσυντίθενται (18). Το ακραίο µερίστωµα (apex) της ρίζας είναι σηµαντικό κέντρο

34 βιοσύνθεσης κυτοκινινών (19). Στα ανώτερα φυτά πέρα από το ριζικό σύστηµα, οι κυτοκινίνες βιοσυντίθενται και σε άλλους µεριστωµατικούς ή µε µεγάλο δυναµικό αύξησης ιστούς, όπως τα νεαρά φύλλα, οφθαλµοί, µεσογονάτια νεαρών βλαστών, αναπτυσσόµενοι σπόροι και καρποί και από εκεί µετακινούνται ακροπέταλα στους βλαστούς (1). Η µετακίνηση των κυτοκινινών µέσω του ξυλώµατος εξηγεί το γεγονός ότι ανιχνεύονται στο χυµό των φυτών και έχει αποδειχθεί ότι προωθούν την in vitro αύξηση (1,20). Η βιοχηµεία της σύνθεσης των κυτοκινινών δεν έχει διαλευκανθεί εντελώς καθώς, οι κυτοκινίνες δεν απαντούν µόνο σαν ελεύθερες ενώσεις ή σαν ριβονουκλεοσίδια και ριβοζονουκλεοτίδια αλλά και σαν συστατικά ειδικών µοριακών ειδών του t-rna (Moore 1979) (1). Η βιοσύνθεση γίνεται µέσω του βιοχηµικού δρόµου τροποποίησης της αδενίνης, µε υποκατάσταση από ένα ισοπρενοειδές της Ν 6 θέσης στο µόριο της αδενίνης. Όσον αφορά τους ριβονουκλεοσίδια και τα ριβοζονουκλεοτίδια, ο σχηµατισµός τους έχει αποδειχθεί για τη ζεατίνη και τη διυδροζεατίνη, καθώς και για τις συνθετικές, κυτοκινίνες, κινητίνη και βενζυλαδενίνη (1). Εντός του φυτού οι κυτοκινίνες διασπώνται, οξειδώνονται, ανάγονται και σχηµατίζουν σύµπλοκα. Αντιδρούν µε τα σάκχαρα σχηµατίζουν γλυκοζίτες και µε αµινοξέα σχηµατίζουν πεπτίδια. Κατά την οξείδωση τα προϊόντα της διάσπασης δρουν ανασταλτικά στη δράση της οξειδάσης και διακόπτεται η περαιτέρω αποικοδόµηση της κυτοκινίνης (6). 5 γ ) Αλληλεπίδραση κυτοκινινών µε άλλους ρυθµιστές αύξησης. Η ύπαρξη αυξινών και γιββερελλινών µειώνουν την ποσότητα των κυτοκινινών. Όταν υπάρχει συνδυασµός αυτών των δυο ρυθµιστών

35 παρεµποδίζεται η µετακίνηση των κυτοκινινών από τη ρίζα στις κορυφές. Η υδατική καταπόνηση και οι χαµηλές θερµοκρασίες αποτελούν παράγοντες µείωσης της βιοσύνθεσης των κυτοκινινών, όπως συµβαίνει και στο αµπέλι. Ενώ η ύπαρξη επιβραδυντήρων εντός των φυτικών ιστών αυξάνει την ποσότητα των κυτοκινινών (6). Οι κυτοκινίνες αυξάνουν την ποσότητα των γιββερελλινών ή τουλάχιστον παρεµποδίζουν τη µείωσή της. Μειώνουν τη συγκέντρωση του ενδογενούς αµπσισικού οξέος, όµως αυξάνουν τη βιοσύνθεση του αιθυλενίου και των πολυαµινών. Τέλος, παρουσία κυτοκινίνης αυξάνεται η συγκέντρωση της αυξίνης και ιδιαίτερα της δεσµευµένης (2,6). Οι Skoog και Miller (1957) βρήκαν ότι προωθείται ο σχηµατισµός κορυφών σε κάλλο καπνού, όταν στο µέσο χρησιµοποιήθηκαν σχετικά χαµηλές συγκεντρώσεις αυξινών και κυτοκινινών. Από αυτή τη διαπίστωση, πολλοί άλλοι παράγοντες κυτταρικής διαφοροποίησης και οργανογένεσης έχει βρεθεί ότι ελέγχονται από την αλληλεπίδραση ανάµεσα στις συγκεντρώσεις των αυξινών και των κυτοκινινών. Η ισορροπία µεταξύ των δυο ρυθµιστών αύξησης που συνήθως απαιτείται για να ξεκινήσει η διαφοροποίηση και η αύξηση των ιστών σε καλλιέργεια περιγράφεται στο ακόλουθο σχήµα 7:

36 Σχήµα 8: Οι σχετικές συγκεντρώσεις αυξινών και κυτοκινινών που απαιτούνται για την αύξηση και η µορφογένεση Οι σχετικές αναλογίες αυξινών/κυτοκινινών δεν έχουν πάντα τα ίδια τυπικά αποτελέσµατα, όπως επιβεβαιώνεται και από το σχήµα 7, για παράδειγµα: Ο πολλαπλασιασµός των µασχαλιαίων οφθαλµών σε µερικά φυτικά είδη µπορεί να ευνοηθεί από την ύπαρξη αυξινών µε κυτοκινίνες. Ιστοί µονοκοτυλήδονων φυτών µπορεί να ενεργοποιηθούν και να σχηµατιστεί κάλλος από καλλιέργεια µε υψηλά επίπεδα µόνο αυξινών, ενώ η ύπαρξη των κυτοκινινών να µην είναι αναγκαία ή η σηµασία της να είναι περιορισµένη. Η οργανογένεση στα µονοκοτυλήδονα συχνά ευνοείται από τη µεταφορά της καλλιέργειας σε ένα µέσο χωρίς αυξίνη, ή µειώνοντας τη συγκέντρωση της υψηλής δραστικότητας αυξίνης 2,4-D, ή αντικαθιστώντας την 2,4-D µε άλλη αυξίνη χαµηλότερης δραστικότητας (πχ ΙΑΑ,ΝΑΑ).

37 Ένα αρκετά γενικευµένο συµπέρασµα θα µπορούσε να είναι το ότι υψηλή συγκέντρωση κυτοκινίνης σε σχέση µε αυτή της αυξίνης προωθεί την ανάπτυξη των βλαστών, ενώ χαµηλή συγκέντρωση κυτοκινίνης σε σχέση µε αυτή της αυξίνης οδηγεί στην ανάπτυξη των ριζών. Μια ισορροπία µεταξύ των ρυθµιστών αύξησης αυξινών και κυτοκινινών απαιτείται για το σχηµατισµό επίκητων οφθαλµών ή ριζικών µεριστωµάτων. Η απαιτούµενη συγκέντρωση κάθε τύπου ρυθµιστών αύξησης διαφέρει σηµαντικά ανάλογα µε το φυτικό είδος, τις συνθήκες καλλιέργειας και τις ενώσεις που χρησιµοποιούνται. Οι αλληλεπιδράσεις µεταξύ των ρυθµιστών αύξησης είναι περίπλοκες, έτσι ώστε για να επιτευχθεί το άριστο αποτέλεσµα είναι αναγκαίοι περισσότεροι του ενός συνδυασµοί (21). 5 δ ) Μηχανισµός δράσης των κυτοκινινών. Οι κυτοκινίνες κατέχουν ένα πολύπλοκο ρόλο στον έλεγχο της αύξησης των φυτών, πάντως ο τρόπος δράσης τους σε µοριακό επίπεδο δεν είναι αποσαφηνισµένος. Μερικές βρίσκονται στα µόρια του t-rna, αλλά δεν γνωρίζουµε ακόµα εάν η ενσωµάτωσή τους στο t-rna είναι απαραίτητη πριν την εµφάνιση των τυπικών αποτελεσµάτων της δράσης τους. Σε ορισµένες περιπτώσεις οι κυτοκινίνες ενεργοποιούν τη σύνθεση RNA, την πρωτεϊνοσύνθεση και ορισµένα ένζυµα (Kulaeva 1980) (1,21). Επίσης, η δράση των κυτοκινινών αναστέλλεται από αναστολείς της σύνθεσης του RNA και των πρωτεϊνών (2). Η δράση των κυτοκινινών εξαρτάται ελάχιστα από το φως όπως, διαφαίνεται από πειραµατικά δεδοµένα (Baraldi et al.) (21), ενώ η δράση τους προϋποθέτει µεγαλό χρονικό διάστηµα (2,6). Αλληλεπιδρούν µε τις αυξίνες κυρίως, και ελέγχουν τον κύκλο του κυττάρου. Μερικές αµινοπουρίνες, µε ιδιότητες κυτοκινινών δρουν ως παρεµποδιστές των φωτοχηµικών αντιδράσεων µε

38 τη ριβοφλαβίνη, και εξαιτίας αυτού, οξειδώνονται σε αδενίνη (Rothwell and Wright, 1967) (21). Πέρα από την εµπλοκή τους στα επίπεδα ρύθµισης των ενδογενών αυξινών, οι κυτοκινίνες ενδέχεται να συµµετέχουν και στο µεταβολισµό των σακχάρων (21). 5 ε ) Φυσιολογικές επιδράσεις των κυτοκινινών Συνοψίζοντας και όσα αναφέρθηκαν συµπεραίνεται ότι οι κυτοκινίνες επηρεάζουν πλήθος φυσιολογικών λειτουργιών των φυτών. Κατέχουν ένα σηµαντικό ρόλο στη διαδικασία της κυτταροδιαίρεσης και της οργανογένεσης στο σχηµατισµό οφθαλµών και ριζών. ιατηρούν τη σύνθεση µακροµορίων, όπως της χλωροφύλλης, των πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών οξέων. Παρουσία κυτοκινίνης δύναται να προκληθεί αύξηση του ελάσµατος των φύλλων στο σκοτάδι. Είναι υπέυθυνες για τη διακοπή του ληθάργου σπερµάτων και οφθαλµών σε ορισµένα είδη. Από τις κυτοκινίνες, η κινητίνη θεωρείται η πιο σηµαντική στην κινητοποίηση θρεπτικών συστατικών εντός του φυτού. Ενώ σε αποκοµµένα τµήµατα του φυτού προκαλούν καθυστέρηση της γήρανσης, µειώνοντας την αναπνοή, καθυστερώντας την απώλεια βάρους και παρεµποδίζοντας την καταστροφή της χλωροφύλλης (2). Επίσης προκαλούν την απελευθέρωση των πλάγιων οφθαλµών από την κυριαρχία της κορυφής, παρεµποδίζοντας τη δράση της αυξίνης. Οι κυτοκινίνες προωθούν τη µετατροπή των λευκοπλαστών σε χλωροπλάστες (22), και σε ορισµένα είδη προκαλούν άνοιγµα των στοµάτων (2). Τελευταία ερευνητικά δεδοµένα συνδέουν τις αντιδράσεις των φυτών σε συνθήκες καταπόνησης µε τα επίπεδα των ενδογενών κυτοκινινών. Όταν το φυτό βρεθεί σε κατάσταση καταπόνησης ο ανεφοδιασµός του φυτού σε κυτοκινίνες από τις ρίζες µειώνεται και προκαλείται αλλαγή στην έκφραση των γονιδίων, που σχετίζονται µε την

39 ανάπτυξη αντοχής. Η εφαρµογή εξωγενών κυτοκινινών µπορεί να οδηγήσει στο ίδιο αποτέλεσµα. 5 στ ) Εφαρµογές κυτοκινινών σε διάφορες καλλιέργειες και στην άµπελο. Εφαρµογή βενζυλαδενίνης σε µήλα, σε συγκεντρώσεις 50 και 100ppm, προκάλεσε σηµαντικό αραίωµα και συνεπώς αύξηση του βάρους των καρπών, στις ποικιλίες McIntoch, Empire, Delicious, Golden Delicious και Idared (23). Η εφαρµογή 300ppm βενζυλαδενίνης κάθε χρόνο σε νεαρά δέντρα µηλιάς, όταν αυτά ήταν δυο,τριών και τεσσάρων ετών, έδειξε περίπου 177% µεγαλύτερη απόδοση από όταν ήταν επτά ετών και είχαν αρχίσει να καρποφορούν (24). Βρέθηκε ότι η συνθετική κυτοκινίνη Ν-(2-χλωρο-5-πυριδυλ)-Ν φαινυλουρία (CPPU), γνωστή µε το όνοµα Forchlorfenuron, έχει µεγάλη δραστικότητα σε σχέση µε τις φυσικές ή ενδογενείς κυτοκινίνες. Το CPPU ενισχύει το µέγεθος των καρπών στα ακτινίδια, σταφύλια, αχλάδια και µήλα. Προωθεί την ωρίµανση των καρπών στα πεπόνια, καρπούζια, κολοκύθια και σταφύλια (24,25). H εφαρµογή CPPU σε συγκέντρωση 60ppm, δυο εβδοµάδες µετά την πλήρη άνθηση, προκάλεσε αύξηση στο µέγεθος και στο µέσο βάρος καρπών επιτραπέζιας ποικιλίας ελιάς (27). Εφαρµογή CPPU (5,10, ή 15 mg/lt) κατά την καρπόδεση στην ποικιλία Thomson Seedless είχε ως αποτέλεσµα την αύξηση του βάρους των ραγών κατά 40% και µείωση του λόγου µήκος/πλάτος που συνιστά το σχηµατισµό πιο σφαιρικών ραγών. Συνδυασµός CPPU και GA 3 στην καρπόδεση συνετέλεσε σε αύξηση του βάρους

40 των ραγών κατά 16% σε σχέση µε την εφαρµογή µόνο της µιας εκ των δυο ορµονών ξεχωριστά. Η συµβολή του CPPU στο µαλάκωµα της ράγας δεν είχε επίδραση στο µέγεθός της, ενώ όταν εφαρµόστηκε στην καρπόδεση προκάλεσε καθυστέρηση της ωρίµανσης κάτα 1-2 εβδοµάδες (28). Από πειραµατικά δεδοµένα προέκυψε ότι στις ποικιλίες Perlette και Italia µετανθική εφαρµογή CPPU (5, 10ppm) προκάλεσε σηµαντική αύξηση του βάρους των ραγών, αλλά µείωσε τα διαλυτά στερεά και αύξησε την οξύτητα, τέλος καθυστέρησε την ωρίµανση των ραγών (29,30). Στις ποικιλίες Flame Seedless, Muscat Seedless και Σουλτανίνα η σηµαντικότερη επίδραση του CPPU ήταν στην αύξηση του µεγέθους των ραγών. Στη Σουλτανίνα παρατηρήθηκε µείωση της µετασυλλεκτικής αποκοπής των ραγών, επίσης µειώθηκε η ανθόρροια και η νέκρωση του βοστρύχου (31,32). Στην ποικιλία Concord το CPPU εφαρµόστηκε όταν η ράγα είχε διάµετρο ίση µε 5mm, και προκάλεσε µια αύξηση στη διάµετρο, η οπoία εξαφανίστηκε στα µεταγενέστερα στάδια ανάπτυξης της ράγας (33). Το CPPU εφαρµόστηκε στο Μοσχάτο Αλεξανδρείας προανθικά και µετανθικά. Μετά τη µετανθική εφαρµογή παρατηρήθηκε αύξηση στο µέγεθος της ράγας, αύξηση της ολικής οξύτητας και αύξηση των ολικών αµινοξέων. Ωστόσο, το αρωµατικό δυναµικό της ποικιλίας µειώθηκε εξαιτίας της µείωσης των ενώσεων στις οποίες και οφείλεται (λινελαϊκό οξύ, νερόλη κι γερανιόλη) και απαντούν στο φλοιό των ραγών και στη σάρκα (34).

41 6) Εκχυλίσµατα θαλάσσιων φυκών 6 α )Εισαγωγικά ιστορικά στοιχεία Η πρώτη αναφορά για την χρήση των φυκών εντοπίζεται στα 2700 πχ. στην Κίνα και στην Ιαπωνία, όπου αποτελούσε είδος διατροφής. Στην Ευρώπη το 12 ο αιώνα άρχισε να χρησιµοποιείται ως λίπασµα. Από τη δεκαετία του 1970 σηµειώθηκε αύξηση στη χρήση εµπορικών σκευασµάτων εκχυλισµάτων θαλάσσιων φυκών στη γεωργία και στην κτηνοτροφία. Τα φύκια χρησιµοποιούνται στη διατροφή των ζώων για να συµπληρώσουν τις διατροφικές ανάγκες τους σε πρωτεΐνες, όπως ακριβώς και το άχυρο. Περιέχουν βιταµίνες, πρόδροµες ενώσεις των βιταµινών που τα κάνουν πολύτιµα συµπληρώµατα διατροφής. Επίσης, οι πολυσακχαρίτες των φυκών µπορούν να δεσµεύσουν και να αποµακρύνουν πολλά βλαβερά µέταλλα από τον εντερικό σωλήνα (37). Τα φύκη συλλέγονται και χρησιµοποιούνται σαν εδαφοβελτιωτικά και λιπάσµατα στην Ευρώπη εδώ και πολλά χρόνια. Πάντως, η χρήση τους ήταν περιορισµένη λόγω του υψηλού κόστους συλλογής, συγκοµιδής, µεταχείρισης και µεταφοράς τους (36). Τα παράγωγα προϊόντα φυκιών που εφαρµόζονται στο έδαφος έχουν κυρίως δυο στόχους, ως «λιπάσµατα» που υποβοηθούν την ανάπτυξη των φυτών καθώς απελευθερώνουν αργά διάφορα στοιχεία, είτε ως εδαφοβελτιωτικά καθώς προωθούν τον αερισµό και τη βελτίωση της δοµής του εδάφους. Η ιδιότητα των φυκών ως εδαφοβελτιωτικά, οφείλεται στο αλγινικό οξύ (Σχήµα 9), που αποτελεί περίπου το ένα τρίτο των υδατανθρακών τους. Σχήµα 9: Αλγινικό οξύ

42 Η εµπορική εκµετάλλευση των φυκών σαν ένα φυτικό πρόσθετο ωστόσο, δεν είχε πάντα σταθερά επιτυχή αποτελέσµατα, εξαιτίας της αντιφατικής αρθρογραφίας που αναπτύχθηκε σε σχέση µε τα ωφέλη των σκευασµάτων. Πρόσφατες αναφορές επισηµαίνουν ότι τα εκχυλίσµατα φυκών αυξάνουν την ζωηρότητα των καλλιεργειών και τις στρεµµατικές αποδόσεις, κατά αυτόν τον τρόπο έχουν συµβάλλει στην ευρύτερη χρησιµοποίηση στην αγροτική παραγωγή. Οι δυσµενείς επιπτώσεις των συνθετικών λιπασµάτων στο περιβάλλον έχουν στρέψει το ενδιαφέρον στη χρήση λιπασµάτων, βιορρυθµιστών και εδαφοβελτιωτικών που δεν επιβαρρύνουν το περιβάλλον. Τα φυσικά προϊόντα από φύκη βελτιώνουν την ανάπτυξη των φυτών, είναι εύκολα στην εφαρµογή τους, έχουν σχετικά χαµηλό κόστος και αποτελούν µια εναλλακτική λύση απέναντι στα συµβατικά λιπάσµατα. Τα αποτελέσµατα της εφαρµογής των εκχυλισµάτων φύκους στα φυτά ποικίλουν, τα κυριότερα είναι τα εξής: οι υψηλές στρεµµατικές αποδόσεις, η αυξηµένη πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων, αλλαγές στην σύνθεση των φυτικών ιστών, αυξηµένη αντοχή στο ψύχος, σε µυκητολογικές ασθένειες και εντοµολογικές προσβολές, µεγαλύτερη διάρκεια «ζωής στο ράφι» και καλύτερη εκβλάστηση των σπόρων (37). 6 β ) Προέλευση σκευασµάτων εκχυλίσµατος φυκών Η σύσταση των φυκών διαφοροπoιείται ανάλογα µε την περιοχή και την εποχή του έτους. Τα περισσότερα χρησιµοποιούµενα είδη στην Νορβηγία, Γαλλία και Ιρλανδία είναι αυτά του γένους Fucus, και Laminarιa και το Ascophyllum nodosum, βέβαια εκεί βρίσκονται και άλλα είδη καφέ, πράσινων και κόκκινων φυκών. Στην περιοχή της Βρεττάνης συλλέγεται το είδος Himantha elongatα και χρησιµοποιείται στην καλλιέργεια της αγκινάρας (Chapman&Chapman 1980). Στο Jersey

43 είδη του γένους Fucus συλλέγονται το φθινόπωρο και διασπείρονται στον αγρό για την καλλιέργεια της πρώιµης πατάτας (Chapman&Chapman 1980). Σε άγονες περιοχές όπως, τα νησιά Aran της δυτικής ακτής της Ιρλανδίας, τα φύκη µαζί µε άµµο στρωµατώνονται στο έδαφος για την καλλιέργεια λαχανικών και πατάτας (Guiry 1989) (36). Στη σύγχρονη αγροτική παραγωγή τα περισσότερα προϊόντα φυκών παρασκευάζονται από τα καφέ φύκη που συγκοµίζονται από περιοχές µε ήπιο εύκρατο κλίµα. Τα πλέον συνήθως χρησιµοποιούµενα είδη είναι το Ascophyllum nodosum, Ecklonia maxima και Fucus vesiculosis. Λιγότερο δε, χρησιµοποιούνται τα είδη φυκών των γενών Laminaria και Sargassum. Όλα τα παραπάνω είδη ανήκουν στην οικογένεια Phaeophyceae, βέβαια η χρησιµοποίησή τους έχει καθορισθεί περισσότερο από την διαθεσιµότητά τους και το µέγεθός τους, παρά από την καταλληλότητά τους. Στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αµερική το είδος που συµµετέχει κυρίως, στα εµπορικά προϊόντα από φύκη είναι το Ascophyllum nodosum και ακολουθούν το είδος Fucus seratus και είδη του Laminaria. Εκτός Ευρώπης χρησιµοποιούνται και άλλα είδη όπως, το Ecklonia maxima στη Νότια Αφρική, και το Durvillaea potatorum στην Αυστραλία. α) β) γ) δ) Εικόνα 1: α) Ascophyllum nodosum, β) Fucus seratus, γ) Ecklonia maxima, δ) Durvillaea potatorum