Конопля транссексуал

В мире преобладают растения, у которых обоеполые либо женские и мужские цветки находятся на одном растении, то есть в «одном доме». Однако почти 5%  цветковых (покрытосеменных)  растений нашей планеты предпочитают двудомность, когда на одной особи образуются исключительно мужские цветки с тычинками, а женские, с пестиками, в которых  находятся семяпочки, - на другой. И если такое растение родилось «женщиной», то на нем, пока не отомрет, будут созревать плоды и семена. Мужское же растение всю жизнь производит лишь пыльцу.

Такая система разделения полов – один из способов экономии растением при продолжении рода пластических веществ и энергии, а также гарантия встречи «партнеров» только своего вида.  Этот механизм строго соблюдается на протяжении тысячелетий у крапивы двудомной, кошачьей лапки, спаржи, шпината, осины, ивы, тополя, облепихи, лимонника, актинидии, бархата амурского, фисташки, инжира, тутового дерева,  веерной, имбирной и финиковой пальм, падуба обыкновенного, или остролиста, рупрехтии кожистой и нашей любимой  - конопли.

Двудомность характерна и для некоторых представителей голосеменных растений, например, для саговника, или цикаса, тиса ягодного и подокарпуса.

Однако иногда растения вдруг меняют свою половую ориентацию.  При этом  растения демонстрируют совсем  нежелательные для человека свойства: неприятный запах, ухудшение декоративности, снижение урожайности или качества волокна, обилие летучек, которые вызывают аллергию. Иными словами транссексуальность растений затрудняет работу питомников, городских служб, хозяйств, занимающихся семеноводством.

Чаще всего смена пола происходит после сильного стресса, например, в результате чрезмерной обрезки ветвей (тополь, падуб, рупрехтия кожистая), глубоких травм (саговник, тис ягодный), образованных ударом молнии или топора. Резкая смена погоды, засуха или затоплении территории, повышение концентрации в воздухе угарного либо углекислого  газа также могут привести к изменению половой ориентации. Есть факты, что у конопли, растущей на бедной почве,  при сильном понижении температуры или резком переходе с жары на холод увеличивается число женских экземпляров, а также количество женских цветков. Было установлено, что условия, способствующие быстрому росту растений, усиливают признаки женского пола, а медленному - мужского.

Сокращение продолжительности дня и интенсивности освещения также стимулирует проявление женских признаков у короткодневных растений. Равная же длина темного и светлого времени суток, так называемый индекс 12/12, способствует феминизации конопли, при которой пестичные цветки, чтобы поймать пыльцу, активно выделяют липкие вещества. 

Дж. Шаффнер обнаружил, что у растений обыкновенной конопли (Cannabis sativa, ssp. Sativa) может поменяться соотношение полов в зависимости от того, посеяны семена весной в поле или зимой в теплице. Причем  пол могут сменить до 90% экземпляров. Наблюдения также показали, что средняя шестичасовая разница в продолжительности дневного освещения между зимой и летом оказывает прямое влияние на частоту изменения пола у конопли.

Смену ориентации также могут спровоцировать различные химические вещества. Так, 2-хлорфенил-(тио)-пропионовая кислота вызывает образование мужских цветков на генетически женских растениях хмеля. А обработка раствором 2-хлорэтилфосфоновой кислоты (240 мг/л) превращает генетически мужские растения огурца в женские, мужские цветки в соцветии винограда – в фертильные гермафродитные, а также подавляет развитие пыльников у пшеницы и ячменя. У конопли же количество женских цветков увеличивается при опрыскивании растений α-нафтилуксусной кислотой.

Гиббереллин (ГК3) увеличивает доли женских цветков на огурце и клещевине, а  цитокинины  (природный зеатин  либо синтетический кинин, или SD 8339 [6-(бензиламино)-9-(2-тетрагидропиранил)-9Н-пурин]), превращает мужские цветки соцветий винограда в гермафродитные (самопыляемые),  если их обработать за три недели до цветения. ИУК и АБК сдвигают признаки пола в женскую сторону, а гиббереллин  - усиливает проявления мужской сексуализации, что не удивительно: структура гиббереллинов  очень сходна с андрогенами животных, вызывающих маскулинизацию организма. Причем ГК более сильно влияет на проявление пола у скороспелых сортов кукурузы, а цитокинин, который  кроме того, тормозит рост растений,  - на сексуализацию поздних. Вот почему, факторы внешней среды, обеспечивающие быстрое развитие, одновременно усиливают образование АБК, которая  снимает маскулинизирующий эффект ГК, и  обуславливают проявление признаков женского пола.   

Уровень синтеза фитогормонов определяется коррелятивными связями надземной части, в которой образуются гиббереллины, и корневой системы растений, где синтезируются цитокинины. Поэтому, удаляя части побегов (листьев) или корней можно изменить направленность в формировании признаков пола у растений в ту или другую сторону. Перестройка гормонального статуса ведет к изменению обмена веществ и окислительно-восстановительной способности тканей растений: у женских растений редуцирующая способностью выше, чем у мужских. 

У конопли мужские особи (посконь) значительно быстрее заканчивают свое развитие, чем женские. Поэтому посконь в посевах продергивают.  Но на большом поле провести такую работу  технически сложно, так как при отсутствии специального оборудования, она требует много времени и рабочих рук.  В связи с чем, актуален поиск химических веществ, регулирующих пол конопли. В его основе лежит факт, что в начале онтогенеза фотосинтетическая активность у мужских форм выше, чем у женских, а начиная с цветения – наоборот. Поскольку эти показатели не коррелируют с интенсивностью дыхания, были сделаны выводы, что пол растения конопли определяет комплекс специфического белка и цитокинина, характерного только для женских растений.

Однако развитие зачатков цветков по женскому типу из субэпидермального клеточного слоя происходит при обработке посевов цитокининами до начала дифференциации цветочных меристем. Если половая дифференцировка цветочных меристем началась,  генетически предопределенных  половых изменений не происходит. Поэтому идентификация чувствительных периодов на разных этапах развития апексов растений очень важна для определения сроков воздействия фитогормонами на изменение проявления пола конопли. Изучение динамики развития апексов  растений в связи с возрастными изменениями позволяет установить критический период, в который происходит заложение цветочных зачатков и их половая дифференцировка. 

Так как у многих травянистых растений, в том числе конопли,  этот период наступает в фазу появления 3-го листа, может быть использован такой метод диагностики: в посеве одного сорта конопли из одной партии семян  мужские  растения  возвышаются над невысокими женскими экземплярами. Кроме того, на мужских растениях формирование половых органов в междоузлиях  и последующее цветение происходит  раньше, чем на матерке. Соответственно  прочистка нежелательной поскони может быть механизирована.

Использованная литература

1. Минина Е.Г. Биологические основы цветения и плодоношения дуба. // Тр. Ин-та леса АН СССР. 1954. Вып. 17. С. 5-97.
2. Tompsett P.B. // Ann. Bot. 1978. Bd. 42. P. 889-900.
3. Чайлахян М.Х., Хрянин В.Н. Пол растений и его гормональная регуляция. М.: Наука, 1982. 176 с.
4. Schaffner J. H.. The Fluctuation Curve of Sex Reversal in Staminate Hemp Plants Induced by Photoperiodicity Amer. Journ. Bot, 18, 1931.