Pflanzen

Die Rolle der Pflanzen im Leben der Stadtbewohner

In den letzten Jahren hat die Beliebtheit von Zimmerpflanzen deutlich zugenommen und immer mehr Menschen kaufen sie. Dabei handelt es sich nicht nur um eine vorübergehende Modeerscheinung, denn die Verkaufszahlen von Zimmerpflanzen steigen schon seit einigen Jahren stetig an. Pflanzen bringen Ruhe, Gemütlichkeit und Komfort in unsere Häuser, die wir in der Hektik des Stadtlebens so sehr brauchen. Im Jahr 2020 führten italienische Psychologen eine Umfrage unter fast 4.000 Landsleuten durch und fanden heraus, dass ihre Besitzer umso seltener negative Emotionen erlebten, ängstlich waren und an Schlaflosigkeit litten, je mehr Pflanzen es im Haus gab. Topfpflanzen sind ein Stück Natur in unseren vier Wänden, das uns Freude bereiten kann.

Viele Unternehmen ergänzen die Einrichtung ihrer Büros mit gesunden Pflanzen. Einige Unternehmen bieten speziell auf die Ruhe ausgerichtete Räume an, wie etwa einen Pflanzendschungel, sodass die Menschen in einer solchen „Ecke Natur“ Stress abbauen und ihren Körper mit Sauerstoff versorgen können.

Studien zeigen, dass Zimmerpflanzen dabei helfen, die Raumluft von Giftstoffen und Schadstoffen wie Formaldehyd und Benzol zu reinigen [Brilli F. et al., 2018]. Eine Studie ergab, dass eine Bromelie innerhalb von 12 Stunden mehr als 80 Prozent von sechs flüchtigen organischen Verbindungen (von acht getesteten) entfernte, während eine Drachenpflanze 94 Prozent Aceton (eine ätzende Verbindung, die in vielen Nagellackentfernern enthalten ist) entfernte [American Chemical Society, 2016].

Auch unsere psychische Gesundheit können Zimmerpflanzen deutlich verbessern. Als beispielsweise im Norwegischen Herz- und Lungenrehabilitationszentrum 28 neue Pflanzen in den Gemeinschaftsräumen gepflanzt wurden, berichteten die Patienten nach vier Wochen von einer deutlichen Verbesserung ihres Wohlbefindens im Vergleich zu Patienten, die in Zimmern ohne Pflanzen untergebracht waren [Raanaas RK et al., 2010].

Eine andere Studie ergab, dass sich die Lebensqualität von Pflegeheimbewohnern verbesserte, wenn diese Zimmerpflanzen pflanzten und lernten, wie sie diese pflegen. Wissenschaftler führen dies möglicherweise auf ein Erfolgserlebnis oder auf positive Emotionen zurück, die Menschen gegenüber ihren Pflanzen empfinden [Collins CC et al., 2008].

Einer Studie der Universität Exeter zufolge stieg die Mitarbeiterproduktivität nach der Einführung von Pflanzen im Büro um 15 %. Pflanzen waren einst für die Menschheit überlebenswichtig und unsere angeborene Verbundenheit zu ihnen führt insgesamt zu weniger Stress und einem verbesserten Wohlbefinden. Dies wiederum beeinträchtigt die Fähigkeit einer Person, kreativ zu sein und sich auf die von ihr ausgeführten Aufgaben zu konzentrieren [University of Exeter, 2014]. Darüber hinaus konnten sich Studierende, die in einem Büro mit Pflanzen komplexe kognitive Aufgaben erledigten, länger konzentrieren als diejenigen in einem Büro ohne Pflanzen [Raanaas RK et al., 2010].

Forscher an der Kansas State University fanden heraus, dass Patienten, deren Zimmer mit Pflanzen ausgestattet waren, weniger Schmerzmittel benötigten, einen niedrigeren Blutdruck und Puls hatten und während der Erholung nach einer Operation weniger Angst und Müdigkeit verspürten. Einige Pflanzen haben sogar medizinische Eigenschaften. Beispielsweise kann Aloe Vera zur Behandlung von Sonnenbrand und anderen Hautirritationen eingesetzt werden [American Society for Horticultural Science, 2008].

Deshalb sind Topfpflanzen ein wichtiger Teil unseres Lebens. Sie versorgen die Menschen mit Sauerstoff, absorbieren Schadstoffe aus der Luft, halten Staub zurück und schützen sie vor Lärm und Hektik der Stadt. In Innenräumen sorgen Pflanzen für psycho-emotionalen Komfort, weshalb sie einen wichtigen Platz in der Inneneinrichtung und Ökologie des Hauses einnehmen.

Jeder Gärtner wird jedoch früher oder später mit dem Problem des langsamen Wachstums von Topfpflanzen konfrontiert. Handelt es sich hierbei um eine Entwicklungsunterbrechung, die während der Ruhephase oder nach einer Transplantation auftritt, handelt es sich um einen natürlichen Vorgang. Anzeichen von Zwergwuchs oder langsamem Wachstum zu anderen Zeiten können jedoch auf Probleme bei der Pflege oder Gesundheit der Pflanze hinweisen. Falsches Gießen, Nährstoffmangel oder auch nur der Mangel einzelner Mikronährstoffe können zu schwerwiegenden Wachstumsstörungen führen.

Wenn es um Setzlinge geht, ist der Gemüseanbau nicht nur ein unterhaltsames Hobby und eine Möglichkeit, an frisches Gemüse zu kommen, sondern auch ein wirksames Mittel zur Erhaltung der geistigen Gesundheit und des Wohlbefindens. Der Gemüseanbau ist aus mehreren Gründen äußerst wichtig für die psychische Gesundheit.

1. Stressresistenz und Entspannung: Die Arbeit in der Erde, das Säen von Setzlingen und die Pflege von Pflanzen tragen dazu bei, den Stresspegel zu senken und eine Atmosphäre der Entspannung zu schaffen. Dies liegt am physischen Aspekt der Gartenarbeit (im Freien sein, körperliche Aktivität) und am emotionalen Aspekt (Natur als natürliches Antidepressivum).
2. Der Kontakt mit Pflanzen regt die Ausschüttung von Glückshormonen (Endorphinen) an, was zu einer besseren Stimmung und einem geringeren Angstniveau führt.
3. Erfolg beim Züchten und Pflegen von Pflanzen stärkt das Selbstwertgefühl und das Selbstvertrauen. Dies ist besonders wichtig für diejenigen, denen es an Selbstvertrauen mangelt.
4. Die Pflege von Setzlingen erfordert regelmäßige Aufmerksamkeit und Sorgfalt, was dazu beiträgt, Verantwortungsbewusstsein und Zielstrebigkeit in einer Person zu entwickeln. Diese Eigenschaften lassen sich auf andere Lebensbereiche übertragen und helfen uns, alltägliche Aufgaben besser zu bewältigen.

Der Gemüseanbau ist daher nicht nur eine Möglichkeit, an frisches und gesundes Gemüse zu gelangen, sondern auch ein wirksames Mittel, um die geistige Gesundheit zu bewahren und in Einklang mit sich selbst und der Natur zu gelangen.

Peptid-Bioregulatoren – innovative Nanotechnologie, die das Wachstum aktiviert, vor Stress schützt und die Pflanzenblüte stimuliert

In den letzten Jahren sind Peptide aufgrund ihrer synthetisierbaren Zugänglichkeit und hohen biologischen Aktivität zu einem beliebten Forschungsgegenstand in der Pflanzenwissenschaft geworden und werden als antimikrobielle Substanzen, Pflanzenwachstumsregulatoren, Insektizide und Herbizide eingesetzt [Zhang YM et al., 2023]. Beispielsweise wurde gezeigt, dass antimikrobielle Peptide die Fähigkeit haben, pflanzenpathogene Pilze und Bakterien zu zerstören [Tang R. et al., 2023].

In jüngster Zeit wurde dem gelösten organischen Stickstoff, freien Aminosäuren und Peptiden sowie der Bewertung ihres Beitrags zur Nährstoffaufnahme durch Pflanzen in verschiedenen Ökosystemen mehr Aufmerksamkeit geschenkt [Cao XC et al., 2013]. Studien [Sauheitl L. et al., 2009; [Liu HJ et al., 2018] zeigten, dass Aminosäuren und Peptide trotz geringer Konzentrationen in der Bodenlösung zur Stickstoffansammlung beitragen, Komplexe mit Metallkationen bilden und deren Bioverfügbarkeit für Pflanzen beeinträchtigen [Dalir N. et al., 2014].

Stickstoff ist das wichtigste Element für die Entwicklung des Wurzelsystems einer Pflanze. Veränderungen im Wurzelsystem werden besonders dann sichtbar, wenn ein Ungleichgewicht der Nährstoffe im Boden vorliegt. In Böden mit hohem Gehalt an Nitrat- oder Ammoniumstickstoff entwickeln sich die Seitenwurzeln aktiv, während bei Stickstoffmangel das Seitenwurzelwachstum gehemmt wird.

Um die Wurzeleigenschaften als Reaktion auf Veränderungen der Stickstoffverfügbarkeit zu verändern, verwenden Pflanzen verschiedene Arten von Signalmolekülen, darunter Hormone und kleine RNAs [Araya T. et al., 2014]. Bei Hülsenfrüchten regulieren CLE-Peptide endosymbiotische Beziehungen zwischen Wurzelknöllchenbakterien und der Wirtspflanze [Djordjevic MA et al., 2015]. Pflanzenwachstum und -entwicklung werden durch Phytohormone (wie Auxine, Cytokinine, Gibberelline, Abscisinsäure, Ethylen) gesteuert. Es zeigte sich, dass die physiologischen Effekte dieser Pflanzenwachstumsregulatoren durch Peptide verstärkt werden können [Wang G. et al., 2016; [Wanyushin BF et al., 2017].

Exogene biologisch aktive Kurzpeptide AEDG (Ala-Glu-Asp-Gly), AEDL (Ala-Glu-Asp-Leu), KE (Lys-Glu) regulieren in einer Konzentration von 10–7–10–9 M das Wachstum, die Entwicklung und die Differenzierung der Kalluskultur von Tabakpflanzen Nicotiana tabacum [Fedoreeva LI et al., 2017]. AEDG- und AEDL-Tetrapeptide steigern nicht nur das Wachstum der Kallusmasse, sondern stimulieren auch die Bildung und das Wachstum von Blättern in Regeneranten.

Diese Peptide modulieren die Genexpression in Tabakzellen, einschließlich der Gene, die für die Zellmorphogenese und -differenzierung verantwortlich sind. Peptide modulieren die Expression von Genen der CLE-Familie, die endogene regulatorische Peptide kodieren, die für die Proliferation und funktionelle Aktivität von Pflanzenzellen verantwortlich sind. Gene der KNOX-Familie (Transkriptionsfaktor-Gene) und GRF (Wachstumsfaktor-Regulatorgene, die geeignete DNA-bindende Proteine ​​wie Topoisomerasen, Nukleasen usw. kodieren).

Die regulatorische Funktion der oben genannten Peptide wird offenbar durch ihren Einfluss auf Gene der Familien CLE, GRF (Wachstumsfaktoren) und KNOX1 (Transkriptionsfaktoren) realisiert. Das Dipeptid KE erhöhte die CLE6-Genexpression um das Zweifache und hatte keinen Einfluss auf andere Gene dieser Familie, während die Tetrapeptide AEDG und AEDL die Expression der Gene CLE2, CLE5 und CLE6 stimulierten.

Das AEDG-Peptid verringerte die CLE4-Genexpression, während das AEDL-Peptid sie fast um das Zweifache erhöhte. Auch die Wirkung der getesteten Peptide auf die Gene KNOX1 und GRF war genspezifisch. Die Genexpression von KNAT1 und KNAT2 wurde durch kurze Peptide nicht beeinflusst. Die Expression der Gene KNAT3 und KNAT6 nahm unter dem Einfluss aller getesteten Peptide signifikant zu, in stärkerem Maße jedoch von AEDL und KE (sechsfach im Vergleich zur Kontrolle).

Die Expression der Gene LET6 und LET12 wurde durch das AEDL-Peptid erhöht und blieb durch die AEDG- und KE-Peptide nahezu unverändert. Das AEDL-Peptid erhöhte die GRF1-Genexpression um mehr als das Zweifache, während die anderen Peptide sie verringerten. AEDL-Peptid stimulierte auch die GRF3-Expression, während AEDG und KE keinen Einfluss darauf hatten. Gleichzeitig hatten AEDL- und KE-Peptide keinen Einfluss auf die GRF2-Expression, während AEDG sie um das Zehnfache erhöhte. Somit hängt die Wirkung von Peptiden auf Gene, die für pflanzenwachstumsregulierende Proteine ​​kodieren, von der Primärstruktur des Peptids ab [Fedoreeva LI et al., 2017].

Bei Pflanzen gibt es auf der Ebene der Genexpression ein Peptidregulierungssystem für die Bildung bekannter längerer Peptidregulatoren für Wachstum und Entwicklung. Die Auswirkungen kurzer Peptide auf die Genexpression und Zelldifferenzierung bei Eukaryoten könnten auf mehreren gemeinsamen Grundprinzipien und Regulationsmechanismen beruhen. Daher können kurze Peptide analog zur Wirkung auf tierische Zellen eine regulatorische (signalisierende) Wirkung auf Pflanzenzellen haben und so die Differenzierung, das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen beeinflussen [Fedoreeva LI et al., 2017].

Es sollte auch beachtet werden, dass kurze exogene Peptide nachweislich eine kontrollierende Rolle bei der Regulierung von Peptid-Regulationsgenen spielen. Dies kommt insbesondere in der Kontrolle der Expression von Genen zum Ausdruck, die bekannte längere regulatorische Polypeptide codieren, durch kürzere Peptide. Einige (kurze) Peptide kontrollieren die Expression anderer, d. h. es wurden einzigartige Regulatoren von Regulatoren entdeckt, die durch Modulation der Genexpression wirken.

Man kann davon ausgehen, dass im pflanzlichen Leben kurze Peptide (bestehend aus 2–4 Aminosäureresten), die beim Abbau von Proteinen (sowohl nativen als auch fremden) entstehen, eine regulierende Wirkung haben und dass ihre Wirkung in der Zelle (bis zu einem gewissen Grad) der Wirkung von Hormonen ähnelt.

Es hat einen Signalcharakter und scheint epigenetischer Natur zu sein. Kurze Peptide können als vielversprechende Pflanzenwachstumsregulatoren einer neuen Generation angesehen werden, die sicherlich im experimentellen und praktischen Pflanzenanbau Anwendung finden werden. Einer der möglichen Wirkmechanismen kurzer Peptide auf der Ebene der Genexpression, der epigenetischer Natur ist, ist die Hemmung des Methylierungsprozesses der Genpromotorregion durch die Blockierung dieser Region mit einem Peptid.

Kurze Peptide können als Signalmoleküle vielfältige genetische Prozesse und biochemische Reaktionen in der Zelle auslösen oder hemmen. Einer der molekularen Wirkungsmechanismen kurzer Peptide könnte die ortsspezifische Interaktion der Peptide mit der DNA sein, die zu Veränderungen der Art der DNA-Transkription und Genexpression führt. Kurze Peptide können nicht nur ortsspezifisch an DNA binden, sondern diese auch anhand ihres Methylierungsstatus „erkennen“, d. h. sie interagieren auf unterschiedliche Weise mit methylierten und unmethylierten DNA-Sequenzen [Fedoreeva LI et al., 2011]. Eine solche spezifische Bindung von Peptiden an DNA kann offenbar mit der Bindung der DNA an verschiedene Proteine ​​konkurrieren, die mit ihr interagieren, darunter Enzyme (Endonukleasen, RNA- und DNA-Polymerasen, DNA-Methyltransferasen usw.).

Die Studie [Fedoreeva LI et al., 2013] zeigte, dass die kurzen Peptide AEDG, AEDR, KEDW, KEDA, EDR an FITC-markierte Weizenhistone H1, H2b, H3 und H4 binden. Es wird angenommen, dass ortsspezifische Interaktionen kurzer Peptide mit Histonen im Chromatin als epigenetischer Mechanismus dienen könnten, der die Genaktivität und die Differenzierung pflanzlicher Zellen steuert.

Darüber hinaus wurde die Wirkung der kurzen Peptide AEDG, EDR, AEDL, KEDG, AEDR, KEDP auf die Hydrolyse von Lambda-Phagen-DNA durch Weizen-Koleoptilendonukleasen WEN1 und WEN2 in Anwesenheit und Abwesenheit von Histon H1 untersucht. In dieser Studie haben wir erstmals die modulierende Wirkung kurzer Peptide auf die Aktivität von Weizenendonukleasen nachgewiesen, die durch die spezifische Bindung von Peptiden an DNA entsteht [Khavinson V.Kh. et al., 2011].

Pflanzen reagieren empfindlicher auf kurz- und langfristige Umweltschwankungen (wie Licht, Temperatur, Feuchtigkeit) als Tiere. Daher ist die Regulierung der Homöostase für ihr Überleben von entscheidender Bedeutung. Pflanzenhormone, einschließlich Signalpeptide, spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung koordinierter Pflanzenreaktionen auf die Umwelt [Linkova NS et al., 2024].

Die Zugabe des AEDL-Peptids (der Wirkstoff von Taxorest) zu Tabakmikropflanzen mit erhöhtem Salzgehalt (NaCl) verringert den oxidativen Zellstress und verringert die toxischen Wirkungen von NaCl. Nach Zugabe des AEDL-Peptids zu Pflanzenzellen lokalisiert es sich hauptsächlich in den Streckungszonen und Wurzelhaaren und in geringerem Maße in der Meristemzone. In Gegenwart von AEDL-Peptid nimmt die WOX7-Genexpression ab, was zur Aktivierung der Stammzelldifferenzierung und Wurzelverlängerung führt [Fedoreyeva LI et al., 2022].

Die Vorbehandlung des Sojasamens einen Monat vor der Pflanzung mit dem Dipeptid KE und dem Tetrapeptid AEDG in Konzentrationen von 0,01 g/l bzw. 0,001 g/l wirkte sich trotz ungleichmäßiger Niederschlagsverteilung und instabiler Temperaturverhältnisse positiv auf die Entwicklung und den Ertrag der Sojabohnensorte Batya aus. In einem manuell durchgeführten Experiment erhöhte die Verwendung des Dipeptids KE den Sojaertrag um 59,2–81,2 % und die Verwendung des Tetrapeptids AEDG um 62,9–83,7 % im Vergleich zur Kontrollprobe. Die Verwendung der kurzen Peptide KE und AEDG im Produktionsexperiment trug zu einer Erhöhung der Kornanzahl um 68,8 % bzw. 87,5 % sowie zu einer Ertragssteigerung um 30,5 % bzw. 18,4 % im Vergleich zur Kontrolle bei [Aseeva TA et al., 2022].

Kürzlich wurde auch eine Studie über die Verwendung von Peptiden bei der vegetativen Vermehrung von Zierpflanzen sowie bei der Züchtung von Setzlingen durchgeführt  (Wissenschaftliche Konferenz „Moderne Anti-Aging-Technologien“, Irkutsk – 3. März 2024 „Anwendung von Khavinson-Peptiden bei der vegetativen Vermehrung von Zierpflanzen sowie bei der Züchtung von Setzlingen“. Referenten – Dolgikh AV und Efimov EL)  . Getestet wurde Revilab SL09.

Von den Mutterpflanzen der Sorte Pinata Coleus, die Frost ausgesetzt waren, fielen die Blätter ab und die Pflanze wurde in ein Gewächshaus gebracht. Bei den ersten Stecklingen, die ohne den Einsatz von Peptiden gezogen wurden, starben alle 10 Stecklinge, da die Bewurzelungsrate der Mutterpflanze statistisch gesehen bei 0 % liegt, wenn sie Frost ausgesetzt war. Eine zweite Partie von 5 Setzlingen wurde eine Woche später von derselben Pflanze geschnitten und in ein herkömmliches Gewächshaus gestellt. Die Setzlinge wurden täglich mit Revilab SL09 besprüht (2 Tropfen pro 0,5 l Wasser). Am vierten Tag begannen an den Setzlingen Blätter zu wachsen. Am dreizehnten Tag der Bewurzelung hatten zwei der fünf Stecklinge Wurzeln gebildet.

Das Beschneiden von Setzlingen im Herbst geht oft mit geringen Pflanzenverlusten einher. Bei Verwendung des Präparats Revilab SL09 (2 Tropfen pro 0,5 l) – unmittelbar nach dem Schnitt und am nächsten Tag gesprüht – lag der Prozentsatz geretteter Pflanzen bei 100 %. Gleichzeitig wurde ein beschleunigtes Wachstum der Buntnessel beobachtet.

Koleus	Petunia	Alternantera	Werbena

Außerdem wurde die Wirkung von Revilab SL09 auf   durch Frost geschädigte Petunien-  ,  Alternanthera- und Süßkartoffelsetzlinge untersucht. Die Pflanzen wurden täglich mit Revilab SL09 in der gleichen Konzentration besprüht. Nach zwei Wochen hatten die Petuniensetzlinge gut Wurzeln geschlagen, waren deutlich gewachsen und hatten größere Blätter. Der Bewurzelungsanteil lag bei ca. 50 %. Alternanthera, die fast ohne Blätter erfroren war, wurzelte zu 100 %, und  Verbena  bonariensis zu 60 %.

Anschließend wurden die Petunien-Mutterpflanzen stark zurückgeschnitten und aus dem Freiland in 1,5-Liter-Töpfe umgepflanzt. Die Tiere wurden täglich mit Revilab SL09 besprüht und die Überlebensrate lag bei 95 %. Zusätzlich wurden Versuche an unbewurzelten Ausläufern der Gartenerdbeere durchgeführt. Beim Besprühen mit Revilab SL09 betrugen die Verluste lediglich 10 %, und nach anderthalb Monaten hatte sich die Grünmasse um das 2,5-fache erhöht.

Dadurch erhöht das Versprühen von Revilab SL09 bei der Herbstpflanzung von Topfpflanzensetzlingen deren Überlebensrate um 50–60 %. Durch das Besprühen mit Revilab SL09 können Pflanzen Stress (starkes Beschneiden, Umpflanzen usw.) ohne Verluste überstehen. Revilab SL09 beschleunigt zudem das Wachstum der Grünmasse und lässt Zierpflanzen auch bei ungünstigen Bedingungen (zum Beispiel Lichtmangel) blühen.

Schema der Anwendung sprachlicher Peptide zur Verbesserung des Wachstums, Erhöhung der Stressresistenz und Aktivierung der Blüte von Zimmerpflanzen und Setzlingen:

Bereiten Sie die Peptidlösung unmittelbar vor dem Gießen vor. Besprühen Sie die Blätter der Pflanze zweimal täglich, morgens und abends, mit der Peptidlösung aus einer Sprühflasche + gießen Sie die Pflanze alle drei Tage einmal mit 50 ml Wasser mit dem Peptid. Nach 1–2 Monaten können die Peptide wiederholt werden.

Revilab SL09  enthält das AEDG-Peptid, das gemäß den oben beschriebenen wissenschaftlichen Studien das Wachstum von Sojabohnen, Tabak und Weizen verbessert. Die Wirkung dieses Peptids beruht auf seiner Fähigkeit, die Expression von Genen zu stimulieren, die für die Differenzierung, das Wachstum und die funktionelle Aktivität von Pflanzenzellen verantwortlich sind.

AEDG-Peptid ist der Wirkstoff  von Endoluten lingual  [Zhurkovich IK et al., 2020], das auch in der Pflanzenproduktion erfolgreich eingesetzt werden kann. Wissenschaftliche Untersuchungen belegen außerdem, dass KE- und AEDL-Peptide das Wachstum von Soja, Tabak und Weizen aktivieren. Dieses Peptid ist der Wirkstoff 
von Vladonix lingual  bzw.  Taxorest lingual  [Zhurkovich IK et al., 2020] und zeigt eine ausgeprägte Schutzwirkung gegen Stress. Das vorgeschlagene Anwendungsschema empfiehlt die kombinierte Wirkung dieser Peptid-Bioregulatoren, um die beste Wirkung zu erzielen.

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