MTU - nový český biostimulant

14. 04. 2023 Mgr. Jaroslav Nisler, Ph.D.; Ústav experimentální botaniky, AV ČR Stimulace Zobrazeno 1202x

Pro zemědělce v České republice bude na jaře 2023 dostupná nová účinná látka pojmenovaná MTU, která by mohla snížit vstupní náklady a zvýšit výnosy jednotlivých plodin. Látka MTU patří do skupiny biostimulantů, jelikož výrazně stimuluje rostliny k růstu, a to ve velice nízké dávce (cca 0,5 g/ha). V tomto článku představím tuto látku, popíši její vliv na rostliny a přiblížím vhodné použití produktu, který tuto látku obsahuje.

Název účinné látky MTU je zkratka chemického jména 1-(2-methoxy-ethyl)-3-1,2,3-thiadiazol-5-yl urea. Je to syntetická látka na bázi močoviny, která byla navržena jako kombinace thidiazuronu a kinetinu, tj. dvou známých rostlinných hormonů cytokininů (obr. 1). Cytokininy jsou známé pro svůj anti-senescenční účinek. Látka MTU byla navržena a poprvé syntetizována v Laboratoři růstových regulátorů v Olomouci, která je společným pracovištěm Ústavu experimentální botaniky AV ČR a Univerzity Palackého v Olomouci. A právě Ústav experimentální botaniky si tuto látku nechal patentovat pro možné využití v zemědělství.

Obr. 1: Strukturní vzorec cytokininů thidiazuronu a kinatinu, látky MTU a močoviny. Barevně jsou vyznačené ty části molekul, které byly zkombinovány při návrhu molekuly MTU

Základní vlastností MTU je jeho schopnost inhibovat rozpad chlorofylu. Z dostupných informací vyplývá, že MTU je v tomto ohledu nejefektivnější chemickou látkou. Tento efekt byl odhalen v senescenčním testu s mladými listy pšenice, které jsou odstřižené od rostliny, ponořené svojí bází do roztoku testované látky (nebo do vody pro kontrolu) a uložené ve tmě po dobu 5 dní. Zranění způsobené ustřižením a tma indukují v listech rozpad chlorofylu, tj. žloutnutí. Voda tomuto procesu nebrání, zatímco MTU rozpuštěné ve vodě ano a listy zůstávají zelené (obr. 2).

Obr. 2: Příklad výsledku senescenčního testu s listy pšenice a zjevný pozitivní vliv látky MTU na zachování chlorofylu po 5 dnech uložení ve tmě

Stejný vliv látky MTU byl pozorován na listech pšenice, která byla vystavena periodě sucha, horka nebo zasolení. Listy sice vadnou podobně jako u neošetřených kontrolních rostlin, ale zůstávají sytě zelené a po opětovném zalití/odeznění stresu jsou ve výrazně lepší kondici, připravené pro fotosyntézu a růst (obr. 3, Nisler et al., 2018; 2023). Tyto výsledky nebyly až natolik překvapivé, vezmeme-li v úvahu ochranný charakter MTU. Daleko překvapivější byl fakt, že MTU zvýšil obsah chlorofylu a i b, beta-karotenu a luteinu asi o 15–20 % v rostlinách, které rostly v ideálních podmínkách. Zvýšený obsah chlorofylu umožnil ošetřeným rostlinám více fotosyntetizovat, tj vstřebávat CO₂ a tvořit energeticky bohaté cukry, které rostliny využívají k růstu. MTU má výraznější vliv na růst kořene než na nadzemní část. Kořen bývá asi o 20 % větší v ideálních podmínkách, zatímco stonek s listy pouze o 10 %. Ovšem za sucha nebo horka měly ošetřené rostliny kořenový systém větší v průměru o 40 % (obr. 4). Tento pozitivní vliv na růst kořene, jasně odlišuje MTU od rostlinných hormonů cytokininů, které růst primárního kořene inhibují (obr. 5). Lze tedy konstatovat, že MTU poskytuje benefity cytokininů (anti-senescenční/anti-stresový efekt) bez negativního vlivu na růst kořene.

Obr. 3. Vliv látky MTU (vpravo) na zachování chlorofylu v listech pšenice, která vyrůstala v nedostatku vody

Naše následné experimenty opravdu potvrdily, že MTU není cytokininem a že obsah chlorofylu v listech zvyšuje skrze ochranu fotosystému I (Nisler et al., 2023). Ten je spolu s fotosystémem II klíčovým pro správný chod fotosyntézy. Kromě toho fotosystém I chrání rostlinné buňky před oxidativním stresem, který doprovází fotosyntézu a je umocňován stresem ze sucha i horka. V tomto ohledu je mechanizmus účinku látky MTU jedinečný, jelikož cytokininy, ani žádná jiná látka tento ochranný vliv na fotosystém I nemá.

Zemědělce bude jistě zajímat i fakt, že MTU významně zlepšuje vstřebávání dusíkatých hnojiv (graf 1). Důvod? Rostliny mají ve svém těle určitý poměr uhlíku ku dusíku. MTU zvyšuje efektivitu fotosyntézy, tzn. rostliny přijímají více CO₂ ze vzduchu a mají tak nadbytek uhlíku (např. cukrů obsahujících uhlík) v těle. Aby tento nadbytek kompenzovaly, přijímají lépe dusík. V podstatě se jedná o opak klasického hnojení, kdy aplikujeme velké dávky dusíku, abychom donutili rostliny, být „zelenější“ a lépe růst. Z grafu 1 je zřejmé, že rostliny pšenice pěstované s 60% dávkou dusíku a ošetřené látkou MTU mají téměř shodný obsah dusíku (96 %) v listech jako neošetřené rostliny, které byly pěstovány se 100% hnojením. Podobný efekt lze pozorovat u výsledků z polního pokusu s kukuřicí (graf 2). Zde aplikace produktu Status (biostimulátor obsahující MTU) kompenzovala ztrátu na výnosu při redukovaném hnojení dusíkem. Nutno dodat, že Status kromě MTU obsahuje ještě pidolovou kyselinu, která se také zapojuje do lepší asimilace dusíku a podporuje růst nadzemních částí rostliny. Kombinace MTU s kyselinou pidolovou není náhodná, naše skleníkové pokusy prokázaly, že tyto dvě látky se ve svých účincích doplňují a často vykazují synergický efekt (graf 3).

Graf 1: Vliv MTU na obsah dusíku v listech pšenice pěstované 60 dnů ve skleníku při optimální a snížené dávce dusíku

Graf 2: Vliv produktu Status na výnos kukuřice při snížené dávce hnojiva

Graf 3: Vliv MTU, pidolové kyseliny a jejich kombinace na růst kořene pšenice za sucha

Pozitivní účinky těchto dvou látek se samozřejmě promítají i do výnosu. Výsledky z polních pokusů Univerzity Palackého (2014–2018), Ústavu experimentální botaniky a firmy Intracrop (2018–2022), která vlastní licenci na používání látky MTU, ukazují, že MTU/Status zvyšuje průměrný výnos pšenice, ječmene, kukuřice, slunečnice a řepky o 6–15 % v závislosti na klimatických podmínkách. V sušších a teplejších letech bylo zlepšení výnosu vyšší než v letech s příznivějším počasím. I v těchto letech ovšem došlo ke zvýšení výnosu v rozmezí 5–10 % pokud byl MTU/Status aplikován v raných fázích vývoje rostlin, BBCH 25–35 u obilnin (Nisler et al., 2023). Obecně platí, že je lepší Status aplikovat na mladší rostliny, protože ty po dobu účinku přípravku (cca 1–1,5 měsíce) akumulují více chlorofylu a rostou rychleji. Tento benefit si s sebou nesou po celou dobu života a ten se promítne např. do většího množství silných odnoží, množství zrn v klase nebo HTZ. Stejně tak platí, že pokud chceme zvýšit toleranci rostlin vůči suchu, horku nebo jinému abiotickému stresu, musíme Status aplikovat před stresem. Ideálně 1 týden před vlnou horka a sucha. Pokud rostliny již začínají žloutnout (ztrácet chlorofyl) je na aplikaci pozdě. Kromě již zmíněných plodin, bylo dosaženo velice pěkných výsledků při zmírnění důsledků sucha a horka při použití na brambory, cukrovou řepu a vinou révu.

Závěrem lze doporučit použití Statusu tam, kde chceme snížit negativní vliv sucha, horka a dalších stresů, které vedou ke ztrátě chlorofylu a snížení fotosyntetické aktivity rostlin. Nebo tam, kde bychom rádi ušetřili nějaké hnojivo při zachování výnosu či zvýšili efekt hnojiva na výnos. Návratnost investice se pohybuje kolem čísla 3,5. Je dobré připomenout, že MTU je látka hormonální povahy, tzn. účinkuje ve velice nízké koncentraci. Např. na list se aplikuje v postřiku o koncentraci 10 mikromolární, což odpovídá právě 0,5 g/ha MTU při použití Statusu 0,25 l/ha v postřiku o objemu 200 l/ha. S tím souvisí i téměř nulový negativní vliv na životní prostředí. Dle výsledků, které získal Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, nemá MTU žádný vliv na půdní mikrobiom - bakterie, bezobratlí atd. Více odborných a detailních informací o látce MTU lze najít v anglickém jazyce na webu www.frontiersin.org (MTU se v této publikaci jmenuje ASES)

V roce 2022 STATUS vstoupil na trh ve Velké Británii. Letos bude STATUS díky společnosti ADAMA dostupný v České republice. Tímto vám, jako spoluvynálezce látky MTU, přeji, aby výsledky české vědy pomohly i českým zemědělcům.

Obr. 4: Vliv látky MTU na růst kořenového systému pšenice vystavené konstantní teplotě 30 °C

Obr. 5. Srovnání vlivu látky MTU a cytokininu thidiazuronu na vývoj a růst kořene pšenice

Podrobné informace o MTU (ASES) na webu www.frontiersin.org