Как работает созревание и при чем тут растительные гормоны

Созревание плода представляет собой каскад биохимических реакций. Зеленый плод выполняет защитную функцию. Он кислый или горький на вкус, твердый и содержит много дубильных веществ, чтобы защитить развивающиеся семена от поедания раньше времени. Когда семена сформированы, растению выгодно сделать околоплодник привлекательным для распространителей — птиц и млекопитающих.

Главным регулятором этого перехода выступает этилен с формулой C2H4. Это газообразный фитогормон, синтезируемый тканями самого растения из аминокислоты метионина. Попадая в белковые рецепторы клеточных мембран плода, этилен активирует транскрипцию определенных генов. Клетка начинает массово производить ферменты, которые одновременно перестраивают весь состав мякоти.

  • Амилазы быстро гидролизуют запасенный нерастворимый крахмал до глюкозы, фруктозы и сахарозы, отчего плод приобретает сладкий вкус.
  • Пектиназы и целлюлазы расщепляют полисахариды клеточных стенок и срединных пластинок, соединяющих клетки между собой, размягчая жесткие ткани.
  • Хлорофиллазы разрушают зеленый хлорофилл в пластидах, открывая желтые каротиноиды или стимулируя синтез красных антоцианов.
  • Окислительные ферменты нейтрализуют вяжущие танины и снижают кислотность за счет распада органических кислот в клеточном дыхании.

Климактерический скачок и цепная реакция

В физиологии растений плоды делят на две группы: климактерические и неклимактерические. Бананы, яблоки, груши, томаты и авокадо относятся к климактерическим. Для них характерен резкий взлет интенсивности дыхания и взрывной синтез этилена в момент созревания.

Этот процесс автокаталитический. Образовавшийся этилен не просто действует на ткани плода, он стимулирует синтез новых порций самого себя по принципу положительной обратной связи. Поскольку это летучий газ, он выходит наружу через устьица и чечевички, заполняет окружающее пространство и начинает действовать на соседние плоды, синхронизируя их дозревание.

Анатомические различия банана и яблока

Хотя и банан, и яблоко относятся к климактерическим плодам, живут они после сбора по совершенно разным временным шкалам. Первая причина кроется в строении покровных тканей. Кожура яблока покрыта плотным слоем кутина и эпикутикулярного воска. Этот барьер почти непроницаем для воды и газов, поэтому газообмен в яблоке идет контролируемо через редкие микропоры — чечевички.

Кожура банана устроена иначе. Она рыхлая, с крупными межклетниками и тонкой восковой пленкой. Через такую поверхность банановая мякоть испаряет воду в разы быстрее, а кислород легко проникает вглубь тканей. Доступ кислорода подстегивает аэробное клеточное дыхание, ускоряя износ биологических структур.

Вторая причина заключается в стартовом метаболизме тропических и умеренных культур. Банан эволюционировал во влажных и жарких тропиках, где все биохимические реакции протекают с максимальной скоростью. Яблоко адаптировано к умеренному климату, где созревание растянуто во времени, а плоды приспособлены переживать осеннее похолодание. Интенсивность дыхания созревающего банана при температуре двадцать градусов составляет около пятидесяти миллиграммов углекислого газа на килограмм плодов в час. У яблока этот показатель держится в районе пяти-пятнадцати миллиграммов при аналогичных условиях.

Как знание этих механизмов помогает агрономам

Понимание роли этилена легло в основу современных технологий перевозки урожая. Бананы срезают совершенно зелеными на плантациях в Эквадоре или Коста-Рике, когда они твердые и содержат до двадцати процентов крахмала. В трюмах рефрижераторных судов поддерживают температуру тринадцать градусов Цельсия и непрерывно вентилируют воздух, удаляя малейшие следы этилена.

Достигнув страны назначения, бананы попадают в газовые камеры газации. Туда подают бананагаз — смесь азота с добавлением примерно пяти процентов этилена при контролируемой влажности и температуре шестнадцать градусов. Спустя сутки плоды извлекают. Процесс созревания уже запущен бесповоротно, и через три-четыре дня фрукт желтеет прямо на полке магазина.

Для яблок технологии еще изощреннее. Чтобы хранить их до следующего лета, агрономы используют газообразное вещество 1-метилциклопропен. Его молекулы садятся на рецепторы этилена в клетках яблока и намертво блокируют их. Плод перестает воспринимать гормон и впадает в анабиоз, сохраняя плотность мякоти на протяжении восьми-десяти месяцев в камерах с пониженным уровнем кислорода.

Частые вопросы

Почему бананы чернеют в холодильнике еще быстрее?

Холод повреждает мембраны тропических клеток. При температуре ниже двенадцати градусов мембраны теряют эластичность, вакуоли разрушаются, и полифенолоксидазы получают свободный доступ к фенолам. В результате кожура стремительно чернеет из-за окисления, хотя мякоть внутри перезревает медленнее обычного.

Зачем обматывают хвостики бананов фольгой или пищевой пленкой?

Именно в плодоножке сосредоточена большая часть проводящих пучков и устьиц, через которые выходит газообразный этилен. Изоляция гребня задерживает выход газа наружу и снижает воздействие гормона на соседние плоды в связке, продлевая срок их свежести на пару дней.

Все ли сорванные фрукты могут дозреть на подоконнике?

Дозревают только климактерические плоды. Апельсины, лимоны, виноград, вишня и клубника относятся к неклимактерическим культурам. В них нет запаса крахмала для превращения в сахар, и они не реагируют всплеском дыхания на этилен. Будучи сорванными зелеными, они способны только высохнуть или сгнить.

Зачем яблоки на складах покрывают пищевым воском?

При промышленной мойке плодов их естественный восковой слой частично смывается. Искусственная тонкая оболочка из карнаубского воска или шеллака перекрывает доступ кислорода внутрь и блокирует испарение влаги, замедляя клеточное дыхание яблока в несколько раз.