Чому великолиста гортензія змінює колір: наукове пояснення процесу
Блакитні та сині великолисті гортензії завжди привертають увагу. Одні садівники легко отримують бажаний колір, інші роками підкислюють ґрунт, вносять галун, але квіти залишаються рожевими або лише трохи бузковими.
Процес утворення кольору в пелюстках великолистої гортензії — це складний біохімічний процес. Для нього однаково важливі доступність алюмінію, двовалентного заліза, інших мікроелементів, кислотність ґрунту та здатність самої рослини засвоїти ці речовини й використати їх для формування пігментів.
Саме тому однаковий догляд не завжди дає однаковий результат. Навіть два кущі одного сорту можуть цвісти різними відтінками, тому що кожна рослина по-своєму проходить цей процес.
Який пігмент відповідає за колір гортензії
Хімічний механізм утворення синього кольору
У рожевих, фіолетових і синіх чашолистках великолистої гортензії міститься той самий основний антоціановий пігмент — дельфінідин-3-O-глюкозид, який також називають 3-O-глюкозидом дельфінідину.
Різниця між рожевим і синім забарвленням виникає не через появу іншого пігменту. Вона виникає через зміну молекулярного оточення дельфінідин-3-O-глюкозиду всередині вакуолі клітини.
У водному середовищі антоціани можуть існувати в кількох взаємоперетворюваних формах. Їхня будова та здатність поглинати світло залежать від кислотності середовища, зв’язування з металами та взаємодії з іншими органічними молекулами.
Сам по собі дельфінідин-3-O-глюкозид у кислому середовищі не утворює стійкого чистого синього забарвлення. Для появи характерного блакитного або синього кольору великолистої гортензії необхідно, щоб у вакуолі одночасно були присутні три компоненти:
- дельфінідин-3-O-глюкозид — антоціановий пігмент;
- іон алюмінію Al³⁺ — центральний іон металу;
- 5-O-ацилхінна кислота — органічний копігмент.
Основними копігментами, здатними брати участь у цій реакції, є:
- 5-O-кафеоїлхінна кислота, відома також як неохлорогенова кислота;
- 5-O-пара-кумароїлхінна кислота.
У чашолистках також міститься 3-O-кафеоїлхінна кислота, відома як хлорогенова кислота. Проте розташування кафеоїльної групи має принципове значення: саме 5-O-ацилхінні кислоти ефективно беруть участь у формуванні стабільного синього комплексу.
Проявлення пігменту залежить ще й від того, які речовини накопичилися всередині клітин пелюсток. Саме вони визначають, у які хімічні сполуки вступить пігмент і який колір у результаті матиме квітка.
Простіше кажучи, колір великолистої гортензії залежить від того, чи отримала рослина достатньо необхідних поживних речовин і чи змогла вона накопичити їх у клітинах квітки. Якщо хоча б одного з ключових компонентів бракує, процес утворення насиченого синього кольору не відбудеться, навіть якщо ґрунт кислий і внесені алюмокалієві галуни.
Як утворюється синій комплекс
У вакуолі іон алюмінію Al³⁺ координується з молекулою дельфінідин-3-O-глюкозиду та молекулою 5-O-ацилхінної кислоти.
Спрощено цей процес можна записати так:
дельфінідин-3-O-глюкозид + Al³⁺ + 5-O-ацилхінна кислота → синій комплекс гортензії
Цей комплекс отримав наукову назву hydrangea blue complex — синій комплекс гортензії.
Дослідження його структури показали, що три основні компоненти входять до складу комплексу у молярному співвідношенні:
1 молекула дельфінідин-3-O-глюкозиду : 1 іон Al³⁺ : 1 молекула 5-O-ацилхінної кислоти.
Іон алюмінію в цьому комплексі виконує роль координаційного центру. Він зв’язується з кисневмісними групами антоціану та копігменту, змінюючи електронну будову пігментної системи.
Унаслідок цього змінюється спектр поглинання світла: комплекс починає сильніше поглинати світло в іншій частині видимого спектра, а людське око сприймає відбите світло як блакитне або синє.
Отже, алюміній не фарбує квітку у синій колір як окремий барвник. Він змінює оптичні властивості антоціану, утворюючи з ним і копігментом нову координаційну структуру.
Навіщо потрібний копігмент
Копігмент не є основним кольоровим пігментом, однак без нього синій комплекс не набуває необхідної стійкості.
5-O-ацилхінна кислота одночасно:
- бере участь у координації іона Al³⁺;
- взаємодіє з антоціановою молекулою;
- стабілізує структуру комплексу у водному середовищі вакуолі;
- підтримує спектральний зсув у бік синього забарвлення.
Можна уявити це як конструктор. Якщо не вистачає хоча б однієї деталі, синій колір повністю не утвориться.
Саме тому наявність у чашолистках алюмінію та дельфінідин-3-O-глюкозиду ще не гарантує утворення насиченого синього кольору. Рослина повинна синтезувати достатню кількість відповідних 5-O-ацилхінних кислот.
Значення кислотності всередині клітини
Для відтворення стабільного синього кольору в лабораторних умовах дослідники змішували дельфінідин-3-O-глюкозид, Al³⁺ та 5-O-ацилхінну кислоту в буферному розчині приблизно за pH 4.
Отриманий розчин мав спектральні характеристики, подібні до синіх клітин чашолистків гортензії.
Це означає, що для кольороутворення важлива не лише кислотність ґрунту, а й кислотність внутрішнього середовища вакуолі.
Ґрунтовий pH визначає передусім доступність алюмінію для коренів. Вакуолярний pH впливає вже на хімічний стан антоціану та умови формування синього комплексу безпосередньо всередині забарвленої клітини.
Це два різні рівні одного процесу:
- кислотність ґрунту впливає на розчинність і надходження алюмінію;
- кислотність вакуолі впливає на молекулярну форму пігменту та утворення кольорового комплексу.
Чим відрізняються рожеві та сині клітини
Рожеві й сині клітини можуть містити однаковий антоціан і ті самі групи копігментів. Основна різниця полягає у кількості алюмінію, співвідношенні окремих ацилхінних кислот та умовах усередині вакуолі.
Під час аналізу окремих клітин у синіх чашолистках було виявлено приблизно:
- 1,2 молярного еквівалента Al³⁺ відносно антоціану;
- близько 13 еквівалентів 5-O-ацилхінних кислот.
У червоних клітинах виявляли лише:
- близько 0,03 еквівалента Al³⁺;
- приблизно 3,6 еквівалента 5-O-ацилхінних кислот відносно антоціану.
Отже, різниця кольору визначається не простим принципом «алюміній є або його немає». Значення мають його концентрація у вакуолі, кількість потрібних копігментів і співвідношення всіх компонентів у конкретній клітині.
Чому надлишок алюмінію не посилює колір нескінченно
Кількість синього комплексу збільшується лише доти, доки в клітині є вільні молекули антоціану та копігменту, здатні приєднати Al³⁺.
Коли доступний дельфінідин-3-O-глюкозид уже зв’язаний у сині комплекси, подальше збільшення концентрації алюмінію не робить забарвлення пропорційно синішим.
Досліди показали, що після досягнення достатнього надлишку Al³⁺ концентрація синього алюмінієво-антоціанового комплексу виходить на максимальний рівень. Додатковий алюміній може накопичуватися в чашолистках, але вже не змінювати інтенсивність і відтінок синього кольору.
Отже, обмежувальним фактором може стати не алюміній, а:
- кількість дельфінідин-3-O-глюкозиду;
- частка цього пігменту серед інших антоціанів;
- кількість 5-O-ацилхінних кислот;
- здатність клітини транспортувати Al³⁺ у вакуолю;
- кислотність внутрішнього середовища вакуолі.
Саме тому збільшення дози алюмокалієвого галуну понад необхідний рівень не дає пропорційного посилення синього забарвлення.
Саме тому внесення великої кількості алюмінію без інших необхідних умов не може автоматично зробити рожеву гортензію синьою.
Чому кислий ґрунт такий важливий
Поширена думка, що гортензія синіє через кислий ґрунт. Насправді це лише частина процесу.
Алюміній міститься майже в будь-якому ґрунті. Проблема полягає не в його кількості, а в тому, чи може рослина його засвоїти.
За нейтральної або лужної реакції ґрунту алюміній переходить у нерозчинні сполуки й стає практично недоступним для кореневої системи.
Коли кислотність знижується приблизно до pH 4,5–5,5, частина алюмінію переходить у розчинну форму Al³⁺. Саме її можуть поглинати корені.
Тобто кислотність сама по собі не змінює колір пелюсток. Вона лише відкриває рослині доступ до алюмінію.
Саме тому підкислення ґрунту є необхідною умовою, але не гарантією синього цвітіння.
Придбати субстрат для гортензій можна в цьому каталозі
Як алюміній потрапляє до квітки
Після того як алюміній став доступним у ґрунтовому розчині, процес тільки починається.
Коренева система повинна його поглинути.
Далі алюміній транспортується судинною системою рослини до молодих чашолистків, де ще формується майбутній колір.
Але навіть після цього синє забарвлення ще не виникає.
У клітинах чашолистків алюміній повинен накопичитися у вакуолях — спеціальних внутрішньоклітинних структурах, де зберігаються пігменти.
Саме там він зустрічається з дельфінідин-3-глюкозидом і органічними копігментами.
Лише після утворення цього комплексу клітина набуває синього кольору.
Отже, шлях алюмінію складається з кількох окремих етапів:
- перехід у доступну форму в кислому ґрунті;
- поглинання коренями;
- транспортування по рослині;
- накопичення у вакуолях клітин;
- утворення синього пігментного комплексу.
Якщо хоча б один із цих етапів проходить недостатньо ефективно, інтенсивність синього кольору зменшується.
Чому дві однакові гортензії можуть мати різний колір
Саме тут починається найцікавіше.
Більшість садівників припускає, що два однакових сорти, посаджених поруч, повинні цвісти абсолютно однаково.
На практиці цього часто не відбувається.
Причина полягає в тому, що рослина — не пасивний споживач поживних речовин.
Вона сама керує процесами засвоєння, транспортування та накопичення алюмінію.
За ці процеси відповідають десятки ферментів, транспортних білків та інших біохімічних механізмів.
Саме вони визначають, скільки алюмінію дійде до чашолистків, скільки залишиться у вакуолях і скільки пігментного комплексу буде утворено.
Тому два абсолютно однакові кущі можуть мати різну інтенсивність синього кольору навіть за однакових умов вирощування.
Ми багато років спостерігаємо це у TAVIASAD.
Однаковий сорт, однакова партія саджанців, один субстрат, одна система живлення, одна вода, одна технологія догляду — а відтінок квітів все одно трохи відрізняється.
Це ще раз підтверджує, що остаточний колір визначає не лише ґрунт, а й внутрішня біохімія конкретної рослини.
Чому для синього кольору недостатньо самого алюмінію
Навіть якщо алюміній безперешкодно потрапив до клітин, цього все одно недостатньо.
Рослина повинна синтезувати достатню кількість самого пігменту — дельфінідин-3-глюкозиду.
Крім цього, вона повинна виробити достатню кількість копігментів — органічних сполук, які стабілізують синій комплекс.
Саме тому здатність сорту до посиніння багато в чому визначається його генетикою.
Є сорти, які навіть за ідеальних умов залишаються рожевими.
Є сорти, які легко переходять у насичено-блакитний колір.
А більшість сучасних сортів займає проміжне положення й залежно від умов можуть цвісти рожевими, ліловими, бузковими, синіми або поєднувати кілька відтінків одночасно.
Чому гортензія стає фіолетовою
Багато садівників вважають, що фіолетовий колір — це окремий етап між рожевим і синім. Частково це дійсно так, але причина значно цікавіша.
Дослідження показали, що фіолетове суцвіття не завжди складається з однаково забарвлених клітин.
Частина клітин уже накопичила достатньо алюмінію та сформувала синій пігментний комплекс, а інша частина ще залишається рожевою.
Людське око сприймає поєднання синіх і рожевих клітин як бузковий або фіолетовий колір.
Саме тому зміна кольору часто відбувається поступово. Суцвіття проходить через лілові, бузкові та фіолетові відтінки, поки більшість клітин не сформує синій комплекс.
Чому гортензія залишається рожевою
Якщо алюміній не надходить до клітин у достатній кількості, синій комплекс не утворюється.
У цьому випадку антоціановий пігмент залишається у своїй природній формі, а квітки мають рожевий, малиновий або червоний відтінок, характерний для конкретного сорту.
Причини можуть бути різними:
- недостатньо кислий ґрунт;
- низька кількість доступного алюмінію;
- слабке засвоєння алюмінію кореневою системою;
- особливості сорту;
- недостатнє утворення самого пігменту або копігментів.
Саме тому навіть після внесення алюмокалієвого галуну частина сортів практично не змінює свого кольору.
Яка роль заліза
Залізо часто згадують поруч з алюмінієм, хоча їхня роль різна.
Залізо не входить до складу синього пігментного комплексу.
Його головне завдання — забезпечувати нормальну роботу ферментів, синтез хлорофілу, фотосинтез і загальний обмін речовин.
Саме від цього залежить, наскільки активно рослина синтезує антоціани, копігменти та транспортні білки, необхідні для всього процесу зміни кольору.
Крім того, кислий ґрунт підвищує доступність не лише алюмінію, а й заліза.
Тому добре забезпечена залізом рослина зазвичай має активніший обмін речовин і краще реалізує свій генетичний потенціал.
Саме тому дефіцит заліза може опосередковано впливати і на інтенсивність забарвлення суцвіть.
Найбільший міф про сині гортензії
Найпоширеніший міф полягає в тому, що будь-яку рожеву великолисту гортензію можна гарантовано зробити синьою.
Це не відповідає сучасним науковим знанням.
Ми можемо створити оптимальні умови для утворення синього кольору, але не можемо змінити генетику сорту.
Якщо сорт не здатний накопичувати достатню кількість пігменту або утворювати синій комплекс, навіть ідеальний догляд не зробить його яскраво-блакитним.
Саме тому вибір правильного сорту завжди важливіший за будь-які препарати.
Як максимально підвищити ймовірність синього або блакитного кольору
Гарантувати певний відтінок неможливо, але можна створити умови, за яких великолиста гортензія максимально проявить свою природну здатність до синього забарвлення.
1. Виберіть сорт, який генетично здатний синіти
Не всі великолисті гортензії можуть утворювати насичено-блакитні суцвіття.
Саме тому першим кроком має бути вибір сорту, який на генетичному рівні здатний накопичувати достатню кількість дельфінідин-3-глюкозиду та формувати синій пігментний комплекс.
2. Посадіть рослину у слабокислий ґрунт
Саме кислий субстрат робить алюміній доступним для кореневої системи.
3. Забезпечте рослину повноцінним живленням
Для синтезу пігментів, копігментів, ферментів і транспортних білків гортензії потрібне постійне збалансоване живлення.
Найкращий результат дає поєднання добрив пролонгованої дії Osmocote та регулярних підживлень водорозчинними добривами Peters Professional, які містять повний комплекс макро- і мікроелементів.
4. Використовуйте алюмокалієвий галун
Саме алюміній бере участь в утворенні синього пігментного комплексу.
Алюмокалієвий галун забезпечує рослину доступним джерелом алюмінію, але працює лише за умови кислого ґрунту та здорової кореневої системи.
Купити алюмокалієвий галун для зміни кольору гортензії в нашому каталозі
5. Постійно підтримуйте достатню вологість ґрунту
Коренева система засвоює алюміній та інші поживні елементи лише з ґрунтового розчину.
Якщо субстрат регулярно пересихає, швидкість засвоєння різко знижується.
Саме тому протягом усього періоду росту та формування суцвіть ґрунт повинен залишатися рівномірно вологим, але без застою води.
Висновок
Колір великолистої гортензії створює не ґрунт.
Його створює сама рослина.
Ґрунт лише забезпечує умови, за яких гортензія може отримати алюміній, залізо та інші необхідні елементи.
А вже всередині клітин відбувається складний біохімічний процес, у якому беруть участь пігменти, копігменти, ферменти, транспортні білки та іони алюмінію.
Саме тому неможливо гарантувати абсолютно однаковий результат навіть за однакового догляду.
Але якщо правильно вибрати сорт, створити кислий ґрунт, забезпечити рослину повноцінним живленням, підтримувати оптимальну вологість і своєчасно вносити алюмокалієвий галун, великолиста гортензія максимально проявить свою природну здатність до утворення красивих блакитних і синіх суцвіть.
Запрошуємо ознайомитися з нашими сортами гортензій для вашого саду мрії тут
