Jak maximalizovat produkci terpenů

Článek v audio verzi Getting your Trinity Audio player ready...

Terpeny jsou jemné uhlovodíkové sloučeniny nacházející se i v rostlině konopí. Jsou zodpovědné nejen za jeho charakteristickou vůni a chuť, ale stejně tak přispívají i k celkovému účinku. Pokud během pěstování dokážeme optimalizovat světlo, teplotu a vlhkost, zajistíme si bohatší terpenové profily, zlepšíme vitálnost rostlin a maximalizujeme jejich terapeutický potenciál.

Francouzští vinaři v této souvislosti používají termín terroir (čte se „teroár“). Rozumí se jím souhrnný vliv přírodních i lidských faktorů, které přispívají k charakteru vinné révy pěstované na daném místě. Počítá se mezi ně složení půdy i podloží, teplota, vlhkost a srážky, nadmořská výška, tradice a um vinaře – a konečně i to, jak se tento komplex vlivů konkrétně promítne do charakteru určitého vína.

Optimální regulace teploty zajistí, že se vám z pracně vypěstovaného konopí nevypaří veškerá chuť a vůně.

Podobně nelze terroir podceňovat ani při pěstování konopí, protože vzájemné působení vlastností daného prostředí vede k produkci specifických terpenů. Stejně jako vinice propůjčuje svým hroznům charakteristickou chuť, na každé farmě se do tamějšího konopí nezaměnitelně otiskne daná lokalita, půda, mikroklima a pěstitelské postupy.

Základy biosyntézy terpenů

Rostliny konopí produkují terpeny prostřednictvím mevalonátové a metylerytritolfosfátové dráhy, které generují prekurzory jako isopentenylpyrofosfát (IPP) a dimethylallylpyrofosfát (DMAPP). Tyto prekurzory se spojují a tvoří geranylpyrofosfát, který enzymy poté přeměňují na monoterpeny, jako jsou například limonen a myrcen.

Zásadní roli v tom, které terpeny se v rostlině objeví, hrají genetické faktory. Každá odrůda má jedinečné genetické předpoklady, což významně ovlivňuje budoucí terpenový profil a přispívá k výslednému aroma, chuti a potenciálně i komplexním terapeutickým účinkům.

A v tu chvíli přicházejí na řadu šlechtitelé, kteří díky selekci mohou vylepšovat žádoucí vlastnosti rostlin, jako je bujný růst, odolnost vůči škůdcům nebo právě i tvorba terpenů. Cíleným šlechtěním lze optimalizovat růstové vlastnosti a vyvíjet inovativní hybridy s terpenovými profily, které jsou přizpůsobeny konkrétním účelům nebo preferencím. Takové profily jsou pak nejen bohatší, ale také konzistentnější.

Environmentální parametry 

Světlo, teplota, vlhkost a přijímané živiny – to vše významně ovlivňuje výsledný terpenový profil rostliny. Všechny tyto faktory na sebe navzájem působí, a tak ovlivňují i chemické složení rostliny. 

Modulace těchto proměnných nejen ve fázi růstu a kvetení, ale i v průběhu sklizně a sušení může vést k výrazným změnám v obsahu terpenů, a proto se na ně podíváme podrobněji.

Světlo

Světlo, tedy konkrétně jeho intenzita a spektrum, ovlivňuje syntézu terpenů prostřednictvím změn ve fotosyntetické aktivitě a modulací metabolických drah zapojených do produkce sekundárních metabolitů. To jsou látky, které rostlina nepotřebuje ke svému přežití, v tomto kontextu tedy kanabinoidy, terpeny, terpenoidy, flavonoidy a další. 

V půdním substrátu existuje složitý mikrobiální ekosystém, který usnadňuje tvorbu terpenů.

Produkci terpenů zvýší a urychlí optimální intenzita světla, přičemž specifická spektra mohou podporovat tvorbu konkrétních terpenů. Některá svítidla využívají celé spektrum včetně paprsků UVA a UVB, nic ale nepřekoná intenzitu a rozmanitost slunečního záření.

Teplota

Pro zachování nebo degradaci terpenů je rozhodující teplota. Po sklizni pomáhá chránit aromatické sloučeniny udržování teploty v rozmezí mezi 13 až 21 °C. Pokud dojde k překročení těchto hodnot, zejména během sušení, začnou se terpeny odpařovat a rozkládat, což nevyhnutelně vede ke ztrátě aromatu a chuti. Optimální regulace teploty zajistí, že se vám z pracně vypěstovaného konopí nevypaří veškerá chuť a vůně.

Na druhou stranu vystavení příliš nízkým teplotám sice zpomalí proces rozpadu terpenů, ale zároveň to může mít za následek třeba rozvoj plísní. Ani teplotní stres není vhodný – kolísání z extrému do extrému může vést k tomu, že rostlina bude produkovat méně žádoucí terpeny nebo sama rozloží ty už existující. 

Ať tak či onak, pěstitel skončí s chudším terpenovým profilem, než kdyby dodržel optimální teplotní podmínky. Nic ale neplatí univerzálně: někteří zahradníci například během posledního týdne kvetení snižují razantně teplotu, aby zvýšili obsah antokyanů – rostlinných barviv, díky nimž se květy a listy zbarvují do červena a fialova.

Relativní vlhkost

Během celého pěstebního cyklu má naprosto zásadní vliv na zdraví rostlin i produkci terpenů takzvaná relativní vlhkost. Vysoká vlhkost během vegetativní fáze podporuje bujný růst, ale pokud to přeženete, můžete značně limitovat proces transpirace neboli odpařování vody přes průduchy listů. Naopak nízká vlhkost během kvetení zvyšuje šanci na co největší zachování terpenů díky tomu, že předchází vzniku plísní.

Řízení vlhkosti během celého životního cyklu konopí mají většinou na starost přístroje zvané zvlhčovače a odvlhčovače. Ty udržují vlhkost na optimální úrovni mezi 40 a 60 procenty (v růstové fázi i více, v průběhu kvetení i méně), čímž vznikají ideální podmínky pro zdravý vývoj palic a produkci terpenů. Konzistentní regulace vlhkosti udržuje rostliny zdravé a zachovává celé spektrum terpenů, což v konečném důsledku znamená silnější a chutnější palice. 

Výživa

Na rozmanitost a bohatost terpenových profilů má zásadní vliv příjem makro- i mikroživin. Esenciální makroživiny – dusík, fosfor a draslík – ovlivňují celkový růst rostlin a metabolickou aktivitu, což zase ovlivňuje tvorbu sekundárních metabolitů včetně monoterpenů. Naopak mikroživiny jako třeba hořčík a vápník jsou nezbytné pro enzymatické funkce a biosyntézu související s produkcí terpenů. Ve vývoji terpenových sloučenin hraje významnou roli i síra, často přehlížený katalyzátor jejich produkce a komplexnosti.

Nedostatek živin může negativně ovlivnit složení terpenového profilu. Někdy může snížit množství žádoucích aromatických sloučenin a někdy zase zvýšit tvorbu těch nežádoucích. Pro optimalizaci produkce terpenů během kvetení by pěstitelé měli změnit poměr NPK (tj. dusík, fosfor a draslík) 1 : 3 : 2 z rané fáze kvetení na přibližně 0 : 3 : 3 během pozdějších týdnů, což vede k bohatějšímu a vyváženějšímu terpenovému profilu.

Strategie pěstování dle prostředí

Na biosyntézu terpenů má vliv i substrát. Mezi běžnou zeminou a kokosem je velký rozdíl, protože každý typ substrátu má jinou dostupnost živin, odlišné pH a různý prostor pro tvorbu kořenů.

V půdním substrátu obvykle existuje složitý mikrobiální ekosystém, který usnadňuje biosyntézu terpenů prostřednictvím symbiotických interakcí. Oproti tomu kokosové vlákno vyžaduje pro optimální produkci terpenů doplňování živin po celou dobu pěstebního cyklu. Za ideální substrát pro co nejbohatší produkci terpenů je považována organická živá půda. Oproti tomu kokosové vlákno preferují groweři, kteří potřebují zrychlit růst a maximalizovat výnos.

Chceme-li zvýšit hladinu terpenů v rostlinách pěstovaných v kokosovém vlákně, je potřeba udržovat optimální rovnováhu živin a aplikovat listové postřiky nebo doplňky obohacené o mikroživiny.

Budoucnost tvorby terpenů

Chcete-li zvýšit produkci terpenů při pěstování v indooru, pořiďte si v první řadě kvalitní osvětlení a s dostatečnou intenzitou. Vhodné světlo stimuluje aktivitu chloroplastů a urychluje metabolické cesty zapojené do biosyntézy terpenů. Vyvážené světelné spektrum během všech fází růstu zajistí maximální syntézu terpenů při zachování vysokých hodnot PPFD (tj. hustoty fotosynteticky aktivních fotonů). To podporuje enzymatickou aktivitu v terpenoidních drahách a zvyšuje akumulaci terpenů.

Tvorbu terpenů může stimulovat i záměrné stresování rostlin – například změny ve světelném cyklu nebo mírný nutriční stres.

Suma sumárum je potřeba optimalizovat podmínky v pěstírně. Úpravou environmentálních faktorů, jako je světlo, teplota a vlhkost, mohou pěstitelé velmi výrazně zvýšit produkci terpenů. 

Pokračující výzkum v této oblasti zcela jistě učiní biosyntézu terpenů ještě udržitelnější a výnosnější. Slibná je například práce s triploidními kultivary, vhod přijdou i detailnější analýzy. Většina laboratoří dnes totiž netestuje více než dvacet terpenů. A to i přesto, že konopí podle všeho produkuje více než dvě stovky různých aromatických sloučenin. Většina z nich nebyla dosud kategorizována ani pojmenována. Bude fascinující sledovat, co ještě nám věda o terpenech odhalí v budoucnu.

Text: Benjamin Lind

Ben Lind je spolumajitelem a vědeckým ředitelem semenné banky Humboldt Seed Company.