АУКСИНИ: ФУНКЦИИ, ВИДОВЕ, ЕФЕКТИ ВЪРХУ РАСТЕНИЯТА, ПРИЛОЖЕНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

На ауксини са група от растителни хормони, които действат като регулатори на растежа и развитието на растенията. Функцията му е свързана с факторите, които стимулират растежа на растенията, по-специално клетъчното делене и удължаване.

Тези фитохормони се срещат в цялото растително царство, от бактерии, водорасли и гъби, до висши растения. От естествено срещащите се ауксини най-често се среща индолеоцетна киселина (IAA) и се получава от аминокиселината L-триптофан.

Растежът на растенията, насърчен от ауксините Източник: pixabay.com

Наличието на регулатори на растежа е открито в началото на 20 век от FW Went. Чрез тестове с овесени разсад той установи възможността за съществуване на растежни вещества, регулиращи растежа.

Въпреки че са разположени в повечето растителни тъкани, най-високата концентрация е ограничена до активно растящите тъкани. Ауксиновият синтез обикновено се среща в апикални меристеми, нежни листа и развиващи се плодове.

Апикалните меристеми на стъблото са областите, в които се синтезира IAA, разпределяйки се различно в основата на стъблото. В листата количеството ауксин зависи от възрастта на тъканта, като концентрацията намалява с листната зрялост.

Като регулатори на растежа те се използват широко от фермерите за ускоряване на растежа или насърчаване на вкореняването. В момента има различни търговски продукти със специфични функции в зависимост от физиологичните и морфологичните нужди на всяка култура.

структура

Ауксините са съставени от индолов пръстен, получен от фенол, и ароматни пръстени с двойни конюгирани връзки. Всъщност те имат бициклична структура, съставена от 5-въглероден пирол и 6-въглероден бензол.

Индолацетна киселина (IAA) Източник: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Това е странно Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben)., чрез Wikimedia Commons

Органичното съединение индол е ароматна молекула с висока степен на летливост. Тази характеристика прави концентрацията на ауксин в растенията зависи от остатъците, които се свързват към двойния пръстен.

функция

По същество ауксините стимулират деленето и удължаването на клетките и съответно растежа на тъканите. Всъщност тези фитохормони се намесват в различни процеси на развитие на растенията, взаимодействайки много пъти с други хормони.

• Те индуцират удължаването на клетките, като увеличават пластичността на клетъчната стена.
• Те причиняват растежа на меристематичния връх, колеоптилите и стъблото.
• Те ограничават растежа на основния или на корена, стимулирайки образуването на вторични и авантюристични корени.
• Те насърчават съдовата диференциация.
• Те мотивират апикалното господство.
• Регулиране на геотропизма: фототропизъм, гравитропизъм и тигмотропизъм чрез странично преразпределение на ауксини.
• Те забавят абсидирането на растителни органи като листа, цветя и плодове.
• Те мотивират развитието на цветята.
• Те благоприятстват регулирането на развитието на плодовете.

Механизъм на действие

Ауксините имат свойството да увеличават пластичността на клетъчната стена, за да инициират процеса на удължаване. Когато клетъчната стена омекне, клетката набъбва и се разширява поради натиска на тургора.

Котиледони. Източник: pixabay.com

В тази връзка меристематичните клетки абсорбират големи количества вода, което влияе върху растежа на апикалните тъкани. Този процес се определя от явление, наречено "растеж в кисела среда", което обяснява активността на ауксините.

Това явление възниква, когато полизахаридите и пектините, които съставляват клетъчната стена, омекват поради вкисляването на средата. Целулозата, хемицелулозата и пектинът губят своята твърдост, което улеснява навлизането на вода в клетката.

Ролята на ауксините в този процес е да индуцират обмяната на водородни йони (Н ⁺) към клетъчната стена. Механизмите, които се намесват в този процес, са активирането на H-ATPases помпите и синтеза на нови H-ATPases.

• Активиране на помпите H- ATPases : Ауксините участват пряко в изпомпването на протони от ензима, с намесата на ATP.
• Синтез на нови Н- АТФази : Ауксините имат способността да синтезират протонни помпи в клетъчната стена, насърчавайки иРНК, която действа върху ендоплазмения ретикулум и апарата Голджи, за да повиши протониращата активност в клетъчната стена.

С увеличаване на водородните йони (Н ⁺) клетъчната стена става кисела, активирайки "експанзиновите" протеини, участващи в клетъчния растеж. Експансините работят ефективно при рН между 4,5 и 5,5.

Всъщност полизахаридите и целулозните микрофибрили губят своята твърдост благодарение на разрушаването на водородните връзки, които ги сливат. В резултат клетката поглъща вода и се разширява по размер, проявявайки явлението "растеж в кисела среда".

Видове

• IAA или индолеоцетна киселина: фитохормон с естествен произход, това е хормонът, който се намира в по-голямо количество в тъканите на растението. Синтезира се на нивото на младите тъкани, в листата, меристемите и крайните пъпки.
• IBA или Indole Butyric Acid: широко разпространен естествено срещащ се фитохормон. Той допринася за развитието на корени в зеленчуци и декоративни растения, също така използването му позволява да се получат по-големи плодове.
• ANA или нафталена оцетна киселина: фитохормон със синтетичен произход, широко използван в селското стопанство. Използва се за индуциране на растежа на адвентивни корени в резници, намаляване на спадането на плодовете и стимулиране на цъфтежа.
• 2,4-D или дихлорофеноксиацетна киселина: продукт от синтетичен хормонален произход, използван като системен хербицид. Използва се предимно за борба с широколистни плевели.
• 2,4,5-Т или 2, 4, 5- трихлорофеноксиоцетна киселина: фитохормон със синтетичен произход, използван като пестицид. Понастоящем употребата му е ограничена поради смъртоносното му въздействие върху околната среда, растенията, животните и човека.

Ефекти върху растенията

Ауксините предизвикват различни морфологични и физиологични промени, главно удължаване на клетките, което благоприятства удължаването на стъблата и корените. По същия начин тя се намесва в апикалното доминиране, тропизма, абсцесирането и стареенето на листата и цветята, развитието на плодовете и диференцирането на клетките.

Удължаване на клетките

Растенията растат чрез два последователни процеса, клетъчно делене и удължаване. Клетъчното деление позволява увеличаването на броя на клетките и чрез удължаване на клетките растението нараства в размер.

Удължаване на клетките. Източник: pixabay.com

Ауксините участват в подкисляването на клетъчната стена чрез активиране на АТФази. По този начин се увеличава абсорбцията на вода и разтворители, активират се експанзини и възниква удължаване на клетките.

Апикално господство

Апикалното господство е феноменът на корелация, при който основната пъпка расте в ущърб на страничните пъпки. Активността на ауксините върху апикалния растеж трябва да бъде придружена от наличието на фитохормонен цитокин.

В действителност във вегетативния връх се получава синтеза на ауксини, които впоследствие привличат цитокини, синтезирани в корените към върха. Когато се достигне оптималната концентрация на ауксин / цитокини, настъпва клетъчно деление и диференциация и последващо удължаване на апикалната меристема

Физиологични ефекти

тропизъм

Тропизмът е насоченият растеж на стъблата, клоните и корените в отговор на стимул от околната среда. Всъщност тези стимули са свързани със светлина, гравитация, влажност, вятър, външен контакт или химическа реакция.

Фототропизмът се модерира от ауксини, тъй като светлината инхибира синтеза им на клетъчно ниво. По този начин засенчената страна на стъблото расте повече и осветената зона ограничава растежа му, като се извива към светлината.

Абсолютност и стареене

Въздържането е падането на листа, цветя и плодове поради външни фактори, причиняващи стареенето на органите. Този процес се ускорява чрез натрупване на етилен между стъблото и дръжката, образувайки абсцисионна зона, която предизвиква отделяне.

Непрекъснатото движение на ауксини предотвратява абсидирането на органите, забавя падането на листа, цветя и незрели плодове. Ефектът му е насочен към контролиране действието на етилена, който е основният промотор на зоната на абсцес.

Развитие на плодове

Ауксините се синтезират в цветен прашец, ендосперм и в ембриона от семена. След опрашването се образува образуването на овула и последващия плодов набор, където ауксините се намесват като промотор.

Домати плодове. Източник: pixabay.com

По време на развитието на плодовете ендоспермът осигурява ауксините, необходими за първия етап на растеж. Впоследствие ембрионът осигурява ауксините, необходими за по-късните етапи на растежа на плодовете.

Клетъчно деление и диференциация

Научните доказателства са доказали, че ауксините регулират клетъчното делене в камбиума, където се наблюдава диференциация на съдовите тъкани.

Всъщност тестовете показват, че колкото по-голямо е количеството на ауксин (IAA), толкова по-проводяща тъкан се образува, особено ксилем.

Приложения

На търговско ниво ауксините се използват като регулатори на растежа, както в полевите, така и в биотехнологичните тестове. Използвани в ниски концентрации, те променят нормалното развитие на растенията, увеличавайки производителността, качеството на културата и реколтата.

Нанасяне на ауксини. Източник: pixabay.com

Контролираните приложения при създаване на култура благоприятстват клетъчния растеж и размножаването на основните и авантюристични корени. В допълнение, те облагодетелстват цъфтежа и развитието на плодовете, предотвратявайки падането на листа, цветя и плодове.

На експериментално ниво ауксините се използват за производство на плодове в семена, за задържане на плодовете до узряване или като хербициди. На биомедицинско ниво те са били използвани при препрограмирането на соматични клетки в стволови клетки.

Препратки

1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Хоксиоста на Ауксин и неговото значение за развитието на арабидопсис Талиана. Списание за биохимично образование, 33 (1), 13-22.
2. Gómez Cadenas Aurelio и García Agustín Pilar (2006) Фитохормони: метаболизъм и начин на действие. Castelló de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Йордан, М., и Касарето, Дж. (2006). Хормони и регулатори на растежа: ауксини, гиберелини и цитокинини. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (ред.). Физиология на растенията, 1-28.
4. Мараси Мария Антония (2007) Растителни хормони. Хипертексти на зоната на биологията. Достъпно на: biologia.edu.ar
5. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Физиология на растенията (том 10). Университет Jaume I.