Funkcje Auxinas, mechanizm działania, rodzaje, wpływ na rośliny, zastosowania



The auxinas Są grupą hormonów roślinnych, które działają jako regulatory wzrostu i rozwoju roślin. Jego funkcja jest związana z czynnikami, które stymulują wzrost roślin, szczególnie z podziałem i wydłużeniem komórek.

Te fitohormony znajdują się w całym królestwie roślin, od bakterii, glonów i grzybów po rośliny wyższe. Spośród auksyn pochodzenia naturalnego, kwas indolooctowy (IAA) jest najbardziej powszechny i ​​pochodzi z aminokwasu L-tryptofanu.

Obecność regulatorów wzrostu odkryła na początku XX wieku F. W. Went. Poprzez próby sadzonek owsa ustalono możliwość istnienia substancji regulujących wzrost roślin.

Chociaż znajdują się w większości tkanek roślinnych, najwyższe stężenie ogranicza się do aktywnie rosnących tkanek. Synteza auksyn zachodzi na ogół w merystemach wierzchołkowych, delikatnych liściach i rozwijających się owocach.

Merystemy wierzchołkowe łodygi są obszarami, w których syntetyzuje się AIA, rozprowadzając różnie do podstawy łodygi. W liściach ilość auksyny zależy od wieku tkanki, zmniejszając stężenie wraz z dojrzałością liści.

Jako regulatory wzrostu są szeroko stosowane przez rolników w celu przyspieszenia wzrostu lub wspierania korzeni. Obecnie istnieje kilka produktów handlowych o specyficznych funkcjach w zależności od fizjologicznych i morfologicznych potrzeb każdej uprawy.

Indeks

  • 1 Struktura
  • 2 Funkcja
  • 3 Mechanizm działania
  • 4 typy
  • 5 Wpływ na rośliny
    • Wydłużenie komórek 5.1
    • 5.2 Dominacja wierzchołkowa
  • 6 Efekty fizjologiczne
    • 6.1 Tropizm
    • 6.2 Odcięcie i starzenie
    • 6.3 Rozwój owoców
    • 6.4 Podział i różnicowanie komórek
  • 7 Aplikacje
  • 8 Odniesienia

Struktura

Auksyny składają się z pierścienia indolowego pochodzącego z fenolu i pierścieni aromatycznych z podwójnie sprzężonymi wiązaniami. W rzeczywistości mają one strukturę bicykliczną utworzoną przez pirol 5-węglowy i benzen o 6 atomach węgla.

Związek organiczny indolu jest cząsteczką aromatyczną o wysokim stopniu lotności. Ta cecha sprawia, że ​​stężenie auksyn w roślinach zależy od pozostałości, które są sprzężone z podwójnym pierścieniem.

Funkcja

Zasadniczo auksyny stymulują podział komórek i wydłużenie, a w konsekwencji wzrost tkanki. W rzeczywistości te fitohormony oddziałują na różne procesy rozwoju roślin, często oddziałując z innymi hormonami.

  • Wywołuje wydłużenie komórkowe przez zwiększenie plastyczności ściany komórkowej.
  • Powodują wzrost wierzchołka merystematycznego, koleoptyli i łodygi.
  • Ogranicz wzrost głównego lub obrotowego korzenia, stymulując tworzenie wtórnych i przypadkowych korzeni.
  • Promuj różnicowanie naczyń.
  • Motywuj dominację szczytową.
  • Regulacja geotropizmu: fototropizm, grawitropizm i tigmotropizm poprzez boczną redystrybucję auksyn.
  • Opóźniają odcięcie narządów roślinnych, takich jak liście, kwiaty i owoce.
  • Motywuj rozwój kwiatowy.
  • Sprzyjają regulacji rozwoju owoców.

Mechanizm działania

Auksyny mają właściwość zwiększania plastyczności ściany komórkowej w celu zainicjowania procesu wydłużania. Gdy ściana komórkowa zmięknie, komórka pęcznieje i rozszerza się z powodu ciśnienia turgoru.

Pod tym względem komórki merystematyczne absorbują duże ilości wody, co wpływa na wzrost tkanek wierzchołkowych. Proces ten jest określany przez zjawisko zwane „wzrostem w środowisku kwaśnym”, które wyjaśnia aktywność auksyn.

Zjawisko to występuje, gdy polisacharydy i pektyny tworzące ścianę komórkową miękną w wyniku zakwaszenia podłoża. Celuloza, hemiceluloza i pektyna tracą swoją sztywność, co ułatwia wejście wody do komórki.

Funkcją auksyn w tym procesie jest indukcja wymiany jonów wodorowych (H+) w kierunku ściany komórkowej. Mechanizmy zaangażowane w ten proces to aktywacja pomp H-ATPazy i synteza nowych ATPaz H..

  • Aktywacja pomp H-ATPase: Auksyny ingerują bezpośrednio w pompowanie protonów enzymu, przy interwencji ATP.
  • Synteza nowych ATPaz H: Auksyny mają zdolność syntezy pomp protonowych w ścianie komórkowej, promując ARMm, który działa na retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego w celu zwiększenia aktywności protonów ściany komórkowej.

Zwiększając jony wodoru (H+) ściana komórkowa jest zakwaszana, aktywując białka „ekspansyjne” zaangażowane we wzrost komórek. Expansins działają wydajnie w zakresie pH od 4,5 do 5,5.

Rzeczywiście, polisacharydy i mikrowłókna celulozowe tracą sztywność dzięki łamaniu wiązań wodorowych, które je łączą. W rezultacie komórka wchłania wodę i rozszerza się, manifestując zjawisko „wzrostu w środowisku kwaśnym”.

Typy

  • AIA lub kwas indolooctowy: Fitohormon pochodzenia naturalnego jest hormonem występującym w większych ilościach w tkankach rośliny. Jest syntetyzowany na poziomie młodych tkanek, liści, merystemów i pączków końcowych.
  • AIB lub kwas indolomasłowy: fitohormon naturalnego pochodzenia o szerokim spektrum. Przyczynia się do rozwoju korzeni w warzywach i roślinach ozdobnych, podobnie jak zastosowanie pozwala uzyskać większe owoce.
  • ANA lub kwas naftalenooctowy: syntetyczny hormon roślinny szeroko stosowany w rolnictwie. Jest używany do wywoływania wzrostu korzeni przybyszowych w sadzonkach, zmniejszenia upadku owoców i stymulowania kwitnienia.
  • Kwas 2,4-D lub dichlorofenoksyoctowy: produkt syntetycznego pochodzenia hormonalnego stosowany jako herbicyd układowy. Służy głównie do zwalczania chwastów szerokolistnych.
  • Kwas 2,4,5-T lub 2,4,5-trichlorofenoksyoctowy: fitohormon pochodzenia syntetycznego stosowany jako pestycyd. Obecnie jego stosowanie jest ograniczone ze względu na jego śmiertelny wpływ na środowisko, rośliny, zwierzęta i człowieka.

Wpływ na rośliny

Auksyny wywołują różne zmiany morfologiczne i fizjologiczne, głównie wydłużenie komórkowe, które sprzyja wydłużeniu łodyg i korzeni. Podobnie interweniuje w dominację wierzchołkową, tropizm, odcięcie i starzenie się liści i kwiatów, rozwój owoców i różnicowanie komórek.

Wydłużenie komórek

Rośliny rosną przez dwa kolejne procesy, podział komórki i wydłużenie. Podział komórek pozwala na zwiększenie liczby komórek, a dzięki wydłużeniu komórek roślina rośnie w rozmiarze.

Auksyny wpływają na zakwaszenie ściany komórkowej poprzez aktywację ATPaz. W ten sposób zwiększa się absorpcja wody i substancji rozpuszczonych, aktywuje się ekspansje i zachodzi wydłużenie komórek.

Dominacja apikalna

Dominacja wierzchołkowa to zjawisko korelacji, w którym główny pąk rośnie ze szkodą dla pąków bocznych. Aktywności auksyn podczas wzrostu wierzchołkowego musi towarzyszyć obecność fitohormonu cytokinowego.

Rzeczywiście, w wegetatywnym wierzchołku dochodzi do syntezy auksyn, które następnie przyciągają cytokiny syntetyzowane w korzeniach w kierunku wierzchołka. Po osiągnięciu optymalnego stężenia między auksynami / cytokinami następuje podział i różnicowanie komórek, a następnie wydłużenie merystemu wierzchołkowego

Efekty fizjologiczne

Tropizm

Tropizm to kierunkowy wzrost łodyg, gałęzi i korzeni w odpowiedzi na bodziec ze środowiska. W rzeczywistości bodźce te są związane ze światłem, grawitacją, wilgotnością, wiatrem, kontaktem zewnętrznym lub reakcją chemiczną.

Fototropizm jest moderowany przez auksyny, ponieważ światło hamuje jego syntezę na poziomie komórkowym. W ten sposób zacieniona strona łodygi rośnie bardziej, a oświetlony obszar ogranicza jej rosnące zakrzywienie w kierunku światła.

Odcięcie i starzenie

Ropienie to spadek liści, kwiatów i owoców spowodowany czynnikami zewnętrznymi, powodującymi starzenie się narządów. Proces ten jest przyspieszany przez nagromadzenie etylenu między łodygą a ogonkiem liściowym, tworząc strefę odcięcia, która wywołuje oderwanie.

Ciągły ruch auksyn zapobiega wyciekowi narządów, opóźniając upadek liści, kwiatów i niedojrzałych owoców. Jego działanie ma na celu kontrolowanie działania etylenu, który jest głównym promotorem strefy odcięcia.

Rozwój owoców

Auksyny są syntetyzowane w pyłku, bielmie i zarodku nasion. Po zapyleniu zachodzi tworzenie się jajeczka i późniejsze ustawienie owoców, gdzie auksyny interweniują jako element promotora.

Podczas rozwoju owocu bielmo dostarcza auksyny potrzebne do pierwszego etapu wzrostu. Następnie zarodek dostarcza auksyny wymagane do kolejnych etapów wzrostu owoców.

Podział i różnicowanie komórkowe

Dowody naukowe wykazały, że auksyny regulują podział komórek w kambium, gdzie występuje różnicowanie tkanek naczyniowych.

W rzeczywistości dowody wskazują, że im większa ilość auksyny (AIA), tym bardziej powstaje tkanka przewodząca, zwłaszcza ksylem..

Aplikacje

Na poziomie handlowym auksyny są stosowane jako regulatory wzrostu, zarówno w dziedzinie, jak iw badaniach biotechnologicznych. Stosowane w niskich stężeniach modyfikują normalny rozwój roślin, zwiększając wydajność, jakość upraw i zbiory.

Kontrolowane zastosowania w czasie zakładania uprawy sprzyjają wzrostowi komórek i proliferacji głównych i przypadkowych korzeni. Ponadto sprzyjają kwitnieniu i rozwojowi owoców, zapobiegając upadkowi liści, kwiatów i owoców.

Na poziomie eksperymentalnym auksyny są używane do produkcji owoców, nasion, chwytania owoców do dojrzałości lub jako herbicydy. Na poziomie biomedycznym zostały wykorzystane w przeprogramowaniu komórek somatycznych w komórkach macierzystych.

Referencje

  1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, E. R., i Gutiérrez, C. (2014). Homeostaza auksyn i jej znaczenie w rozwoju Arabidopsis Thaliana. Journal of Biochemical Education, 33 (1), 13-22.
  2. Gómez Cadenas Aurelio i García Agustín Pilar (2006) Fitohormony: metabolizm i sposób działania. Castelló de la Plana: Publikacje Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
  3. Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Hormony i regulatory wzrostu: auksyny, gibereliny i cytokininy. Squeo, F, A. i Cardemil, L. (red.). Fizjologia roślin, 1-28.
  4. Marassi Maria Antonia (2007) Hormony roślinne. Hiperteksty obszaru biologii. Dostępne pod adresem: biologia.edu.ar
  5. Taiz, L. i Zeiger, E. (2007). Fizjologia roślin (tom 10). Universitat Jaume I.