AUKSYNY: FUNKCJE, RODZAJE, ODDZIAŁYWANIE NA ROŚLINY, ZASTOSOWANIA - BIOLOGIA - 2026

W auksyny to grupa hormonów roślinnych, które działają jako regulatory wzrostu i rozwoju roślin. Jego funkcja jest związana z czynnikami stymulującymi wzrost roślin, a konkretnie z podziałem i wydłużaniem komórek.

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

Wzrost roślin promowany przez auksyny Źródło: pixabay.com

Obecność regulatorów wzrostu odkrył na początku XX wieku FW Went. Poprzez testy z sadzonkami owsa ustalił możliwość istnienia substancji regulujących wzrost roślin.

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

Wierzchołkowe merystemy łodygi to obszary, w których syntetyzuje się IAA, rozprowadzając się różnie w stosunku do podstawy łodygi. W liściach ilość auksyny zależy od wieku tkanki, której stężenie maleje wraz z dojrzewaniem liści.

Jako regulatory wzrostu są szeroko stosowane przez rolników do przyspieszania wzrostu lub wspomagania ukorzeniania. Obecnie istnieją różne produkty handlowe o określonych funkcjach w zależności od fizjologicznych i morfologicznych potrzeb każdej uprawy.

Struktura

Auksyny składają się z pierścienia indolowego pochodzącego z fenolu i pierścieni aromatycznych z podwójnymi wiązaniami sprzężonymi. W rzeczywistości mają strukturę bicykliczną złożoną z 5-węglowego pirolu i 6-węglowego benzenu.

Kwas indoloctowy (IAA) Źródło: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Jest wird Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). , za pośrednictwem Wikimedia Commons

Indol, związek organiczny, jest cząsteczką aromatyczną o wysokim stopniu lotności. Ta cecha sprawia, że ​​stężenie auksyny w roślinach zależy od reszt, które łączą się z podwójnym pierścieniem.

Funkcjonować

Zasadniczo auksyny stymulują podział i wydłużanie komórek, aw konsekwencji wzrost tkanki. W rzeczywistości te fitohormony wpływają na różne procesy rozwoju roślin, wielokrotnie oddziałując z innymi hormonami.

• Indukują wydłużanie komórek poprzez zwiększenie plastyczności ściany komórkowej.
• Powodują wzrost wierzchołka merystematycznego, koleoptyli i łodygi.
• Ograniczają wzrost korzenia głównego lub palowego, stymulując tworzenie korzeni wtórnych i przybyszowych.
• Promują różnicowanie naczyń.
• Motywują dominację wierzchołkową.
• Regulacja geotropizmu: fototropizm, grawitropizm i tigmotropizm poprzez boczną redystrybucję auksyn.
• Opóźniają odcięcie organów roślinnych, takich jak liście, kwiaty i owoce.
• Motywują do rozwoju kwiatów.
• Sprzyjają regulacji rozwoju owoców.

Mechanizm akcji

Auksyny mają właściwość zwiększania plastyczności ściany komórkowej w celu zainicjowania procesu wydłużania. Kiedy ściana komórkowa mięknie, komórka pęcznieje i rozszerza się pod wpływem ciśnienia turgoru.

Liścienie. Źródło: pixabay.com

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

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

Rolą auksyn w tym procesie jest wywołanie wymiany jonów wodorowych (H ⁺ ) w kierunku ściany komórkowej. Mechanizmy, które interweniują w tym procesie, to aktywacja pomp H-ATPaz i synteza nowych H-ATPaz.

• Aktywacja pomp H-ATPazy: Auksyny są bezpośrednio zaangażowane w wypompowywanie protonów z enzymu przy udziale ATP.
• Synteza nowych H-ATPaz: Auksyny mają zdolność syntezy pomp protonowych w ścianie komórkowej, promując mRNA, który działa na retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego, zwiększając aktywność protonacyjną w ścianie komórkowej.

Wraz ze wzrostem ilości jonów wodoru (H ⁺ ) ściana komórkowa staje się kwaśna, aktywując białka „ekspansyn” zaangażowane we wzrost komórki. Ekspansyny działają wydajnie w zakresie pH od 4,5 do 5,5.

Rzeczywiście, polisacharydy i mikrofibryle celulozy tracą swoją sztywność dzięki rozpadowi wiązań wodorowych, które je łączą. W rezultacie komórka wchłania wodę i rozszerza się, co objawia się zjawiskiem „wzrostu w środowisku kwaśnym”.

Rodzaje

• IAA czyli kwas indolooctowy: fitohormon pochodzenia naturalnego, jest to hormon występujący w większej ilości w tkankach rośliny. Jest syntetyzowany na poziomie młodych tkanek, w liściach, merystemach i pąkach końcowych.
• IBA lub Indole Masłowy Kwas: szerokie spektrum naturalnie występującego fitohormonu. Przyczynia się do rozwoju korzeni warzyw i roślin ozdobnych, a jego zastosowanie pozwala na uzyskanie większych owoców.
• ANA lub kwas naftalenoctowy: fitohormon pochodzenia syntetycznego, szeroko stosowany w rolnictwie. Służy do wywoływania wzrostu korzeni przybyszowych w sadzonkach, ograniczania opadania owoców i stymulowania kwitnienia.
• Kwas 2,4-D lub Dichlorofenoksyoctowy: produkt syntetycznego pochodzenia hormonalnego stosowany jako herbicyd układowy. Służy głównie do zwalczania chwastów liściastych.
• Kwas 2,4,5-T lub 2,4,5-trichlorofenoksyoctowy: fitohormon pochodzenia syntetycznego stosowany jako pestycyd. Obecnie jego stosowanie jest ograniczone ze względu na śmiertelne skutki dla środowiska, roślin, zwierząt i ludzi.

Wpływ na rośliny

Auksyny wywołują różne zmiany morfologiczne i fizjologiczne, głównie wydłużanie komórek, co sprzyja wydłużaniu łodyg i korzeni. Podobnie wpływa na dominację wierzchołkową, tropizm, opadanie i starzenie się liści i kwiatów, rozwój owoców i różnicowanie komórek.

Wydłużenie komórek

Rośliny rosną poprzez dwa następujące po sobie procesy, podział komórek i wydłużanie. Podział komórek umożliwia wzrost liczby komórek, a dzięki wydłużaniu komórek roślina rośnie.

Wydłużenie komórek. Źródło: pixabay.com

Auksyny biorą udział w zakwaszaniu ściany komórkowej poprzez aktywację ATPaz. W ten sposób zwiększa się wchłanianie wody i substancji rozpuszczonych, aktywowane są ekspansyny i następuje wydłużenie komórek.

Dominacja wierzchołkowa

Dominacja wierzchołkowa to zjawisko korelacji, w którym główny pąk rośnie ze szkodą dla pąków bocznych. Aktywności auksyn na wzrost wierzchołka musi towarzyszyć obecność cytokiny fitohormonowej.

Rzeczywiście, w wierzchołku wegetatywnym zachodzi synteza auksyn, które następnie przyciągają cytokiny syntetyzowane w korzeniach w kierunku wierzchołka. Po osiągnięciu optymalnego stężenia auksyny / cytokiny 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 te bodźce są związane ze światłem, grawitacją, wilgocią, wiatrem, kontaktem zewnętrznym lub reakcją chemiczną.

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

Abscision i starzenie się

Abscission to opadanie liści, kwiatów i owoców pod wpływem czynników zewnętrznych, powodujące starzenie się narządów. Proces ten jest przyspieszany przez gromadzenie się etylenu między łodygą a ogonkiem, tworząc strefę odcięcia, która powoduje odrywanie.

Ciągły ruch auksyn zapobiega odcięciu narządów, opóźniając opadanie 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 dochodzi do powstania zalążka i późniejszego zawiązania owoców, w których auksyny działają jako element promotorowy.

Owoce pomidora. Źródło: pixabay.com

Podczas rozwoju owoców bielmo dostarcza auksyn niezbędnych w pierwszym etapie wzrostu. Następnie zarodek dostarcza auksyn potrzebnych do dalszych etapów wzrostu owoców.

Podział i różnicowanie komórek

Dowody naukowe dowiodły, że auksyny regulują podział komórek w kambium, gdzie zachodzi różnicowanie tkanek naczyniowych.

Rzeczywiście, testy pokazują, że im wyższa ilość auksyny (IAA), tym bardziej przewodząca jest tkanka, zwłaszcza ksylem.

Aplikacje

Na poziomie komercyjnym auksyny są stosowane jako regulatory wzrostu, zarówno w terenie, jak i w testach biotechnologicznych. Stosowane w niskich stężeniach modyfikują prawidłowy rozwój roślin, zwiększając produktywność, jakość plonu i plonu.

Zastosowanie auksyn. Źródło: pixabay.com

Kontrolowane aplikacje podczas zakładania hodowli sprzyjają wzrostowi komórek i proliferacji głównych i przypadkowych korzeni. Ponadto sprzyjają kwitnieniu i rozwojowi owoców, zapobiegając opadaniu liści, kwiatów i owoców.

Na poziomie eksperymentalnym auksyny są używane do wytwarzania owoców w nasionach, do utrzymywania owoców do dojrzałości lub jako herbicydy. Na poziomie biomedycznym zostały one wykorzystane do przeprogramowania komórek somatycznych w komórki macierzyste.

Bibliografia

1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Homeostaza Auxin 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: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Jordán, M. i Casaretto, J. (2006). Hormony i regulatory wzrostu: auksyny, gibereliny i cytokininy. Squeo, F, A. i Cardemil, L. (red.). Plant Physiology, 1-28.
4. Marassi Maria Antonia (2007) Hormony roślinne. Hiperteksty z obszaru biologii. Dostępne pod adresem: biologia.edu.ar
5. Taiz, L. i Zeiger, E. (2007). Fizjologia roślin (tom 10). Uniwersytet Jaume I.