Функції ауксинів, механізм дії, типи, вплив на рослини, застосування



The ауксини Це група рослинних гормонів, які діють як регулятори росту і розвитку рослин. Її функція пов'язана з факторами, які стимулюють ріст рослин, зокрема, поділ клітин і подовження.

Ці фітогормони зустрічаються в усьому царстві рослин, від бактерій, водоростей і грибів до вищих рослин. З ауксинів природного походження індолуксусная кислота (IAA) є найбільш поширеною і походить від амінокислоти L-триптофану.

Наявність регуляторів росту була відкрита на початку 20-го століття Ф. В. Уент. Через випробування з врожаю вівса встановлена ​​можливість існування речовин, що регулюють зростання рослин.

Хоча вони знаходяться в більшості рослинних тканин, найвища концентрація обмежена активно розвиваються тканинами. Синтез ауксинів відбувається в основному в апікальних меристемах, ніжних листках і розвиваються плодах.

Апікальні меристеми стебла є областями, де синтезується АІА, що розподіляється диференційно до основи стебла. У листках кількість ауксину залежить від віку тканини, зменшуючи концентрацію з зрілістю листя.

Як регулятори росту вони широко використовуються фермерами для прискорення росту або сприяння укоріненню. В даний час існує кілька комерційних продуктів зі специфічними функціями в залежності від фізіологічних і морфологічних потреб кожної культури.

Індекс

  • 1 Структура
  • 2 Функція
  • 3 Механізм дії
  • 4 типи
  • 5 Вплив на рослини
    • 5.1 Подовження клітини
    • 5.2 Апікальне домінування
  • 6 Фізіологічні ефекти
    • 6.1 Тропізм
    • 6.2 Вибування та старіння
    • 6.3 Розвиток фруктів
    • 6.4 Поділ та клітинну диференціацію
  • 7 Програми
  • 8 Посилання

Структура

Ауксини складаються з індольного кільця, отриманого з фенолу, і ароматичних кілець з подвійними спряженими зв'язками. Фактично, вони мають біциклічну структуру, утворену 5-вуглецевим пирролом і 6-вуглецевим бензолом.

Органічна сполука індолу є ароматичною молекулою з високим ступенем летючості. Ця характеристика робить концентрацію ауксинів у рослинах залежною від залишків, які з'єднані з подвійним кільцем.

Функція

По суті ауксини стимулюють поділ клітин і подовження, а отже, і зростання тканин. Фактично ці фітогормони втручаються в різні процеси розвитку рослин, часто взаємодіючи з іншими гормонами.

  • Індукують подовження клітин шляхом збільшення пластичності клітинної стінки.
  • Вони викликають зростання меристематичної вершини, колоптіла і стебла.
  • Обмежують зростання головного або поворотного кореня, стимулюючи утворення вторинних і придаткових коренів.
  • Сприяють диференціації судин.
  • Мотивувати апікальне домінування.
  • Регулювання геотропізму: фототропізм, гравітропізм і тигмотропізм через латеральне перерозподіл ауксинів.
  • Вони затримують осідання органів рослин, таких як листя, квіти і плоди.
  • Мотивують квітковий розвиток.
  • Вони сприяють регулюванню розвитку плодів.

Механізм дії

Ауксини володіють властивістю збільшення пластичності клітинної стінки для ініціювання процесу подовження. Коли клітинна стінка розм'якшується, клітина набухає і розширюється внаслідок тургорного тиску.

У зв'язку з цим меристематичні клітини поглинають великі кількості води, що впливає на ріст апікальних тканин. Цей процес визначається явищем, званим «зростанням в кислотному середовищі», що пояснює активність ауксинів.

Це явище відбувається, коли полісахариди і пектини, що складають клітинну стінку, розм'якшуються за рахунок підкислення середовища. Целюлоза, геміцелюлоза і пектин втрачають свою жорсткість, що полегшує надходження води в клітину.

Функція ауксинів у цьому процесі полягає в індукції обміну іонами водню (Н+) до клітинної стінки. Механізмами, що беруть участь у цьому процесі, є активація насосів H-ATPase і синтез нових H-ATPаз..

  • Активація насосів H-ATPase: Ауксини втручаються безпосередньо в перекачування протонів ферменту, з втручанням АТФ.
  • Синтез нових H-ATPаз: Ауксини мають здатність синтезувати протонні насоси в клітинній стінці, сприяючи ARMm, який діє на ендоплазматичний ретикулум і апарат Гольджі для збільшення активності протонної клітини..

При збільшенні іонів водню (Н+) клітинну стінку підкислюють, активуючи білки "експансії", що беруть участь у рості клітин. Експансії ефективно працюють у діапазонах рН від 4,5 до 5,5.

Дійсно, полісахариди і целюлозні мікрофібрили втрачають жорсткість внаслідок розриву водневих зв'язків, що їх зливають. В результаті клітина поглинає воду і розширюється в розмірах, виявляючи явище "зростання в кислому середовищі".

Типи

  • AIA або індолуксусная кислота: Фітогормони природного походження, це гормони, які виявляються в більших кількостях в тканинах рослини. Він синтезується на рівні молодих тканин, листків, меристем і кінцевих нирок.
  • AIB або індол-масляна кислота: фітогормони широкого спектра природного походження. Він сприяє розвитку коріння в овочах і декоративних рослинах, а також його використання дозволяє отримати більші плоди.
  • АНА або нафталеноксатна кислота: синтетичний рослинний гормон, який широко застосовується в сільському господарстві. Використовується для індукції росту придаткових коренів у живцях, зменшення падіння плодів і стимулювання цвітіння.
  • 2,4-D або дихлорфеноксиуксусная кислота: продукт синтетичного гормонального походження, що використовується як системний гербіцид. В основному використовується для боротьби з широколистяними бур'янами.
  • 2,4,5-Т або 2, 4, 5-трихлорфеноксиуксусная кислота: фітогормони синтетичного походження, що використовуються як пестициди. В даний час його використання обмежене через його летальний вплив на навколишнє середовище, рослини, тварин і людину.

Вплив на рослини

Ауксини індукують різні морфологічні та фізіологічні зміни, головним чином клітинне подовження, що сприяє подовженню стебел і коренів. Крім того, вона втручається в апікальне домінування, тропізм, осипання і старіння листя і квітів, розвиток плодів і диференціацію клітин.

Подовження клітин

Рослини ростуть через два послідовні процеси, поділ клітин і подовження. Поділ клітини дозволяє збільшити кількість клітин, а через подовження клітин рослина зростає в розмірах.

Ауксини втручаються в підкислення клітинної стінки за допомогою активації АТФаз. Таким чином збільшується поглинання води і розчинених речовин, активуються експансії і відбувається елонгація клітин.

Апікальне домінування

Апікальне домінування - явище кореляції, в якому основна бутон зростає на шкоду бічним брунькам. Активність ауксинів на апікальному зростанні повинна супроводжуватися наявністю цитокінового фітогормону.

Дійсно, у вегетативній вершині виникає синтез ауксинів, які згодом залучають цитокіни, синтезовані в коренях до верхівки. Коли досягається оптимальна концентрація між ауксинами / цитокіном, відбувається поділ і диференціювання клітин, а пізніше подовження апікальної меристеми

Фізіологічні ефекти

Тропізм

Тропізм - це спрямований ріст стебел, гілок і коренів у відповідь на стимул від навколишнього середовища. Фактично, ці подразники пов'язані зі світлом, гравітацією, вологістю, вітром, зовнішнім контактом або хімічною реакцією.

Фототропізм пригнічується ауксинами, оскільки світло пригнічує його синтез на клітинному рівні. Таким чином заштрихована сторона стебла зростає, і освітлена площа обмежує її зростаючу вигин у напрямку до світла.

Відмова та старіння

Осідання - падіння листя, квіток і плодів через зовнішніх факторів, що викликають старіння органів. Цей процес прискорюється накопиченням етилену між стеблом і черешком, утворюючи зону опадання, що індукує відшарування.

Безперервне переміщення ауксинів запобігає опадання органів, затримуючи падіння листя, квітів і незрілих плодів. Його дія спрямована на контроль дії етилену, який є основним промотором зони опадання.

Розвиток плодів

Ауксини синтезуються в пилку, ендоспермі і в зародку насіння. Після запилення відбувається формування яйцеклітини і наступне встановлення плодів, де ауксини втручаються як промоторний елемент.

Під час розвитку плоду ендосперм забезпечує ауксини, необхідні для першої стадії росту. Згодом ембріон забезпечує ауксини, необхідні для наступних стадій росту плодів.

Поділ і клітинну диференціацію

Наукові дані показали, що ауксини регулюють поділ клітин у камбії, де відбувається диференціація судинних тканин.

Фактично, докази показують, що чим більше кількість ауксину (AIA), тим більше провідні тканини утворюються, особливо ксилеми..

Програми

На комерційному рівні ауксини використовуються як регулятори росту, як на місцях, так і в біотехнологічних випробуваннях. Використовувані в низьких концентраціях модифікують нормальний розвиток рослин, підвищують продуктивність, якість врожаю і врожай.

Контрольовані застосування під час створення культури сприяють росту клітин і розповсюдженню основних і додаткових коренів. Крім того, вони сприяють цвітіння і розвитку плодів, запобігаючи падінню листя, квітів і плодів.

На експериментальному рівні ауксини, що використовуються для отримання плодів, є насіння, захоплюють плоди до стиглості або як гербіциди. На біомедичному рівні вони були використані при перепрограмуванні соматичних клітин у стовбурових клітинах.

Список літератури

  1. Garay-Arroyo, A., La Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Alvarez-Buylla, Е. R., & Gutiérrez, C. (2014). Гомеостаз ауксинів і його значення в розвитку Росії Arabidopsis Thaliana. Журнал біохімічної освіти, 33 (1), 13-22.
  2. Gómez Cadenas Aurelio і García Agustín Pilar (2006) Фітогормони: метаболізм і спосіб дії. Кастельо-де-ла-Плана: Публікації університету Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
  3. Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Гормони та регулятори росту: ауксини, гібереліни та цитокініни. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (ред.). Фізіологія рослин, 1-28.
  4. Марасі Марія Антонія (2007) Рослинні гормони. Гіпертексти біологічного простору. Доступно за адресою: biologia.edu.ar
  5. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Фізіологія рослин (т. 10). Університет Яуме I.