АУКСИНЫ: ФУНКЦИИ, ТИПЫ, ВЛИЯНИЕ НА РАСТЕНИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

В ауксинах являются группой растительных гормонов , которые выступают в качестве регуляторов роста и развития растений. Его функция связана с факторами, стимулирующими рост растений, особенно с делением и удлинением клеток.

Эти фитогормоны встречаются во всем царстве растений, от бактерий, водорослей и грибов до высших растений. Из встречающихся в природе ауксинов наиболее распространена индолуксусная кислота (ИУК), производная от аминокислоты L-триптофана.

Росту растений способствуют ауксины Источник: pixabay.com

Наличие регуляторов роста было обнаружено в начале 20 века Ф. В. Вентом. Путем испытаний с проростками овса он установил возможность существования в растениях веществ, регулирующих рост.

Хотя они расположены в большинстве тканей растений, максимальная концентрация наблюдается только в активно растущих тканях. Синтез ауксина обычно происходит в апикальных меристемах, нежных листьях и развивающихся плодах.

Апикальные меристемы стебля - это области, в которых синтезируется ИУК, дифференцированно распределяясь по основанию стебля. В листьях количество ауксина зависит от возраста ткани, концентрация снижается по мере созревания листвы.

В качестве регуляторов роста они широко используются фермерами для ускорения роста или содействия укоренению. В настоящее время существуют различные коммерческие продукты со специфическими функциями в зависимости от физиологических и морфологических потребностей каждой культуры.

Структура

Ауксины состоят из индольного кольца, полученного из фенола, и ароматических колец с двойными сопряженными связями. Фактически, они имеют бициклическую структуру, состоящую из 5-углеродного пиррола и 6-углеродного бензола.

Индолуксусная кислота (ИУК) Источник: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Это wird Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). , через Wikimedia Commons

Органическое соединение индол представляет собой ароматическую молекулу с высокой степенью летучести. Эта характеристика делает концентрацию ауксина в растениях зависимой от остатков, которые связаны с двойным кольцом.

функция

По сути, ауксины стимулируют деление и удлинение клеток и, следовательно, рост тканей. Фактически, эти фитогормоны вмешиваются в различные процессы развития растений, много раз взаимодействуя с другими гормонами.

• Они вызывают удлинение клеток за счет увеличения пластичности клеточной стенки.
• Они вызывают разрастание верхушки меристемы, колеоптилей и стебля.
• Они ограничивают рост основного или стержневого корня, стимулируя образование вторичных и придаточных корней.
• Они способствуют дифференцировке сосудов.
• Они мотивируют апикальное доминирование.
• Регуляция геотропизма: фототропизм, гравитропизм и тигмотропизм через латеральное перераспределение ауксинов.
• Они задерживают опадение органов растений, таких как листья, цветы и плоды.
• Они мотивируют развитие цветов.
• Они способствуют регуляции развития плодов.

Механизм действия

Ауксины обладают свойством увеличивать пластичность клеточной стенки, чтобы инициировать процесс удлинения. Когда клеточная стенка размягчается, клетка набухает и расширяется за счет тургорного давления.

Семядоли. Источник: pixabay.com

В связи с этим меристематические клетки поглощают большое количество воды, что влияет на рост апикальных тканей. Этот процесс определяется феноменом, называемым «рост в кислой среде», который объясняет активность ауксинов.

Это явление происходит, когда полисахариды и пектины, составляющие клеточную стенку, размягчаются из-за подкисления среды. Целлюлоза, гемицеллюлоза и пектин теряют жесткость, что облегчает проникновение воды в клетку.

Роль ауксинов в этом процессе заключается в том, чтобы вызвать обмен ионов водорода (H ⁺ ) по направлению к клеточной стенке. Механизмы, которые вмешиваются в этот процесс, включают активацию насосов H-ATPases и синтез новых H-ATPases.

• Активация насосов H-ATPases: Ауксины напрямую участвуют в перекачивании протонов из фермента с вмешательством ATP.
• Синтез новых H-АТФаз: ауксины обладают способностью синтезировать протонные насосы в клеточной стенке, стимулируя мРНК, которая действует на эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, увеличивая протонирующую активность в клеточной стенке.

По мере увеличения количества ионов водорода (H ⁺ ) клеточная стенка становится кислой, активируя белки «экспансин», участвующие в росте клеток. Экспансины эффективно работают в диапазоне pH от 4,5 до 5,5.

Действительно, полисахариды и микрофибриллы целлюлозы теряют свою жесткость из-за разрыва соединяющих их водородных связей. В результате клетка поглощает воду и увеличивается в размерах, проявляя феномен «роста в кислой среде».

Типы

• ИУК или индолеуксусная кислота: фитогормон природного происхождения, это гормон, который в большем количестве содержится в тканях растений. Он синтезируется на уровне молодых тканей, в листьях, меристемах и терминальных почках.
• IBA или индол масляная кислота: природный фитогормон широкого спектра действия. Он способствует развитию корней у овощей и декоративных растений, а также позволяет получать более крупные плоды.
• ANA или нафталинуксусная кислота: фитогормон синтетического происхождения, широко используемый в сельском хозяйстве. Он используется для стимулирования роста придаточных корней у черенков, уменьшения опадания плодов и стимуляции цветения.
• 2,4-D или дихлорфеноксиуксусная кислота: продукт синтетического гормонального происхождения, используемый в качестве системного гербицида. Он используется в основном для борьбы с широколиственными сорняками.
• 2,4,5-Т или 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота: фитогормон синтетического происхождения, используемый в качестве пестицида. В настоящее время его использование ограничено из-за его летального воздействия на окружающую среду, растения, животных и человека.

Воздействие на растения

Ауксины вызывают различные морфологические и физиологические изменения, в основном удлинение клеток, что способствует удлинению стеблей и корней. Точно так же он влияет на верхушечное доминирование, тропизм, опадение и старение листьев и цветов, развитие плодов и дифференцировку клеток.

Удлинение ячейки

Растения растут посредством двух последовательных процессов: деления клеток и удлинения. Деление клеток позволяет увеличить количество клеток, и за счет удлинения клеток растение увеличивается в размерах.

Удлинение клеток. Источник: pixabay.com

Ауксины участвуют в закислении клеточной стенки за счет активации АТФаз. Таким образом увеличивается поглощение воды и растворенных веществ, активируются экспансины и происходит удлинение клеток.

Апикальное доминирование

Верхушечное доминирование - это явление корреляции, при котором основная почка растет в ущерб боковым почкам. Активность ауксинов в апикальном росте должна сопровождаться присутствием цитокина фитогормона.

Действительно, в верхушке вегетации происходит синтез ауксинов, которые впоследствии привлекают цитокины, синтезируемые в корнях, к верхушке. Когда достигается оптимальная концентрация ауксина / цитокина, происходит деление и дифференцировка клеток с последующим удлинением апикальной меристемы.

Физиологические эффекты

Tropism

Тропизм - это направленный рост стеблей, ветвей и корней в ответ на раздражитель из окружающей среды. Фактически, эти стимулы связаны со светом, гравитацией, влажностью, ветром, внешним контактом или химической реакцией.

Фототропизм смягчается ауксинами, поскольку свет подавляет их синтез на клеточном уровне. Таким образом, затененная сторона стебля растет больше, а освещенная область ограничивает его рост, изгибаясь к свету.

Абсцизия и старение

Опадение - это опадание листьев, цветов и плодов из-за внешних факторов, вызывающее старение органов. Этот процесс ускоряется накоплением этилена между стеблем и черешком, образуя зону опадения, которая вызывает отслоение.

Непрерывное движение ауксинов предотвращает опадание органов, задерживая опадание листьев, цветов и незрелых плодов. Его действие направлено на регулирование действия этилена, который является основным промотором зоны опадения.

Развитие плода

Ауксины синтезируются в пыльце, эндосперме и зародышах семян. После опыления происходит формирование семяпочки и последующего завязывания плодов, где ауксины выступают в качестве промоторного элемента.

Томатные плоды. Источник: pixabay.com

Во время развития плода эндосперм обеспечивает ауксины, необходимые для первой стадии роста. Впоследствии эмбрион обеспечивает ауксины, необходимые для более поздних стадий роста плодов.

Деление и дифференциация клеток

Научные данные доказали, что ауксины регулируют деление клеток камбия, где происходит дифференциация сосудистых тканей.

Действительно, тесты показывают, что чем больше количество ауксина (ИУК), тем больше образуется проводящей ткани, особенно ксилемы.

Приложения

На коммерческом уровне ауксины используются в качестве регуляторов роста как в полевых условиях, так и в биотехнологических испытаниях. При использовании в низких концентрациях они изменяют нормальное развитие растений, повышая продуктивность, качество урожая и урожая.

Применение ауксинов. Источник: pixabay.com

Контролируемые применения при создании культуры способствуют росту клеток и разрастанию основных и придаточных корней. Кроме того, они способствуют цветению и развитию плодов, предотвращая опадание листьев, цветов и плодов.

На экспериментальном уровне ауксины используются для выращивания плодов в семенах, для хранения плодов до их созревания или в качестве гербицидов. На биомедицинском уровне они использовались для перепрограммирования соматических клеток в стволовые клетки.

Ссылки

1. Гарай-Арройо, А., де ла Пас Санчес, М., Гарсиа-Понсе, Б., Альварес-Буйлла, Э.Р., и Гутьеррес, К. (2014). Гомеостаз ауксина и его значение в развитии Arabidopsis Thaliana. Журнал биохимического образования, 33 (1), 13-22.
2. Гомес Каденас Аурелио и Гарсия Агустин Пилар (2006) Фитогормоны: метаболизм и механизм действия. Кастельо-де-ла-Плана: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Джордан, М., и Касаретто, Дж. (2006). Гормоны и регуляторы роста: ауксины, гиббереллины и цитокинины. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (ред.). Физиология растений, 1-28.
4. Марасси Мария Антония (2007) Растительные гормоны. Гипертексты области биологии. Доступно на: biologia.edu.ar
5. Тайз, Л., и Зейгер, Э. (2007). Физиология растений (Том 10). Университет Жауме I.