АУКСИНИ: ФУНКЦІЇ, ТИПИ, ВПЛИВ НА РОСЛИНИ, ЗАСТОСУВАННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

У ауксином є групою рослинних гормонів , які виступають в якості регуляторів росту і розвитку рослин. Його функція пов'язана з факторами, що стимулюють ріст рослин, зокрема поділом і подовженням клітин.

Ці фітогормони є в усьому царстві рослин - від бактерій, водоростей та грибів, до вищих рослин. З природних ауксинів найпоширенішою є індоліоцетова кислота (IAA) і отримується з амінокислоти L-триптофан.

Зростання рослин сприяють ауксини Джерело: pixabay.com

Наявність регуляторів росту виявив на початку 20 століття FW Went. Шляхом випробувань розсади вівса він встановив можливість існування рослин, що регулюють ріст.

Хоча вони розташовані у більшості рослинних тканин, найвища концентрація обмежена активно зростаючими тканинами. Синтез ауксину зазвичай відбувається в верхівкових меристемах, ніжних листках і плодах, що розвиваються.

Апікальні меристеми стебла - це ділянки, де синтезується IAA, поширюючись різним чином до основи стебла. У листках кількість ауксину залежить від віку тканини, концентрація зменшується із позалінійною зрілістю.

Як регулятори росту, вони широко використовуються фермерами для прискорення росту або сприяння вкоріненню. В даний час існує різноманітна комерційна продукція із специфічними функціями залежно від фізіологічних та морфологічних потреб кожної культури.

Будова

Ауксини складаються з індольного кільця, отриманого з фенолу, і ароматичних кілець з подвійними кон'югованими зв’язками. Насправді вони мають біциклічну структуру, що складається з 5-вуглецевого піролу та 6-вуглецевого бензолу.

Індооцтова кислота (IAA) Джерело: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Це дивно Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). через Wikimedia Commons

Органічна сполука індолу - це ароматична молекула з високим ступенем летючості. Ця характеристика робить концентрацію ауксину в рослинах залежною від залишків, які приєднуються до подвійного кільця.

Функція

По суті, ауксини стимулюють ділення та подовження клітин, а отже, ріст тканин. Насправді ці фітогормони втручаються в різні процеси розвитку рослин, багато разів взаємодіючи з іншими гормонами.

• Вони індукують подовження клітин, збільшуючи пластичність клітинної стінки.
• Вони викликають ріст меристематичної верхівки, колеоптилів і стебла.
• Вони обмежують ріст головного або корінного, стимулюючи утворення вторинних і придатних коренів.
• Вони сприяють диференціації судин.
• Вони мотивують верхівкове панування.
• Регуляція геотропізму: фототропізм, гравітропізм та тигмотропізм через бічний перерозподіл ауксинів.
• Вони затримують гнійництво таких рослинних органів, як листя, квіти і плоди.
• Вони мотивують розвиток квітки.
• Вони сприяють регулюванню розвитку плодів.

Механізм дії

Ауксини мають властивість підвищувати пластичність клітинної стінки для ініціювання процесу подовження. Коли клітинна стінка розм’якшується, клітина набухає і розширюється через тиск тургору.

Сім’ядолі. Джерело: pixabay.com

У зв'язку з цим меристематичні клітини поглинають велику кількість води, що впливає на ріст верхівкових тканин. Цей процес визначається явищем, яке називається "зростання в кислому середовищі", яке пояснює активність ауксинів.

Це явище виникає, коли полісахариди та пектини, що входять до складу клітинної стінки, розм’якшуються через підкислення середовища. Целюлоза, геміцелюлоза та пектин втрачають свою жорсткість, що полегшує потрапляння води в клітину.

Роль ауксинів у цьому процесі полягає в індукуванні обміну іонів водню (Н ⁺ ) до клітинної стінки. Механізмами, що втручаються в цей процес, є активація насосів H-ATPases та синтез нових H-ATPases.

• Активація насосів H- ATPases : Ауксини беруть безпосередню участь у відкачуванні протонів з ферменту, при втручанні АТФ.
• Синтез нових Н-АТФаз: Ауксини мають здатність синтезувати протонні насоси в клітинній стінці, сприяючи іРНК, яка діє на ендоплазматичний ретикулум і апарат Гольджі, щоб підвищити протонаторну активність у клітинній стінці.

Зі збільшенням іонів водню (Н ⁺ ) клітинна стінка стає кислою, активізуючи білки "експансину", що беруть участь у рості клітин. Експансини ефективно працюють в межах pH від 4,5 до 5,5.

Дійсно, полісахариди та целюлозні мікрофібрили втрачають жорсткість завдяки розриву водневих зв’язків, які їх зливають. В результаті клітина поглинає воду і розширюється в розмірах, проявляючи явище "зростання кислотного середовища".

Типи

• ІАА або індолеоцтова кислота: фітогормон природного походження, саме гормон міститься в більшій кількості в тканинах рослини. Синтезується на рівні молодих тканин, у листках, меристемах та кінцевих бруньках.
• IBA або індолова масляна кислота: фітогормон широкого спектру дії, що зустрічається в природі. Це сприяє розвитку коріння в овочах та декоративних рослинах, також його використання дозволяє отримувати більші плоди.
• АНА або нафталенаксусна кислота: фітогормон синтетичного походження, широко застосовуваний у сільському господарстві. Застосовується для індукції росту дохідливих коренів живцями, зменшення падіння плодів та стимулювання цвітіння.
• 2,4-D або дихлорфеноксиуксусна кислота: продукт синтетичного гормонального походження, що використовується як системний гербіцид. Його використовують насамперед для боротьби з широколистими бур’янами.
• 2,4,5-Т або 2, 4, 5- трихлорфеноксиоцтова кислота: фітогормон синтетичного походження, що використовується як пестицид. В даний час його використання обмежене через летальний вплив на навколишнє середовище, рослини, тварин та людину.

Вплив на рослини

Ауксини викликають різні морфологічні та фізіологічні зміни, головним чином подовження клітин, що сприяє подовженню стебел і коренів. Так само він втручається у верхівкове домінування, тропізм, абсцис та старість листя та квітів, розвиток плодів та диференціювання клітин.

Подовження клітин

Рослини ростуть за допомогою двох послідовних процесів, поділу клітин та подовження. Поділ клітин дозволяє збільшити кількість клітин, і завдяки подовженню клітин рослина збільшується в розмірах.

Подовження клітин. Джерело: pixabay.com

Ауксини беруть участь у підкисленні клітинної стінки за рахунок активації АТФаз. Таким чином збільшується абсорбція води та розчинних речовин, активуються експансини та відбувається подовження клітин.

Апікальне домінування

Апікальне домінування - явище кореляції, при якому головний брунька росте на шкоду бічних бруньках. Активність ауксинів на верхівковий ріст повинна супроводжуватися наявністю цитокіну фітогормону.

Дійсно, на вегетативній верхівці відбувається синтез ауксинів, які згодом залучають цитокіни, що синтезуються в коренях до вершини. Коли досягається оптимальна концентрація ауксину / цитокіну, відбувається ділення та диференціювання клітин та подальше подовження апікальної меристеми

Фізіологічні ефекти

Тропізм

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

Фототропізм модерується ауксинами, оскільки світло гальмує їх синтез на клітинному рівні. Таким чином затінена сторона стебла більше росте, і освітлена область обмежує його зростання, вигнувшись до світла.

Чіткість і старість

Занепад - це опадання листя, квітів і плодів через зовнішніх факторів, що викликають старіння органів. Цей процес прискорюється накопиченням етилену між стеблом і черешком, утворюючи зону абсциссії, яка індукує відшарування.

Постійний рух ауксинів перешкоджає зникненню органів, затримуючи опадання листя, квітів і незрілих плодів. Його дія спрямована на контроль дії етилену, який є головним промотором зони абсциссії.

Розвиток плодів

Ауксини синтезуються в пилку, ендоспермі та в зародку насіння. Після запилення відбувається утворення овуля та подальшого набору плодів, де ауксини втручаються як промоторний елемент.

Томати фрукти. Джерело: pixabay.com

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

Поділ і диференціювання клітин

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

Дійсно, тести показують, що чим більше кількість ауксину (IAA), тим більше проводиться тканини, особливо ксилеми.

Програми

На комерційному рівні ауксини використовуються як регулятори росту, як у польових, так і в біотехнологічних випробуваннях. Використовувані в низьких концентраціях, вони змінюють нормальний розвиток рослин, підвищуючи продуктивність, якість врожаю та врожаю.

Застосування ауксинів. Джерело: pixabay.com

Контрольовані програми при встановленні культури сприяють зростанню клітин та розмноженню основних та прихильних коренів. Крім того, вони приносять користь цвітінню та розвитку плодів, запобігаючи випадання листя, квітів і плодів.

На експериментальному рівні ауксини використовуються для отримання плодів у насінні, для утримання плодів до дозрівання, або як гербіциди. На біомедичному рівні вони використовувались при перепрограмуванні соматичних клітин на стовбурові клітини.

Список літератури

1. Гарай-Арройо, А., де-ла-Пас Санчес, М., Гарсія-Понсе, Б., Альварес-Буйя, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Гомеостаз Ауксина та його значення в розвитку арабідопсису таліани. Журнал біохімічної освіти, 33 (1), 13-22.
2. Гумес Каденас Ауреліо та Гарсія Агустін Пілар (2006) Фітогормони: обмін речовин та спосіб дії. Castelló de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Йордан, М., Касаретто, Дж. (2006). Гормони та регулятори росту: ауксини, гібереліни та цитокініни. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (ред.). Фізіологія рослин, 1-28.
4. Марасси Марія Антонія (2007) Рослинні гормони. Гіпертексти району біології. Доступно за адресою: biologia.edu.ar
5. Taiz, L., Zeiger, E. (2007). Фізіологія рослин (т. 10). Університет Яуме І.