АБСЦИЗОВА КИСЛОТА (АБА): ФУНКЦІЇ ТА ЕФЕКТИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Абсцизова кислота (ABA) є одним з основних гормонів в рослинах. Ця молекула бере участь у ряді важливих фізіологічних процесів, таких як проростання насіння та толерантність до впливу навколишнього середовища.

Історично абсцизова кислота раніше асоціювалася з процесом абсцислювання листя та плодів (звідси і її назва). Однак сьогодні прийнято, що ABA не бере безпосереднього участі в цьому процесі. Насправді багато традиційних функцій, що приписуються гормонам, були оскаржені сучасними технологіями.

Джерело: Автор Чарлі (бесіди), із Вікісховища

У рослинних тканинах нестача води призводить до втрати тургору рослинних структур. Це явище стимулює синтез ABA, ініціюючи реакції адаптивного типу, такі як стомашне закриття та модифікація структури експресії генів.

ABA також був виділений від грибів, бактерій та деяких метазой - включаючи людину, хоча специфічна функція молекули в цих лініях не була визначена.

Історична перспектива

З перших відкриттів речовин, які мали здатність діяти як "рослинні гормони", стало підозрювати, що повинна існувати молекула, що гальмує ріст.

У 1949 р. Ця молекула була виділена. Завдяки вивченню сплячих бутонів вдалося встановити, що вони містять значну кількість потенційно інгібуючої речовини.

Це відповідало за блокування дії ауксину (рослинного гормону, відомого головним чином своєю участю у зростанні) в вівсяних колелептилах.

Завдяки інгібуючим властивостям ця речовина спочатку називалася дормінами. Згодом деякі дослідники ідентифікували речовини, здатні посилити процес гнійництва у листках, а також у плодах. Один з таких дормінів був хімічно ідентифікований і названий «абсцин» - за його дії під час абсцис.

Наступні дослідження змогли підтвердити, що так звані дорміни та абсцини були хімічно однаковою речовиною, і вона була перейменована в "абсцизову кислоту".

характеристики

Абсцизова кислота, скорочено АБА, є рослинним гормоном, що бере участь у ряді фізіологічних реакцій, таких як реакції на періоди екологічного стресу, дозрівання ембріонів, поділ клітин і подовження, при проростанні насіння.

Цей гормон є у всіх рослин. Його також можна зустріти у деяких дуже специфічних видів грибів, у бактерій та в деяких метазоях - від кронітників до людини.

Він синтезується всередині рослинних пластидів. Цей анаболічний шлях є попередником молекули, яка називається ізопентенілпірофосфатом.

Він, як правило, отримується з нижніх частин плодів, конкретно в нижній області зав’язі. Абсцизова кислота збільшується в концентрації, коли наближається падіння плодів.

Якщо абсцизова кислота експериментально наноситься на частину вегетативних бруньок, позакореневі примордії стають катафілами, а бутон набуває зимуючої структури.

Фізіологічні реакції рослин складні і в них беруть участь різні гормони. Наприклад, гібрилініни та цитокініни мають контрастну дію до абсцизової кислоти.

Будова

Конструктивно молекула абсцизової кислоти має 15 вуглець, а її формула - C ₁₅ H ₂₀ O ₄ , де вуглець 1 'має оптичну активність.

Це слабка кислота з рКа, близькою до 4,8. Хоча існує кілька хімічних ізомерів цієї молекули, активною формою є S - (+) - ABA, з бічним ланцюгом 2- cis -4-trans. Форма R виявляла активність лише в деяких тестах.

Механізм дії

ABA характеризується тим, що має дуже складний механізм дії, який не розкритий повністю.

Ще не вдалося ідентифікувати рецептор АБА - як і ті, які знайдені для інших гормонів, таких як ауксини або гібереліни. Однак деякі мембранні білки, здається, беруть участь у сигналі про гормони, такі як GCR1, RPK1, серед інших.

Крім того, відома значна кількість інших месенджерів, які беруть участь у передачі сигналу гормону.

Нарешті, було виявлено декілька сигнальних шляхів, такі як PYR / PYL / RCAR рецептори, 2С фосфатази та кінази SnRK2.

Функції та вплив на рослини

Абсцизова кислота була пов'язана з широким спектром необхідних рослинних процесів. Серед основних його функцій можна відзначити розвиток і проростання насіння.

Він також бере участь у реагуванні на екстремальні умови навколишнього середовища, такі як холод, посуха та регіони з високою концентрацією солі. Ми опишемо найбільш відповідні нижче:

Водна стрес

Акцентовано увагу на участі цього гормону за наявності водяного стресу, де підвищення гормону та зміна структури експресії генів є важливими у відповіді рослини.

Коли посуха впливає на рослину, про це можна засвідчити, оскільки листя починають в’янути. У цей момент абсцизова кислота потрапляє до листя і накопичується в них, внаслідок чого вуди закриваються. Це клапаноподібні споруди, які опосередковують газообмін у рослинах.

Абсцизова кислота діє на кальцій: молекулу, здатну виконувати роль другого месенджера. Це спричиняє збільшення відкриття іонних каналів калію, розташованих поза плазматичної мембрани клітин, що складають ущільнення, званих опікунськими клітинами.

Таким чином, відбувається значна втрата води. Це осмотичне явище призводить до втрати тургору рослини, завдяки чому воно виглядає слабким і млявим. Пропонується, щоб ця система працювала як попереджувальний сигнал про посуху.

Окрім стомального закриття, цей процес включає також низку відповідей, які переробляють експресію генів, впливаючи на понад 100 генів.

Насіннєвий сон

Спокій насіння - це адаптивне явище, яке дозволяє рослинам протистояти несприятливим умовам навколишнього середовища, будь то світло, вода, температура тощо. Не проростаючи на цих стадіях, ріст рослини забезпечується в часи, коли навколишнє середовище є більш доброзичливим.

Запобігання проростанню насіння в середині осені або в середині літа (якщо це робиться в ці часи, шанси на виживання дуже низькі) вимагає складного фізіологічного механізму.

Історично вважалося, що цей гормон відіграє вирішальну роль у припиненні проростання в періоди, згубні для росту та розвитку. Було встановлено, що рівень абсцизової кислоти може зрости до 100 разів у процесі дозрівання насіння.

Ці високі рівні зазначеного рослинного гормону гальмують процес проростання, і, в свою чергу, індукують утворення групи білків, які сприяють стійкості до надзвичайної нестачі води.

Проростання насіння: видалення абсцизової кислоти

Для того, щоб насіння проросло і завершило свій життєвий цикл, абсцизова кислота повинна бути видалена або інактивована. Існує кілька способів досягнення цієї мети.

У пустелях, наприклад, абсцизова кислота виводиться через періоди дощу. Інші насіння потребують світлових або температурних стимулів для інактивації гормону.

Подія проростання зумовлена ​​гормональним балансом між абсцизовою кислотою та гіберилінами (іншим широко відомим рослинним гормоном). Відповідно до того, яка речовина переважає в овочі, відбувається проростання чи ні.

Події утисків

Сьогодні є дані, які підтверджують думку про те, що абсцизова кислота не бере участі в спокої бутону, і іронічно, як може здатися, ні в абсорбуванні листя - процес, від якого вона отримала свою назву.

В даний час відомо, що цей гормон безпосередньо не контролює явище абсцису. Висока присутність кислоти відображає її роль у сприянні старіння та реагуванню на стрес, події, що передують гнійнику.

Бурхливе зростання

Абсцизова кислота виконує роль антагоніста (тобто виконує протилежні функції) гормонів росту: ауксинів, цитицинінів, гіберилінів та брасіностероїдів.

Часто ця антагоністична залежність включає множинні зв'язки між абсцизовою кислотою та різними гормонами. Таким чином в рослині оркеструється фізіологічний результат.

Хоча цей гормон вважався інгібітором росту, досі немає конкретних доказів, які б могли повністю підтримати цю гіпотезу.

Як відомо, молоді тканини мають значну кількість абсцизових кислот, а мутантів, дефіцитних цього гормону, є карликами: головним чином завдяки їх здатності зменшувати потовиділення та через перебільшене виробництво етилену.

Серцеві ритми

Визначено, що в рослинах спостерігаються щоденні коливання кількості абсцизової кислоти. З цієї причини передбачається, що гормон може діяти як сигнальна молекула, дозволяючи рослині передбачити коливання світла, температури та кількості води.

Потенційне використання

Як ми вже згадували, шлях синтезу абсцизової кислоти сильно пов'язаний з водним навантаженням.

З цієї причини цей шлях і вся ланцюг, що беруть участь у регуляції експресії генів, і ферменти, які беруть участь у цих реакціях, становлять потенційну ціль для генерування генетичної інженерії варіантів, які успішно переносять високі концентрації солі та періоди дефіцит води.

Список літератури

1. Кемпбелл, штат НС (2001). Біологія: Поняття та стосунки. Пірсон освіта.
2. Finkelstein, R. (2013). Синтез і реакція абсцизової кислоти. Книга Арабідопсис / Американське товариство біологічних рослин, 11.
3. Гумес Каденас, А. (2006). Фітогормони, обмін речовин і спосіб дії, Ауреліо Гомес Каденас, Пілар Гарсія Агустін редактор. Наук.
4. Гіммельбах, А. (1998). Сигналізація абсцизової кислоти для регулювання росту рослин. Філософські трансакції Лондонського королівського товариства Б: Біологічні науки, 353 (1374), 1439-1444.
5. Намбара, Е., і Маріон-Опитування, А. (2005). Біосинтез абсцизової кислоти та катаболізм. Ану. Преподобний рослинний біол., 56, 165-185.
6. Ворон, PHE, Рей, Ф. і Ейхорн, SE Біологія рослин. Редакційна реверте.