Λειτουργίες Auxinas, μηχανισμός δράσης, τύποι, επιδράσεις στα φυτά, εφαρμογές



Το auxinas Πρόκειται για μια ομάδα φυτικών ορμονών που λειτουργούν ως ρυθμιστές της ανάπτυξης και της ανάπτυξης των φυτών. Η λειτουργία του σχετίζεται με τους παράγοντες που διεγείρουν την ανάπτυξη των φυτών, συγκεκριμένα την κυτταρική διαίρεση και την επιμήκυνση.

Αυτές οι φυτοορμόνες βρίσκονται σε όλο το φυτικό βασίλειο, από βακτήρια, φύκια και μύκητες, σε ανώτερα φυτά. Από τις αυξίνες φυσικής προέλευσης, το ινδολοξικό οξύ (ΙΑΑ) είναι το πιο κοινό και προέρχεται από το αμινοξύ L-τρυπτοφάνη.

Η παρουσία των ρυθμιστών ανάπτυξης ανακαλύφθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα από τον F. W. Went. Μέσω δοκιμών με σπορόφυτα βρώμης δημιουργήθηκε η δυνατότητα ύπαρξης ουσιών που ρυθμίζουν την ανάπτυξη φυτών.

Αν και βρίσκονται στους περισσότερους ιστούς των φυτών, η υψηλότερη συγκέντρωση περιορίζεται σε ενεργά αναπτυσσόμενους ιστούς. Η σύνθεση των αυξινών εμφανίζεται γενικά στα κορυφαία μερίσματα, στα τρυφερά φύλλα και στην ανάπτυξη φρούτων.

Τα κορυφαία μεριστάμια του στελέχους είναι οι περιοχές όπου συντίθεται η ΑΙΑ, διανέμοντας διαφορικά στη βάση του στελέχους. Στα φύλλα, η ποσότητα της αυξίνης εξαρτάται από την ηλικία του ιστού, μειώνοντας τη συγκέντρωση με την ωρίμανση των φύλλων.

Ως ρυθμιστές ανάπτυξης χρησιμοποιούνται ευρέως από τους αγρότες για να επιταχύνουν την ανάπτυξη ή να προωθήσουν την ριζοβολία. Επί του παρόντος υπάρχουν πολλά εμπορικά προϊόντα με ειδικές λειτουργίες ανάλογα με τις φυσιολογικές και μορφολογικές ανάγκες κάθε καλλιέργειας.

Ευρετήριο

  • 1 Δομή
  • 2 Λειτουργία
  • 3 Μηχανισμός δράσης
  • 4 Τύποι
  • 5 Επιδράσεις στα φυτά
    • 5.1 Επιμήκυνση κυψελών
    • 5.2 Αψική κυριαρχία
  • 6 Φυσιολογικές επιδράσεις
    • 6.1 Τροπισμός
    • 6.2 Αποκόλληση και γήρανση
    • 6.3 Ανάπτυξη φρούτων
    • 6.4 Διαίρεση και κυτταρική διαφοροποίηση
  • 7 Εφαρμογές
  • 8 Αναφορές

Δομή

Οι αυξίνες αποτελούνται από έναν δακτύλιο ινδόλης προερχόμενο από φαινόλη και αρωματικούς δακτυλίους με διπλούς συζευγμένους δεσμούς. Στην πραγματικότητα, έχουν μια δικυκλική δομή που σχηματίζεται από ένα πυρόλη 5 άνθρακα και ένα βενζόλιο 6 ατόμων άνθρακα.

Η οργανική ένωση ινδολίου είναι ένα αρωματικό μόριο με υψηλό βαθμό πτητικότητας. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά τη συγκέντρωση των αυξινών στα φυτά εξαρτημένη από τα κατάλοιπα που συνδέονται με τον διπλό δακτύλιο.

Λειτουργία

Ουσιαστικά οι αυξίνες διεγείρουν την κυτταρική διαίρεση και την επιμήκυνση και συνεπώς την ανάπτυξη των ιστών. Στην πραγματικότητα, αυτές οι φυτορμόνες παρεμβαίνουν σε διάφορες διαδικασίες ανάπτυξης φυτών, συχνά αλληλεπιδρώντας με άλλες ορμόνες.

  • Προκαλεί κυτταρική επιμήκυνση με αύξηση της πλαστικότητας ενός κυτταρικού τοιχώματος.
  • Προκαλούν την ανάπτυξη της μερισταματικής κορυφής, των κολεόπλαστων και του στελέχους.
  • Περιορίστε την ανάπτυξη της κύριας ή περιστρεφόμενης ρίζας, ενθαρρύνοντας το σχηματισμό δευτερευουσών και τυχαίων ριζών.
  • Προωθήστε την αγγειακή διαφοροποίηση.
  • Ενθαρρύνετε την κορυφαία κυριαρχία.
  • Ρύθμιση του γεωτροπισμού: φωτοτροπισμός, βαρυττροπισμός και τιγκλοτροπισμός μέσω πλευρικής ανακατανομής των αυξίνων.
  • Αναστέλλουν την αποκοπή φυτικών οργάνων, όπως φύλλα, λουλούδια και φρούτα.
  • Ενθαρρύνετε την ανάπτυξη της χλωρίδας.
  • Ευνοούν τη ρύθμιση της ανάπτυξης των φρούτων.

Μηχανισμός δράσης

Οι Auxins έχουν την ιδιότητα να αυξάνουν την πλαστικότητα του κυτταρικού τοιχώματος για να ξεκινήσει η διαδικασία επιμήκυνσης. Όταν το κυτταρικό τοίχωμα μαλακώνει, το κύτταρο διογκώνεται και διευρύνεται λόγω πίεσης κούρασης.

Από αυτή την άποψη, τα μερισταματικά κύτταρα απορροφούν μεγάλες ποσότητες νερού, που επηρεάζουν την ανάπτυξη των κορυφαίων ιστών. Η διαδικασία αυτή καθορίζεται από ένα φαινόμενο που ονομάζεται "ανάπτυξη σε όξινο περιβάλλον", γεγονός που εξηγεί τη δραστηριότητα των αυξινών.

Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν οι πολυσακχαρίτες και οι πηκτίνες που αποτελούν το κυτταρικό τοίχωμα μαλακώνουν λόγω της οξίνισης του μέσου. Η κυτταρίνη, η ημικυτταρίνη και η πηκτίνη χάνουν την ακαμψία τους, πράγμα που διευκολύνει την είσοδο νερού στο κελί.

Η λειτουργία των αυξινών σε αυτή τη διαδικασία είναι να προκαλέσει την ανταλλαγή ιόντων υδρογόνου (Η+) προς το τοίχωμα του κυττάρου. Οι μηχανισμοί που εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία είναι η ενεργοποίηση των αντλιών H-ATPase και η σύνθεση των νέων H-ATPases..

  • Ενεργοποίηση των αντλιών H-ATPase: Οι αυξίνες παρεμβαίνουν άμεσα στην άντληση πρωτονίων του ενζύμου, με την παρέμβαση του ΑΤΡ.
  • Σύνθεση νέων Η-ΑΤΡάσεων: Οι Auxins έχουν την ικανότητα να συνθέτουν αντλίες πρωτονίων στο κυτταρικό τοίχωμα, προωθώντας το ARMm που δρα στο ενδοπλασματικό δίκτυο και τη συσκευή Golgi για να αυξήσει τη δραστικότητα πρωτονίων του κυτταρικού τοιχώματος.

Με την αύξηση των ιόντων υδρογόνου (Η+) το κυτταρικό τοίχωμα οξινίζεται, ενεργοποιώντας τις πρωτεΐνες "εκτασίνης" που εμπλέκονται στην κυτταρική ανάπτυξη. Οι επεκτάσεις λειτουργούν αποτελεσματικά σε εύρος τιμών pH μεταξύ 4,5 και 5,5.

Πράγματι, τα πολυσακχαρίδια και τα μικροϊνίδια κυτταρίνης χάνουν την ακαμψία εξαιτίας της θραύσης των δεσμών υδρογόνου που τους συνενώνουν. Ως αποτέλεσμα, το κύτταρο απορροφά το νερό και επεκτείνεται σε μέγεθος, εκδηλώνοντας το φαινόμενο της "ανάπτυξης σε όξινο μέσο".

Τύποι

  • ΑΙΑ ή ινδολοξικό οξύ: Φυτοθρόνη φυσικής προέλευσης, είναι η ορμόνη που βρίσκεται σε μεγαλύτερες ποσότητες στους ιστούς του φυτού. Συντίθεται στο επίπεδο των νεαρών ιστών, στα φύλλα, στα μερίσματα και στους ακραίους οφθαλμούς.
  • AIB ή ινδόλο βουτυρικό οξύ: φυτοορμόνη φυσικής προέλευσης ευρέως φάσματος. Συμβάλλει στην ανάπτυξη ριζών στα λαχανικά και τα καλλωπιστικά φυτά, ενώ η χρήση του επιτρέπει την απόκτηση μεγαλύτερων καρπών.
  • ANA ή ναφθαλινοξικό οξύ: συνθετική φυτική ορμόνη που χρησιμοποιείται ευρέως στη γεωργία. Χρησιμοποιείται για την πρόκληση της αύξησης των τυχαίων ριζών στα μοσχεύματα, τη μείωση της πτώσης των καρπών και την τόνωση της ανθοφορίας.
  • 2,4-D ή διχλωροφαινοξυοξικό οξύ: προϊόν συνθετικής ορμονικής προέλευσης που χρησιμοποιείται ως συστηματικό ζιζανιοκτόνο. Χρησιμοποιείται κυρίως για τον έλεγχο των πλατύφυλλων ζιζανίων.
  • 2,4,5-Τ ή 2,4,5-τριχλωροφαινοξυοξικό οξύ: φυτορμόνη συνθετικής προέλευσης που χρησιμοποιείται ως παρασιτοκτόνο. Σήμερα η χρήση του περιορίζεται λόγω των θανατηφόρων επιπτώσεών του στο περιβάλλον, τα φυτά, τα ζώα και τον άνθρωπο.

Επιδράσεις στα φυτά

Οι αυξίνες επάγουν διαφορετικές μορφολογικές και φυσιολογικές αλλαγές, κυρίως την κυτταρική επιμήκυνση που προάγει την επιμήκυνση των στελεχών και των ριζών. Ομοίως, παρεμβαίνει στην κορυφαία κυριαρχία, τον τροπισμό, την αποκοπή και την γήρανση των φύλλων και των λουλουδιών, την ανάπτυξη φρούτων και την διαφοροποίηση των κυττάρων.

Επιμήκυνση κυττάρου

Τα φυτά αναπτύσσονται μέσω δύο διαδοχικών διεργασιών, κυτταρικής διαίρεσης και επιμήκυνσης. Η κυτταρική διαίρεση επιτρέπει την αύξηση του αριθμού των κυττάρων και μέσω της επιμήκυνσης των κυττάρων αυξάνεται το μέγεθος του φυτού.

Οι βοημίνες παρεμβαίνουν στην οξύνιση του κυτταρικού τοιχώματος μέσω της ενεργοποίησης των ΑΤΡασών. Με τον τρόπο αυτό η απορρόφηση του νερού και των διαλυτών αυξάνεται, οι εκτασίνες ενεργοποιούνται και γίνεται επιμήκυνση των κυττάρων.

Αψική κυριαρχία

Η κορυφαία κυριαρχία είναι το φαινόμενο της συσχέτισης στο οποίο ο κύριος μπουμπούκι αναπτύσσεται εις βάρος των πλευρικών οφθαλμών. Η δραστικότητα των αυξινών στην κορυφαία ανάπτυξη πρέπει να συνοδεύεται από την παρουσία της φυτοορμόνης κυτοκίνης.

Πράγματι, στην βλαστική κορυφή συντίθεται αυξίνες που στη συνέχεια προσελκύουν κυτοκίνες συντιθέμενες στις ρίζες προς την κορυφή. Όταν επιτυγχάνεται η βέλτιστη συγκέντρωση μεταξύ των αυξίνες / κυτοκίνης, παρατηρείται κυτταρική διαίρεση και διαφοροποίηση και αργότερα επιμήκυνση του κορυφαίου μεριστεμ

Φυσιολογικές επιδράσεις

Τροπισμός

Ο τροπισμός είναι η κατευθυνόμενη ανάπτυξη στελεχών, κλάδων και ριζών ως απάντηση σε ένα ερέθισμα από το περιβάλλον. Στην πραγματικότητα, αυτά τα ερεθίσματα σχετίζονται με το φως, τη βαρύτητα, την υγρασία, τον άνεμο, μια εξωτερική επαφή ή μια χημική απόκριση.

Ο φωτοτροπισμός μετριάζεται από τις αυξίνες, καθώς το φως αναστέλλει τη σύνθεση του σε κυτταρικό επίπεδο. Με αυτόν τον τρόπο η σκιασμένη πλευρά του στελέχους μεγαλώνει περισσότερο και η φωτιζόμενη περιοχή περιορίζει την αυξανόμενη καμπύλη του προς το φως.

Αποκοπή και γήρανση

Η αποκοπή είναι η πτώση των φύλλων, των λουλουδιών και των καρπών εξαιτίας εξωτερικών παραγόντων, προκαλώντας την γήρανση των οργάνων. Η διαδικασία αυτή επιταχύνεται με τη συσσώρευση αιθυλενίου μεταξύ του στελέχους και του μίσχου, σχηματίζοντας ζώνη διαχωρισμού που προκαλεί αποκόλληση.

Η συνεχής κίνηση των αυξίνων εμποδίζει την αποκοπή των οργάνων, καθυστερώντας την πτώση των φύλλων, των λουλουδιών και των ανώριμων φρούτων. Η επίδρασή του στοχεύει στον έλεγχο της δράσης του αιθυλενίου, που είναι ο κύριος υποστηρικτής της ζώνης διαχωρισμού.

Ανάπτυξη των καρπών

Οι αυξίνες συντίθενται στη γύρη, στο ενδοσπέρμιο και στο έμβρυο των σπόρων. Μετά την επικονίαση, λαμβάνει χώρα ο σχηματισμός του ωαρίου και η επακόλουθη φύτευση φρούτων, όπου οι αυξίνες παρεμβαίνουν ως στοιχείο υποκινητή.

Κατά την ανάπτυξη του φρούτου, το ενδοσπέρμιο παρέχει τις αυξίνες που χρειάζονται για το πρώτο στάδιο ανάπτυξης. Στη συνέχεια το έμβρυο παρέχει τις αυξίνες που απαιτούνται για τα επόμενα στάδια της ανάπτυξης φρούτων.

Διαίρεση και κυτταρική διαφοροποίηση

Επιστημονικές ενδείξεις έδειξαν ότι οι αυξίνες ρυθμίζουν την κυτταρική διαίρεση στο κάμπιου όπου εμφανίζεται διαφοροποίηση των αγγειακών ιστών.

Στην πραγματικότητα, τα στοιχεία δείχνουν ότι όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα της αυξίνης (AIA), τόσο πιο αγώγιμος ιστός σχηματίζεται, ειδικά το ξυλόμι..

Εφαρμογές

Σε εμπορικό επίπεδο, οι αυξίνες χρησιμοποιούνται ως ρυθμιστές ανάπτυξης, τόσο στον τομέα όσο και στις βιοτεχνολογικές δοκιμές. Χρησιμοποιείται σε χαμηλές συγκεντρώσεις, αλλάζει την κανονική ανάπτυξη των φυτών, αυξάνει την παραγωγικότητα, την ποιότητα των καλλιεργειών και τη συγκομιδή.

Ελεγχόμενες εφαρμογές κατά τη στιγμή της δημιουργίας μιας καλλιέργειας ευνοώντας την κυτταρική ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό κύριων και τυχαίων ριζών. Επιπλέον, ωφελούν την ανθοφορία και την ανάπτυξη των καρπών, αποτρέποντας την πτώση των φύλλων, των λουλουδιών και των καρπών.

Στο πειραματικό επίπεδο, αυξίνες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή φρούτων είναι σπόροι, πιάστε τα φρούτα μέχρι την ωρίμανση ή ως ζιζανιοκτόνα. Στο βιοϊατρικό επίπεδο έχουν χρησιμοποιηθεί στον επαναπρογραμματισμό των σωματικών κυττάρων στα βλαστοκύτταρα.

Αναφορές

  1. Garay-Arroyo, Α., De Paz Sánchez, Μ., García-Ponce, Β., Álvarez-Buylla, Ε. R. & Gutiérrez, C. (2014). Η Ομοιοστασία των Auxins και η σημασία της στην ανάπτυξη του Arabidopsis Thaliana. Journal of Biochemical Education, 33 (1), 13-22.
  2. Gómez Cadenas Aurelio και García Agustín Pilar (2006) Φυτοθρόνες: μεταβολισμός και τρόπος δράσης. Castelló de la Plana: Εκδόσεις του Πανεπιστημίου Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
  3. Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Ορμόνες και ρυθμιστές ανάπτυξης: αυξίνες, γιβερελίνες και κυτοκινίνες. Squeo, F, Α. & Cardemil, L. (eds.). Plant Physiology, 1-28.
  4. Μαρμάση Μαρία Αντωνία (2007) Φυτικές Ορμόνες. Υπερκείμενα της Περιοχής Βιολογίας. Διατίθεται στη διεύθυνση: biologia.edu.ar
  5. Taiz, L., & Zeiger, Ε. (2007). Φυσιολογία φυτών (τόμος 10). Πανεπιστήμιο Jaume Ι.