Auxins: وظائف ، وآلية العمل ، وأنواع ، والآثار على النباتات والتطبيقات
Auxins هي مجموعة من الهرمونات النباتية التي تعمل كمنظم لنمو وتطور النباتات. ترتبط وظيفتها بالعوامل التي تحفز نمو النبات ، وتحديدا انقسام الخلايا واستطالة.
تم العثور على هذه الهرمونات النباتية في جميع أنحاء المملكة النباتية ، من البكتيريا والطحالب والفطريات ، إلى النباتات العليا. من الأحماض ذات الأصل الطبيعي ، حمض الإندوليتيك (IAA) هو الأكثر شيوعًا وهو مشتق من الأحماض الأمينية L - التربتوفان.
تم اكتشاف وجود منظمات النمو في بداية القرن العشرين بواسطة FW Went. من خلال التجارب على شتلات الشوفان أثبتت إمكانية وجود مواد تنظم النمو في النباتات.
على الرغم من وجودها في معظم الأنسجة النباتية ، إلا أن التركيز الأعلى يقتصر على الأنسجة النشطة النمو. يحدث تخليق auxins بشكل عام في meristems القمي وأوراق العطاء والفواكه النامية.
إن الأجزاء الأساسية للقمة هي المناطق التي يتم فيها تصنيع AIA ، وتوزع بشكل تفاضلي على قاعدة الساق. في الأوراق ، تعتمد كمية الأوكسين على عمر الأنسجة ، مما يقلل التركيز بنضوج الأوراق.
كمنظمين للنمو ، يستخدمهما المزارعون على نطاق واسع لتسريع وتيرة النمو أو الترويج له. يوجد حاليًا العديد من المنتجات التجارية التي لها وظائف محددة حسب الاحتياجات الفسيولوجية والمورفولوجية لكل محصول.
هيكل
تتكون الأوكسينات من حلقة الإندول المشتقة من الفينول ، والحلقات العطرية ذات الروابط المزدوجة. في الواقع ، لديهم هيكل كمفينات يتكون من 5 بيرول كربون و 6 كربون بنزين.
مركب الإندول العضوي هو جزيء عطري ذو درجة عالية من التقلب. هذه الخاصية تجعل تركيز الأكسينات في النباتات يعتمد على البقايا المقترنة بالحلقة المزدوجة.
وظيفة
الأساسيات تحفز انقسام الخلايا واستطالة ، وبالتالي نمو الأنسجة. في الواقع ، تتداخل هذه الهرمونات النباتية في عمليات تطوير النبات المختلفة ، وغالبًا ما تتفاعل مع الهرمونات الأخرى.
- أنها تحفز استطالة الخلوية عن طريق زيادة اللدونة لجدار الخلية.
- أنها تسبب نمو قمة meristematic ، coleoptiles والساق.
- تقييد نمو الجذر الرئيسي أو المحوري ، وحفز تشكيل جذور الثانوية والمغامرة.
- أنها تعزز التمايز الأوعية الدموية.
- تحفيز الهيمنة القمي.
- تنظيم geotropism: phototropism ، الجاذبية و tigmotropism من خلال إعادة التوزيع الجانبي للأكسينات.
- أنها تؤخر قطع الأعضاء النباتية مثل الأوراق والزهور والفواكه.
- تحفيز التنمية الأزهار.
- انهم يفضلون تنظيم التنمية الفاكهة.
آلية العمل
الأكسينات لديها خاصية زيادة اللدونة في جدار الخلية لبدء عملية الاستطالة. عندما يلين جدار الخلية ، تتضخم الخلية وتتوسع بسبب ضغط التورم.
في هذا الصدد ، تمتص الخلايا البطيئة كميات كبيرة من الماء ، مما يؤثر على نمو الأنسجة القميية. يتم تحديد هذه العملية من خلال ظاهرة تسمى "النمو في الوسط الحمضي" ، والتي تفسر نشاط الأكسينات.
تحدث هذه الظاهرة عندما تنخفض السكريات والبكتينات التي تشكل جدار الخلية بسبب تحمض الوسط. السليلوز ، الهيمسيلولوز والبكتين يفقدون صلابتهم مما يسهل دخول الماء إلى الخلية.
وظيفة auxins في هذه العملية هي للحث على تبادل أيونات الهيدروجين (H +) نحو جدار الخلية. الآليات التي تتدخل في هذه العملية هي تفعيل مضخات H-ATPase وتوليف H-ATPases جديدة.
- تنشيط المضخات H-ATPase: تتدخل الأوكسينات مباشرة في ضخ بروتونات الإنزيم ، مع تدخل ATP.
- تخليق H- ATPases الجديد: الأكسينات لديها القدرة على تجميع مضخات البروتون في جدار الخلية ، وتعزيز ARMm التي تعمل على الشبكة الإندوبلازمية وجهاز Golgi لزيادة نشاط بروتون جدار الخلية.
مع زيادة أيونات الهيدروجين (H +) ، يصبح جدار الخلية حمضيًا ، وينشط بروتينات "expansin" المشاركة في نمو الخلية. تعمل expansins بكفاءة في درجة الحموضة بين 4.5 و 5.5.
في الواقع ، يفقد السكريات والميكروفيل السليلوز الصلابة بسبب كسر روابط الهيدروجين التي تندمج بها. نتيجة لذلك ، تمتص الخلية الماء وتتوسع في الحجم ، مما يظهر ظاهرة "النمو في وسط الحمض".
نوع
- AIA أو حمض indoleacetic: الهرمونات النباتية ذات الأصل الطبيعي ، هو الهرمون الموجود بكميات أكبر في أنسجة النبات. يتم تصنيعه على مستوى الأنسجة الفتية ، في الأوراق ، والريستيمات والبراعم الطرفية.
- AIB أو حمض البوتريك الإندولي : الهرمونات النباتية ذات الأصل الطبيعي للطيف العريض. إنه يساهم مع تطور الجذور في الخضروات ونباتات الزينة ، وبالمثل يسمح استخدامه بالحصول على ثمار أكبر.
- ANA أو Naphthaleneacetic Acid: الهرمونات النباتية ذات الأصل الصناعي المستخدمة على نطاق واسع في الزراعة. يتم استخدامه للحث على نمو الجذور المغامرة في القطع ، وتقليل سقوط الفواكه وتحفيز الإزهار.
- 2-4-D أو حمض ثنائي كلوروفينوكسي أسيتيك: منتج من أصل هرموني اصطناعي يستخدم كمبيد عشبي منتظم. وهي تستخدم أساسا للسيطرة على الحشائش عريضة الأوراق.
- 2،4،5-T أو 2 ، 4 ، 5- حمض التريكلوروفينوكسي أسيتيك: هرمون نباتي من أصل اصطناعي يستخدم كمبيد للآفات. يتم حصر استخدامه حاليًا بسبب آثاره المميتة على البيئة والنباتات والحيوانات والإنسان.
الآثار على النباتات
تحفز الأكسينات تغيرات مورفولوجية وفسيولوجية مختلفة ، ولا سيما الاستطالة الخلوية التي تعزز إطالة السيقان والجذور. وبالمثل ، فإنه يتدخل في هيمنة القمي ، الاستوائية ، abscission وشيخوخة الأوراق والزهور ، وتنمية الفاكهة والتمايز الخلوي.
استطالة الخلية
تنمو النباتات من خلال عمليتين متتاليتين ، تقسيم الخلايا والاستطالة. يسمح تقسيم الخلايا بزيادة عدد الخلايا ، ومن خلال استطالة الخلية ينمو النبات في الحجم.
تتدخل الأكسينات في تحميض جدار الخلية من خلال تفعيل ATPases. وبهذه الطريقة يزداد امتصاص الماء والمواد المذابة ، ويتم تنشيط الامتدادات ويحدث استطالة الخلية.
هيمنة القمية
هيمنة القمي هي ظاهرة الارتباط التي ينمو فيها البرعم الرئيسي على حساب البراعم الجانبية. يجب أن يترافق نشاط الأوكسينات على نمو القمي مع وجود السيتوكين النباتي.
في الواقع ، يحدث تخليق للأوكسينات في قمة الخضرة مما يجذب السيتوكينات التي يتم تصنيعها في الجذور نحو القمة. عندما يتم الوصول إلى التركيز الأمثل بين auxins / cytokine ، يحدث انقسام الخلايا وتمايزها ، وإطالة في وقت لاحق من meristem القمي
الآثار الفسيولوجية
مع الأجسام
Tropism هو النمو الاتجاهي للسيقان والفروع والجذور استجابة لحافز من البيئة. في الواقع ، ترتبط هذه المحفزات بالضوء والجاذبية والرطوبة والرياح والتلامس الخارجي أو الاستجابة الكيميائية.
يتم التحكم في الضوئية بواسطة auxins ، لأن الضوء يحول دون تخليقه على المستوى الخلوي. وبهذه الطريقة ينمو الجانب المظلل من الجذع وتحد المنطقة المضيئة من تقويسها المتزايد نحو الضوء.
الفسخ والشيخوخة
الانقطاع هو سقوط الأوراق والزهور والفواكه بسبب عوامل خارجية ، مما تسبب في شيخوخة الأعضاء. يتم تسريع هذه العملية من خلال تراكم الإيثيلين بين الساق والبويولة ، مما يشكل منطقة انحراف تحفز الانفصال.
تمنع الحركة المستمرة للأوكسينات انقطاع الأعضاء ، مما يؤخر سقوط الأوراق والأزهار والفواكه غير الناضجة. يهدف تأثيره إلى التحكم في عمل الإيثيلين ، وهو المروج الرئيسي لمنطقة الإبعاد.
تطور الثمار
يتم تصنيع الأوكسينات في حبوب اللقاح ، السويداء وفي جنين البذور. بعد التلقيح ، يحدث تكوين البويضة والإعداد اللاحق للثمرة ، حيث يتدخل الأوكسينات كعنصر مروج.
أثناء تطوير الثمرة ، يوفر الإندوسبيرم الأوكسينات اللازمة للمرحلة الأولى من النمو. بعد ذلك يوفر الجنين الأوكسينات اللازمة للمراحل اللاحقة من نمو الفاكهة.
الانقسام والتمايز الخلوي
أظهرت الدلائل العلمية أن الأوكسينات تنظم انقسام الخلايا في الكامبيوم حيث يحدث تمايز في الأنسجة الوعائية.
في الواقع ، تشير الأدلة إلى أنه كلما زادت كمية الأكسين (AIA) ، زادت كمية الأنسجة الموصلة ، وخاصة النسيج الخشبي ،.
تطبيقات
على المستوى التجاري ، يتم استخدام أوكسينات كمنظمين للنمو ، سواء في الميدان أو في تجارب التكنولوجيا الحيوية. المستخدمة في تركيزات منخفضة تعديل التطور الطبيعي للنباتات ، وزيادة الإنتاجية وجودة المحاصيل والحصاد.
التطبيقات الخاضعة للرقابة في وقت إنشاء محصول صالح نمو الخلايا وانتشار الجذور الرئيسية والمغامرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تستفيد من ازدهار وتطور الفواكه ، مما يمنع سقوط الأوراق والأزهار والفواكه.
على المستوى التجريبي ، تستخدم الأوكسينات لإنتاج الثمار ، وهي البذور ، وفهم الثمار حتى النضج أو كمبيدات الأعشاب. على المستوى الطبي الحيوي ، تم استخدامها في إعادة برمجة الخلايا الجسدية في الخلايا الجذعية.
