Функции ауксина, механизм действия, виды, воздействие на растения, применение



ауксин Они представляют собой группу растительных гормонов, которые действуют как регуляторы роста и развития растений. Его функция связана с факторами, стимулирующими рост растений, а именно с делением и удлинением клеток..

Эти фитогормоны встречаются по всему растительному царству, от бактерий, водорослей и грибов до высших растений. Из ауксинов природного происхождения индолуксусная кислота (IAA) является наиболее распространенной и происходит из аминокислоты L-триптофан.

Наличие регуляторов роста было обнаружено в начале 20-го века Ф. В. Вентом. Посредством испытаний с проростками овса установлена ​​возможность существования веществ, регулирующих рост растений.

Хотя они расположены в большинстве растительных тканей, самая высокая концентрация ограничена активно растущими тканями. Синтез ауксинов происходит в основном в апикальных меристемах, нежных листьях и развивающихся плодах..

Апикальные меристемы стебля - это области, где синтезируется AIA, дифференцируясь по разным основаниям стебля. В листьях количество ауксина зависит от возраста ткани, уменьшая концентрацию по мере созревания листьев..

В качестве регуляторов роста они широко используются фермерами для ускорения роста или стимулирования укоренения. В настоящее время существует несколько коммерческих продуктов со специфическими функциями в зависимости от физиологических и морфологических потребностей каждой культуры..

индекс

  • 1 структура
  • 2 Функция
  • 3 Механизм действия
  • 4 Типа
  • 5 Воздействие на растения
    • 5.1 Удлинение клеток
    • 5.2 Апикальное доминирование
  • 6 Физиологические эффекты
    • 6.1 Тропизм
    • 6.2. Опустошение и старение.
    • 6.3 Развитие фруктов
    • 6.4 Деление и клеточная дифференциация
  • 7 приложений
  • 8 ссылок

структура

Ауксины состоят из индольного кольца, полученного из фенола, и ароматических колец с двойными сопряженными связями. Фактически, они имеют бициклическую структуру, образованную 5-углеродным пирролом и 6-углеродным бензолом..

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

функция

По существу, ауксины стимулируют деление и удлинение клеток и, следовательно, рост тканей. На самом деле эти фитогормоны вмешиваются в различные процессы развития растений, часто взаимодействуя с другими гормонами..

  • Стимуляция клеточного удлинения путем повышения пластичности клеточной стенки.
  • Они вызывают рост меристематической вершины, жесткокрылых и стебля..
  • Ограничить рост основного или поворотного корня, стимулируя формирование вторичных и случайных корней.
  • Содействовать сосудистой дифференцировке.
  • Мотивировать апикальное доминирование.
  • Регуляция геотропизма: фототропизм, гравитропизм и тигмотропизм через боковое перераспределение ауксинов.
  • Они задерживают опадание органов растений, таких как листья, цветы и плоды.
  • Мотивировать развитие цветов.
  • Они поддерживают регулирование развития фруктов.

Механизм действия

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

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 вследствие подкисления среды. Целлюлоза, гемицеллюлоза и пектин теряют свою жесткость, что облегчает попадание воды в клетку.

Функция ауксинов в этом процессе заключается в том, чтобы вызвать обмен ионов водорода (H+) к клеточной стенке. Механизмы, вовлеченные в этот процесс, включают активацию насосов H-ATPase и синтез новых H-ATPases..

  • Активация насосов H-ATPase: Ауксины вмешиваются непосредственно в накачку протонов фермента, с вмешательством АТФ.
  • Синтез новых H-АТФаз: Ауксины обладают способностью синтезировать протонные насосы в клеточной стенке, способствуя ARMm, который действует на эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи для увеличения протонной активности клеточной стенки.

Увеличивая ионы водорода (H+) клеточная стенка подкисляется, активируя «экспансиновые» белки, участвующие в росте клеток. Expansins эффективно работают в диапазоне рН от 4,5 до 5,5.

Действительно, полисахариды и целлюлозные микрофибриллы теряют жесткость из-за разрыва водородных связей, которые их сливают. В результате клетка поглощает воду и расширяется в размерах, проявляя явление «роста в кислой среде»..

тип

  • AIA или индолуксусная кислота: Фитогормон природного происхождения - это гормон, который в больших количествах содержится в тканях растения. Синтезируется на уровне молодых тканей, в листьях, меристемах и терминальных почках..
  • AIB или индол масляная кислота: фитогормон широкого спектра естественного происхождения. Способствует развитию корней у овощей и декоративных растений, также его использование позволяет получать более крупные плоды.
  • АНА или нафталинуксусная кислота: Синтетический растительный гормон широко используется в сельском хозяйстве. Используется для стимулирования роста случайных корней у черенков, уменьшения выпадения плодов и стимулирования цветения..
  • 2,4-D или дихлорфеноксиуксусная кислота: Продукт синтетического гормонального происхождения, используемый в качестве системного гербицида. В основном используется для борьбы с широколиственными сорняками.
  • 2,4,5-Т или 2,4,4-трихлорфеноксиуксусная кислота: фитогормон синтетического происхождения используется в качестве пестицида. В настоящее время его использование ограничено из-за его летального воздействия на окружающую среду, растения, животных и человека.

Влияние на растения

Ауксины вызывают различные морфологические и физиологические изменения, главным образом, клеточное удлинение, которое способствует удлинению стеблей и корней. Кроме того, он вмешивается в верхушечное доминирование, тропизм, опадение и старение листьев и цветов, развитие плодов и дифференцировку клеток..

Удлинение клетки

Растения растут через два последовательных процесса, деление клеток и удлинение. Деление клеток позволяет увеличить количество клеток, и благодаря удлинению клеток растение увеличивается в размерах.

Ауксины вмешиваются в подкисление клеточной стенки посредством активации АТФаз. Таким образом увеличивается поглощение воды и растворенных веществ, активируются экспансины и происходит удлинение клеток..

Апикальное доминирование

Апикальное доминирование - это явление корреляции, при котором основной зачаток растет в ущерб боковым зачаткам. Активность ауксина на апикальном росте должна сопровождаться присутствием цитокина фитогормона.

Действительно, в вегетативной вершине происходит синтез ауксинов, которые впоследствии привлекают синтезированные в корнях цитокины к вершине. Когда достигается оптимальная концентрация между ауксинами / цитокинами, происходит деление и дифференцировка клеток, а затем удлинение апикальной меристемы

Физиологические эффекты

тропизм

Тропизм - это направленный рост стеблей, ветвей и корней в ответ на воздействие окружающей среды. Фактически, эти раздражители связаны со светом, гравитацией, влажностью, ветром, внешним контактом или химическим ответом..

Фототропизм сдерживается ауксинами, поскольку свет ингибирует его синтез на клеточном уровне. Таким образом, затененная сторона стебля растет больше, а освещаемая область ограничивает его растущий изгиб к свету.

Абсцесс и старение

Упущение - падение листьев, цветов и плодов из-за внешних факторов, вызывающих старение органов. Этот процесс ускоряется путем накопления этилена между стволом и черешком, образуя зону отторжения, которая вызывает отслоение.

Непрерывное движение ауксинов предотвращает отторжение органов, задерживая падение листьев, цветов и незрелых плодов. Его действие направлено на контроль действия этилена, который является основным промотором зоны абсциссы..

Развитие фруктов

Ауксины синтезируются в пыльце, эндосперме и в зародыше семян. После опыления происходит формирование яйцеклетки и последующее отстаивание плодов, когда ауксины выступают в роли промоторного элемента..

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

Деление и клеточная дифференциация

Научные данные показали, что ауксины регулируют деление клеток в камбии, где происходит дифференцировка сосудистых тканей..

Фактически, данные показывают, что чем больше количество ауксина (AIA), тем больше проводящих тканей, особенно ксилемы..

приложений

На коммерческом уровне ауксины используются в качестве регуляторов роста, как в полевых условиях, так и в биотехнологических исследованиях. Используемые в низких концентрациях изменяют нормальное развитие растений, повышая урожайность, качество урожая и урожай.

Контролируемые применения во время создания урожая способствуют росту клеток и размножению основных и случайных корней. Кроме того, они способствуют цветению и развитию плодов, предотвращая падение листьев, цветов и плодов..

На экспериментальном уровне ауксины используются для производства плодов, семян, захвата плодов до созревания или в качестве гербицидов. На биомедицинском уровне они используются для перепрограммирования соматических клеток в стволовых клетках..

ссылки

  1. Garay-Arroyo, A., де ла Пас Санчес, M., Гарсия-Понсе, B., Альварес-Буйя, E.R. & Gutiérrez, C. (2014). Гомеостаз ауксинов и его значение в развитии Arabidopsis Thaliana. Журнал биохимического образования, 33 (1), 13-22.
  2. Gómez Cadenas Aurelio и García Agustín Pilar (2006) Фитогормоны: метаболизм и способ действия. Кастельо-де-ла-Плана: Публикации Университета Жауме I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
  3. Jordán, M. & Casaretto, J. (2006). Гормоны и регуляторы роста: ауксины, гиббереллины и цитокинины. Squeo, F, A. & Cardemil, L. (eds.). Физиология растений, 1-28.
  4. Мараси Мария Антония (2007) Растительные гормоны. Гипертекст области биологии. Доступно по адресу: biologia.edu.ar
  5. Taiz, L. & Zeiger, E. (2007). Физиология растений (т. 10). Университет Жауме I.