AUXÍNY: FUNKCIE, TYPY, ÚČINKY NA RASTLINY, APLIKÁCIE - BIOLÓGIE - 2025

Tieto auxíny sú skupina rastlinných hormónov, ktoré pôsobia ako regulátory rastu a vývoja rastlín. Jeho funkcia súvisí s faktormi, ktoré stimulujú rast rastlín, konkrétne delením buniek a predlžovaním.

Tieto fytohormóny sa nachádzajú v celom rastlinnom kráľovstve, od baktérií, rias a húb až po vyššie rastliny. Z prirodzene sa vyskytujúcich auxínov je kyselina indoleactová (IAA) najbežnejšia a je odvodená od aminokyseliny L-tryptofánu.

Rast rastlín podporovaný auxínmi Zdroj: pixabay.com

Prítomnosť regulátorov rastu bola objavená začiatkom 20. storočia spoločnosťou FW Went. Prostredníctvom testov s ovsenými semenáčikmi zistil možnosť existencie látok regulujúcich rast v rastlinách.

Hoci sa nachádzajú vo väčšine rastlinných tkanív, najvyššia koncentrácia je obmedzená na aktívne rastúce tkanivá. Syntéza Auxínu sa zvyčajne vyskytuje v apikálnych meristémoch, jemných listoch a vyvíjajúcich sa plodoch.

Apikálne meristémy stonky sú oblasti, v ktorých je syntetizovaná IAA a distribuujú sa odlišne od základne stonky. V listoch množstvo auxínu závisí od veku tkaniva, pričom koncentrácia sa znižuje s dozrievaním listov.

Ako regulátory rastu ich poľnohospodári často používajú na urýchlenie rastu alebo podporu zakorenenia. V súčasnosti existujú rôzne komerčné výrobky so špecifickými funkciami v závislosti od fyziologických a morfologických potrieb každej plodiny.

štruktúra

Auxíny sa skladajú z indolového kruhu odvodeného od fenolu a aromatických kruhov s dvojitou konjugovanou väzbou. V skutočnosti majú bicyklickú štruktúru pozostávajúcu z 5-uhlíkového pyrolu a 6-uhlíkového benzénu.

Kyselina indolactová (IAA) Zdroj: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Forma angegeben. Je to neobvyklý autor angenommenov Ayacop als (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). , prostredníctvom Wikimedia Commons

Organická zlúčenina indol je aromatická molekula s vysokým stupňom prchavosti. Táto vlastnosť spôsobuje, že koncentrácia auxínu v rastlinách závisí od zvyškov, ktoré sa viažu na dvojitý kruh.

funkcie

Auxíny v podstate stimulujú delenie a predĺženie buniek a následne rast tkanív. V skutočnosti tieto fytohormóny zasahujú do rôznych procesov vývoja rastlín a mnohokrát interagujú s inými hormónmi.

• Indukujú predlžovanie buniek zvyšovaním plasticity bunkovej steny.
• Spôsobujú rast meristematického vrcholu, coleoptiles a stonky.
• Obmedzujú rast hlavného alebo koreňového koreňa, stimulujú tvorbu sekundárnych a náhodných koreňov.
• Podporujú vaskulárnu diferenciáciu.
• Motivujú apikálnu dominanciu.
• Regulácia geotropismu: fototropismus, gravitropismus a thigmotropismus prostredníctvom laterálnej redistribúcie auxínov.
• Odďaľujú absurdáciu rastlinných orgánov, ako sú listy, kvety a ovocie.
• Motivujú rozvoj kvetov.
• Podporujú reguláciu vývoja ovocia.

Mechanizmus akcie

Auxíny majú tú vlastnosť, že zvyšujú plasticitu bunkovej steny, aby začali proces predlžovania. Keď bunková stena zmäkne, bunka sa v dôsledku tlaku v hrdle zväčší a rozšíri.

Cotyledons. Zdroj: pixabay.com

V tomto ohľade meristematické bunky absorbujú veľké množstvo vody, čo ovplyvňuje rast apikálnych tkanív. Tento proces je určený javom nazývaným „rast v kyslom prostredí“, ktorý vysvetľuje aktivitu auxínov.

Tento jav sa vyskytuje, keď polysacharidy a pektíny, ktoré tvoria bunkovú stenu, zmäkčujú v dôsledku acidifikácie média. Celulóza, hemicelulóza a pektín strácajú svoju tuhosť, čo uľahčuje vstup vody do bunky.

Úlohou auxínov v tomto procese je indukovať výmenu vodíkových iónov (H ⁺ ) smerom k bunkovej stene. Mechanizmy, ktoré zasahujú do tohto procesu, sú aktivácia H-ATPázových púmp a syntéza nových H-ATPáz.

• Aktivácia H- ATPázových púmp: Auxíny sú priamo zapojené do pumpovania protónov z enzýmu, s intervenciou ATP.
• Syntéza nových H- ATPáz : Auxíny majú schopnosť syntetizovať protónové pumpy v bunkovej stene, čím podporujú mRNA, ktorá pôsobí na endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát, aby sa zvýšila protonačná aktivita v bunkovej stene.

Keď sa vodíkové ióny (H ⁺ ) zvyšujú, bunková stena sa stáva kyslou, čím sa aktivujú proteíny „expansínu“ zapojené do bunkového rastu. Expansíny pracujú efektívne v rozsahu pH medzi 4,5 a 5,5.

Polysacharidy a celulózové mikrofibrily skutočne strácajú svoju tuhosť vďaka rozpadu vodíkových väzieb, ktoré ich spájajú. Výsledkom je, že bunka absorbuje vodu a rozširuje sa, čo sa prejavuje „rastom v kyslom prostredí“.

druhy

• IAA alebo kyselina indoleactová: fytohormón prírodného pôvodu, je to hormón, ktorý sa nachádza vo väčšom množstve v tkanivách rastlín. Syntetizuje sa na úrovni mladých tkanív, v listoch, meristémoch a terminálnych púčikoch.
• IBA alebo kyselina indolová maslová: široké spektrum prirodzene sa vyskytujúceho fytohormónu. Prispieva k rozvoju koreňov v zelenine a okrasných rastlinách a jeho použitie umožňuje získať väčšie ovocie.
• Kyselina ANA alebo kyselina naftalénová: fytohormón syntetického pôvodu, ktorý sa v poľnohospodárstve bežne používa. Používa sa na vyvolanie rastu náhodných koreňov v odrezkoch, zníženie množstva ovocia a stimuláciu kvitnutia.
• Kyselina 2,4-D alebo dichlórfenoxyoctová: produkt syntetického hormonálneho pôvodu používaný ako systémový herbicíd. Používa sa predovšetkým na ničenie burín.
• Kyselina 2,4,5-T alebo 2, 4, 5-trichlórfenoxyoctová: fytohormón syntetického pôvodu používaný ako pesticíd. V súčasnosti je jeho používanie obmedzené kvôli jeho letálnym účinkom na životné prostredie, rastliny, zvieratá a človeka.

Účinky na rastliny

Auxíny vyvolávajú rôzne morfologické a fyziologické zmeny, najmä predĺženie buniek, ktoré uprednostňuje predĺženie stoniek a koreňov. Podobne zasahuje do apikálnej dominancie, tropizmu, únosov a starnutia listov a kvetov, vývoja ovocia a diferenciácie buniek.

Predĺženie buniek

Rastliny rastú dvoma po sebe nasledujúcimi procesmi, delením buniek a predlžovaním. Rozdelenie buniek umožňuje zvýšenie počtu buniek a prostredníctvom predlžovania buniek rastie veľkosť rastliny.

Predĺženie buniek. Zdroj: pixabay.com

Auxíny sa podieľajú na okyslení bunkovej steny prostredníctvom aktivácie ATPáz. Týmto spôsobom sa zvyšuje absorpcia vody a rozpustených látok, aktivujú sa expansíny a dochádza k predlžovaniu buniek.

Apická dominancia

Apická dominancia je korelačný fenomén, v ktorom hlavný púčik rastie na úkor bočných púčikov. Aktivita auxínov na apikálny rast musí byť sprevádzaná prítomnosťou fytohormónového cytokínu.

V vegetatívnom vrchole skutočne dochádza k syntéze auxínov, ktoré následne priťahujú cytokíny syntetizované v koreňoch smerom k vrcholu. Keď sa dosiahne optimálna koncentrácia auxínu / cytokínu, dôjde k deleniu a diferenciácii buniek a následnému predĺženiu apikálneho meristému.

Fyziologické účinky

tropizmus

Tropismus je riadený rast stoniek, vetiev a koreňov v reakcii na stimul z prostredia. V skutočnosti tieto podnety súvisia so svetlom, gravitáciou, vlhkosťou, vetrom, vonkajším kontaktom alebo chemickou reakciou.

Fototropismus je moderovaný auxínmi, pretože svetlo inhibuje ich syntézu na bunkovej úrovni. Týmto spôsobom rastie zatienená strana stonky viac a osvetlená oblasť obmedzuje svoj rast zakrivením smerom k svetlu.

Abscision a senescence

Abscisia je pád listov, kvetov a plodov v dôsledku vonkajších faktorov, ktoré spôsobujú starnutie orgánov. Tento proces je urýchlený akumuláciou etylénu medzi stonkou a stopkou, čím sa vytvorí zóna úsečiek, ktorá spôsobuje oddelenie.

Nepretržitý pohyb auxínov bráni úteku orgánov, oddiali pád listov, kvetov a nezrelé ovocie. Jeho účinok je zameraný na kontrolu pôsobenia etylénu, ktorý je hlavným promótorom abscisčnej zóny.

Vývoj ovocia

Auxíny sa syntetizujú v peli, endosperme av embryách semien. Po opelení dochádza k tvorbe vajíčka a následnej ovocnej sady, kde auxíny zasahujú ako promótorový prvok.

Paradajkové ovocie. Zdroj: pixabay.com

Počas vývoja ovocia poskytuje endosperm auxíny potrebné pre prvú fázu rastu. Následne embryo poskytne auxíny potrebné pre neskoršie štádiá rastu ovocia.

Delenie a diferenciácia buniek

Vedecké dôkazy dokázali, že auxíny regulujú bunkové delenie v kambiu, kde dochádza k diferenciácii vaskulárnych tkanív.

Testy skutočne ukazujú, že čím vyššie je množstvo auxínu (IAA), tým sa vytvára vodivejšie tkanivo, najmä xylém.

aplikácia

Na komerčnej úrovni sa auxíny používajú ako regulátory rastu v teréne aj v biotechnologických testoch. Pri nízkych koncentráciách modifikujú normálny vývoj rastlín, zvyšujú produktivitu, kvalitu plodiny a úrody.

Aplikácia auxínov. Zdroj: pixabay.com

Kontrolované aplikácie pri zakladaní kultúry uprednostňujú bunkový rast a množenie hlavných a náhodných koreňov. Okrem toho sú prospešné pre rozkvet a vývoj plodov a zabraňujú pádu listov, kvetov a ovocia.

Na experimentálnej úrovni sa auxíny používajú na produkciu ovocia v semenách, na držanie ovocia do zrelého stavu alebo ako herbicídy. Na biomedicínskej úrovni sa používajú pri preprogramovaní somatických buniek na kmeňové bunky.

Referencie

1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Auxínová homeostáza a jej význam pre rozvoj Arabidopsis Thaliana. Journal of Biochemical Education, 33 (1), 13-22.
2. Gómez Cadenas Aurelio a García Agustín Pilar (2006) Fytohormóny: metabolizmus a spôsob účinku. Castelló de la Plana: Publications of la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Hormóny a regulátory rastu: auxíny, gibberellíny a cytokiníny. Squeo, F, A. a Cardemil, L. (eds.). Plant Physiology, 1-28.
4. Marassi Maria Antonia (2007) Rastlinné hormóny. Hypertexty biologickej oblasti. K dispozícii na: biologia.edu.ar
5. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Physiológia rastlín (zväzok 10). Univerzita Jaume I.