AUXINS: FUNKTIONER, TYPER, EFFEKTER PÅ PLANTER, APPLIKATIONER - BIOLOGI

De auxiner er en gruppe af plantehormoner, der fungerer som regulatorer af vækst og udvikling af planter. Dets funktion er relateret til de faktorer, der stimulerer plantevækst, specifikt celledeling og forlængelse.

Disse fytohormoner findes i hele planteriget fra bakterier, alger og svampe til højere planter. Af de naturligt forekommende auxiner er indoleddikesyre (IAA) den mest almindelige og stammer fra aminosyren L-tryptophan.

Plantevækst fremmes af auxiner Kilde: pixabay.com

Tilstedeværelsen af vækstregulatorer blev opdaget i begyndelsen af det 20. århundrede af FW Went. Gennem test med havreplanter fastslog han muligheden for eksistens af vækstregulerende stoffer i planter.

Selvom de er placeret i de fleste plantevæv, er den højeste koncentration begrænset til aktivt voksende væv. Auxinsyntese forekommer generelt i apikale meristemer, bløde blade og frugter.

Stammens apikale meristeme er de områder, hvor IAA syntetiseres, og de distribuerer differentielt til stammen. I bladene afhænger mængden af auxin af vævets alder, hvor koncentrationen falder med bladmodning.

Som vækstregulatorer bruges de i vid udstrækning af landmænd til at fremskynde væksten eller fremme rodfæstelse. I øjeblikket er der forskellige kommercielle produkter med specifikke funktioner afhængigt af de fysiologiske og morfologiske behov for hver afgrøde.

Struktur

Auxiner er sammensat af en indolring afledt af phenol og aromatiske ringe med dobbeltkonjugerede bindinger. Faktisk har de en bicyklisk struktur, der består af en 5-carbon-pyrrol og en 6-carbonbenzen.

Indoleddikesyre (IAA) Kilde: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Det er underligt Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben)., via Wikimedia Commons

Den organiske forbindelse indol er et aromatisk molekyle med en høj grad af flygtighed. Denne egenskab gør auxinkoncentrationen i planter afhængig af resterne, der kobles til dobbeltringen.

Fungere

Væsentligt stimulerer auxiner celledeling og forlængelse og følgelig vævsvækst. Faktisk griber disse fytohormoner ind i forskellige processer for planteudvikling og interagerer mange gange med andre hormoner.

De inducerer celleforlængelse ved at øge cellevæggenes plasticitet.
De forårsager væksten af den meristematiske spids, coleoptiles og stammen.
De begrænser væksten af hoved- eller taprot og stimulerer dannelsen af sekundære og eventyrlige rødder.
De fremmer vaskulær differentiering.
De motiverer apikalt dominans.
Regulering af geotropisme: fototropisme, gravitropisme og thigmotropisme gennem den laterale omfordeling af auxiner.
De udsætter fraværet af planteorganer som blade, blomster og frugter.
De motiverer blomsterudvikling.
De går ind for regulering af frugtudvikling.

Handlingsmekanisme

Auxiner har egenskaben af at øge cellevæggenes plasticitet for at starte forlængelsesprocessen. Når cellevæggen blødgør, svulmer cellen ud og udvides på grund af turgortryk.

Kimblade. Kilde: pixabay.com

I denne henseende absorberer meristematiske celler store mængder vand, hvilket påvirker væksten af apikale væv. Denne proces bestemmes af et fænomen kaldet "vækst i et surt medium", hvilket forklarer aktiviteten af auxiner.

Dette fænomen opstår, når polysacchariderne og pektinerne, der udgør cellevæggen, blødgøres på grund af syrning af mediet. Cellulose, hemicellulose og pectin mister deres stivhed, hvilket letter indtræden af vand i cellen.

Auxins rolle i denne proces er at inducere udvekslingen af hydrogenioner (H ⁺) mod cellevæggen. Mekanismerne, der griber ind i denne proces, er aktivering af H-ATPases-pumper og syntesen af nye H-ATPases.

Aktivering af H- ATPases -pumperne: Auxiner er direkte involveret i pumpning af protoner fra enzymet med indgriben af ATP.
Syntese af nye H-ATPaser: Auxiner har evnen til at syntetisere protonpumper i cellevæggen, hvilket fremmer mRNA, der virker på det endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet for at øge protoneringsaktiviteten i cellevæggen.

Efterhånden som hydrogenioner (H ⁺) stiger, bliver cellevæggen sur, hvilket aktiverer de "expansin" -proteiner, der er involveret i cellevækst. Expansins fungerer effektivt i pH-intervaller mellem 4,5 og 5,5.

Faktisk mister polysaccharider og cellulosemikrofibriller deres stivhed takket være nedbrydningen af de hydrogenbindinger, der smelter dem sammen. Som et resultat absorberer cellen vand og ekspanderer i størrelse, hvilket udtrykker fænomenet "vækst i surt medium".

typer

IAA eller indoleaseddikesyre: fytohormon af naturlig oprindelse, det er det hormon, der findes i større mængde i plantens væv. Det syntetiseres på niveau med de unge væv, i bladene, meristeme og terminale knopper.
IBA eller indol smørsyre: bredt spektrum, der naturligt forekommer phytohormone. Det bidrager til udviklingen af rødder i grøntsager og prydplanter, ligesom dets anvendelse gør det muligt at få større frugter.
ANA eller Naphthaleneddikesyre: fytohormon af syntetisk oprindelse, der i vid udstrækning anvendes i landbruget. Det bruges til at inducere væksten af eventyrlige rødder i stiklinger, reducere frugtdråbe og stimulere blomstringen.
2,4-D eller dichlorphenoxyeddikesyre: produkt af syntetisk hormonel oprindelse, der anvendes som et systemisk herbicid. Det bruges primært til at kontrollere bredbladede ukrudt.
2,4,5-T eller 2, 4, 5- Trichlorphenoxyeddikesyre: fytohormon af syntetisk oprindelse, der anvendes som pesticid. For tiden er brugen begrænset på grund af dens dødelige virkninger på miljøet, planter, dyr og mennesker.

Virkninger på planter

Auxiner inducerer forskellige morfologiske og fysiologiske ændringer, hovedsageligt celleforlængelse, der favoriserer forlængelsen af stængler og rødder. Ligeledes griber det ind i apikal dominans, tropisme, abscission og senescens af blade og blomster, frugtudvikling og celledifferentiering.

Celleforlængelse

Planter vokser gennem to på hinanden følgende processer, celledeling og forlængelse. Celleinddeling muliggør stigning i antallet af celler, og gennem celleforlængelse vokser planten i størrelse.

Celleforlængelse. Kilde: pixabay.com

Auxiner er involveret i forsuringen af cellevæggen gennem aktivering af ATPaser. På denne måde øges absorptionen af vand og opløste stoffer, ekspansier aktiveres, og celleforlængelse finder sted.

Apical dominans

Apical dominans er korrelationsfænomenet, hvor hovedknoppen vokser til skade for de laterale knopper. Aktiviteten af auxiner på den apikale vækst skal ledsages af tilstedeværelsen af phytohormon-cytokin.

I den vegetative spids forekommer faktisk syntese af auxiner, der derefter tiltrækker cytokiner, der er syntetiseret i rødderne mod spidsen. Når den optimale auxin / cytokin-koncentration nås, forekommer celledeling og differentiering og efterfølgende forlængelse af det apikale meristem

Fysiologiske virkninger

tropisme

Tropisme er den retningsbestemte vækst af stængler, grene og rødder som svar på en stimulans fra miljøet. Faktisk er disse stimuli relateret til lys, tyngdekraft, fugtighed, vind, en ekstern kontakt eller en kemisk reaktion.

Fototropisme modereres af auxiner, da lys hæmmer deres syntese på det cellulære niveau. På denne måde vokser den skraverede side af stammen mere, og det oplyste område begrænser dens vækst ved at krumme sig mod lyset.

Abscision og senescence

Abskission er faldet af blade, blomster og frugter på grund af eksterne faktorer, der forårsager senescensen af organerne. Denne proces fremskyndes ved akkumulering af ethylen mellem stilken og petiolen og danner en abscisionszone, der inducerer frigørelse.

Den kontinuerlige bevægelse af auxiner forhindrer optagelse af organerne, forsinker faldet af blade, blomster og umodne frugter. Dens virkning er rettet mod at kontrollere virkningen af ethylen, som er den vigtigste promotor for abscisionszonen.

Frugtudvikling

Auxiner syntetiseres i pollen, endosperm og i frøens embryo. Efter bestøvning forekommer dannelse af ægløsning og efterfølgende frugtsæt, hvor auxiner griber ind som et promotorelement.

Tomatfrugter. Kilde: pixabay.com

Under frugtudvikling giver endospermen de nødvendige auxiner til den første vækststadium. Efterfølgende tilvejebringer embryoet de auxiner, der kræves til de senere stadier af frugtvækst.

Celledeling og differentiering

Videnskabelig bevis har vist, at auxiner regulerer celledeling i cambium, hvor differentiering af vaskulært væv forekommer.

Faktisk viser tests, at jo højere mængden af auxin (IAA), desto mere ledende væv dannes, især xylem.

Applikationer

På det kommercielle niveau anvendes auxiner som vækstregulatorer, både i marken og i bioteknologiske test. Brugt i lave koncentrationer ændrer de den normale udvikling af planter, øger produktiviteten, afgrødens kvalitet og høst.

Anvendelse af auxiner. Kilde: pixabay.com

Kontrollerede applikationer, når der etableres en kultur, favoriserer cellevækst og spredning af vigtigste og eventyrlige rødder. Derudover drager de fordel af blomstringen og udviklingen af frugterne og forhindrer, at blade, blomster og frugter falder.

På eksperimentelt niveau bruges auxiner til at producere frugter i frø, til at holde frugterne indtil de er modne eller som herbicider. På biomedicinsk niveau er de blevet brugt til omprogrammering af somatiske celler til stamceller.

Referencer

Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Auxin Homeostase og dens betydning i udviklingen af Arabidopsis Thaliana. Journal of Biochemical Education, 33 (1), 13-22.
Gómez Cadenas Aurelio og García Agustín Pilar (2006) Phytohormones: stofskifte og virkemåde. Castelló de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Hormoner og vækstregulatorer: auxiner, gibberelliner og cytokininer. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (red.). Plantefysiologi, 1-28.
Marassi Maria Antonia (2007) Vegetabilske hormoner. Hypertexter af det biologiske område. Fås på: biologia.edu.ar
Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Plantefysiologi (bind 10). Jaume I. Universitet

AUXINS: FUNKTIONER, TYPER, EFFEKTER PÅ PLANTER, APPLIKATIONER - BIOLOGI - 2025