Diákok biológiája - 53
A növények vagy a fitohormonok hormonjai. A növények által termelt szerves anyagok eltérnek a tápanyagoktól, és általában nem képeznek abban az állapotban, ahol aktívak, hanem a növény más részein. Ezek az anyagok kis koncentrációban szabályozzák a növények növekedését és a különböző hatásokra adott fiziológiai válaszokat. A növényi szervezet nem csak sejtek tömege, amelyek véletlenszerűen nőnek és szaporodnak; a morfológiai és funkcionális értelemben vett növények rendkívül szervezett formák. A phytohormonok koordinálják a növénynövekedés folyamatát. Különösen a növényi szövetek tenyésztésével végzett kísérletekben mutatják ki a hormonok ilyen növekedési képességét. Ha a növényből élő sejteket választja ki, amelyek megtartották a megosztottság képességét, akkor a szükséges tápanyagokkal és hormonokkal együtt aktívan növekedni kezdenek. De ha ezzel egyidejűleg a megfelelő egyensúlyt a különböző hormonok nem lesz pontosan teljesülnek, a növekedés lesz ellenőrizhetetlen, és kapunk egy sejt tömeget, amely hasonlít a daganatos szövetben, azaz teljesen elengedhetetlen a struktúrák megkülönböztetésében és formálásában. Ugyanakkor, megfelelő arányának változtatásával és koncentrációja hormonok a táptalajban, a kísérletvezető nőhet, egyetlen sejtből származó teljes növény gyökér, szár és minden más szervekben.
A növényi sejtekben a fitohormonok hatásának kémiai alapját nem vizsgálták kellőképpen. Jelenleg úgy vélik, hogy a hatásuk egyik alkalmazási pontja közel áll a génhez, és a hormonok itt stimulálják egy specifikus információs RNS kialakulását. Ez az RNS közvetítő szerepet tölt be a specifikus enzimek - fehérje-szerű vegyületek szintézisében, amelyek biokémiai és fiziológiai folyamatokat irányítanak.
A növények hormonjait csak az 1920-as években fedezték fel, így az összes információt régen viszonylag nemrég kapták meg. Azonban még J. Sachs és C. Darwin is 1880-ban jött az ötlet létezésére ilyen anyagok. Darwin, aki tanulmányozta a fény hatására a növények növekedésére, írta könyvében a mozgásképesség növényekben, „Amikor a palántákat szabadon megmutatkozó oldalán a fény, a tetejétől az aljáig át némi hatása, arra kényszerítve az utóbbi kanyarban.” Apropó a gravitáció hatására a növény gyökereit, arra a következtetésre jutott, hogy „csak a hegyét a (root) érzékeny ez a hatás, és továbbítja némi hatása, illetve hatás a szomszédos részek, így azok kanyarban.”
Az 1920-1930-as években a Darwin által észlelt reakciókért felelős hormont izolálták és indolil-3-ecetsavnak (IAA) azonosították. Most ezek az anyagok phytohormon gibberellinek néven ismertek. Később más kutatók, akik dolgoztak a kultúrák növényi szövetek és szervek, úgy találta, hogy a haszonnövények növekedését jelentősen felgyorsítható, ha ehhez hozzátesszük, hogy ez egy kis kókusztej. A megnövekedett növekedést okozó tényező keresése olyan citokininek nevezett hormonok felfedezéséhez vezetett.
A növények hormonjait több fő osztályba lehet kombinálni, akár a kémiai természetükből, akár az általuk gyakorolt hatásból.
A növénynövekedés ösztönzői - a fitohormonok, növelik növekedésüket, javítják a jólétet és a virágzást. Ezek a következők:
Auxinokkal. A növényi sejtek nyújtását serkentő anyagok az "auxinek" általános neve alatt ismertek. Az auxineket magas koncentrációban állítják elő és halmozzák fel az apikális merisztémákban (lövés és gyökér növekedés). azokon a helyeken, ahol a sejtek különösen gyorsan megosztottak. Innen a növények más részeire költöznek. A szárszegélyre alkalmazott auxinok gyorsítják a gyökerek kialakulását a dugványokban. Azonban túlzott dózisokban gátolják a gyökérképződést. Amikor gravitáció következtében az auxin felhalmozódik a szár alsó oldalára, ennek az alsó oldalának a cellái jobban nyúlnak ki, mint a felső oldal cellái, és a szár növekvő csúcsa felfelé görbül. Más módon, az auxin a gyökéren hat. Az alsó részén felhalmozódva elnyomja a sejtek nyújtását. Összehasonlítva velük, a felső oldalon lévő sejtek erősebbé válnak, és a gyökér csúcsa a talajhoz igazodik.
Az auxinok szintén felelősek a fototrópizmusért - a szervek növekedési könyöire az egyoldalú megvilágításra adott válaszként. Mivel a fény szétesés hatására auxin merisztémákba látszólag valamelyest gyorsult sejt az árnyékos oldalán kifeszített több mint a megvilágított, ami hajtáscsúcsokat hajlik felé a fényforrást.
Az úgynevezett apikális dominancia - olyan jelenség, amelyben az apikális vesék jelenléte nem teszi lehetővé az oldalsó rügyek felébredését - szintén az auxinoktól függ. A kutatási eredmények arra utalnak, hogy a auxinok jelen a koncentráció, amelyben felhalmozódnak a csúcsi rügy, arra kényszerítve a hegyét a szár növekszik, és lefelé haladva a szár, gátolják a növekedést a oldalirányú rügyek. A fák, amelyekben az apikális dominancia élesen szólal meg, mint például a tűlevelűek, jellemző emelkedő alakjuk van, ellentétben a felnőtt emlősfákkal vagy a juharfákkal.
Miután a beporzás megtörtént, a petefészek falának és a virágrügynek gyorsan növekszik; nagy húsos magzat keletkezik. A petefészek növekedése a sejtproliferációhoz kapcsolódik, amely folyamatban az auxinok részt vesznek. Napjainkban ismeretes, hogy bizonyos gyümölcsöket beporzás nélkül kaphatunk, ha a megfelelő időpontban alkalmazhatjuk auxint a virág egyes szervéhez, például a megbélyegzésre. Az ilyen gyümölcsök képződését - beporzás nélkül - parthenocarpie-nak nevezik. A parthenokarpikus gyümölcsök magoktól mentesek.
Az érlelt gyümölcsök szárán, vagy a régi levél levélnyelvén keletkeznek a speciális sejtek sorai. elválasztó réteg. Az ilyen sejtek két sorai közötti kötőszövet fokozatosan lazul, és a gyümölcs vagy a levél elválik a növénytől. A gyümölcsök vagy levelek természetes elkülönítését nevezik egy növénynek; az auxin-koncentráció változása indukálja az elválasztó rétegben.
A természetes auxinok közül az indolil-3-ecetsav (AUC) a legszélesebb körben elterjedt növényekben. Ez a természetes auxin azonban sokkal ritkábban használatos a mezőgazdaságban, mint a szintetikus auxinok, például az indolil-vajsav, a naftil-ecetsav és a 2,4-diklór-fenoxi-ecetsav (2,4-D). Az a tény, hogy az IAA a növényi enzimek hatására folyamatosan megsemmisül, míg a szintetikus vegyületek nem esnek enzimatikus lebomlásnak, ezért kis dózisuk észrevehető és hosszú távú hatást eredményezhet.
Szintetikus auxineket széles körben használnak. Ők arra használják, hogy megerősítsék a dugványok gyökeresedését, amelyek e nélkül gyökereznek; részecarpikus gyümölcsök előállítására, például az üvegházakban lévő paradicsom esetében, ahol a körülmények nehézkessé teszik a beporzást; annak érdekében, hogy virágok és petefészkek bukása gyümölcsfákból (a megőrzött gyümölcsök ezzel a "vegyi ritkítással" nagyobbak és jobbak); Annak megelőzése érdekében, hogy a gyümölcsöket előzetesen betakarítsák a citrusfélékben és bizonyos pome-gyümölcsökben, például almafákban, pl. Kihúzódni a természetes csapadék. Magas koncentrációkban herbicidként szintetikus auxineket használnak bizonyos gyomnövények kezelésére.
Gibberellineket. A gibberellinek széles körben elterjedtek a növényekben, és számos funkciót szabályoznak. 1965-ben 13 gibberellin molekuláris formát azonosították kémiailag nagyon hasonlóak, de biológiai aktivitásukban nagyon különbözőek voltak. A szintetikus gibberellinek közül a leggyakoribb a mikrobiológiai ipar által termelt gibberellinsav.
A gibberellinek fontos élettani hatása a növény növekedésének felgyorsulása. Ismeretes például a növények genetikai törpezõdése, amelyben az internodes élesen lerövidült (a csomópontok közötti szárnak olyan részei, ahonnan a levél elhagyja); mint kiderült, ez annak a ténynek köszönhető, hogy ezek a növények genetikailag blokkolják a gibberellinek képződését az anyagcsere folyamatában. Ha azonban be kell vezetni a gibberellineket kívülről, akkor a növények növekedni fognak és normálisan fejlődnek.
Sok biennális növény, hogy eldobja a nyíl és a virágzás, egy bizonyos időbe telik, hogy alacsony hőmérsékleten vagy egy rövid napon, néha pedig mindkettőn maradjon. Az ilyen növények gibberellsavval történő kezelését olyan körülmények között lehet végezni, amelyekben csak vegetatív növekedés lehetséges.
Mint az auxinok, a gibberellinek is okozhatnak parthenokarpiát. Kaliforniában rendszeresen szőlőültetvények feldolgozására használják őket. Ennek a kezelésnek köszönhetően a szőlő nagyobb és jobban alakul ki.
A magvak csírázása során döntő szerepet játszik a gibberellinek és az auxinok közötti kölcsönhatás. Az embrió duzzadása után gibberellineket szintetizálnak, amelyek az auxin képződéséért felelős enzimek szintézisét indukálják. A gibberellinek szintén felgyorsítják az embrió elsődleges gyökere növekedését egy olyan időszakban, amikor az auxin hatására a vetőmag bevonat lazul és az embrió nő. Az első mag a gyökérnek, mögötte és magának a növénynek. Az auxin magas koncentrációja az embrionális szár gyors megnyúlását okozza, és végül a palánták csúcsa behatol a talajba.
Citokininek. A hormonok, amelyeket citokininekként vagy kininekként ismernek, nem stimulálják a nyújtást, hanem a sejtek szétválasztását. A citokininek keletkeznek a gyökerekben, és innen beléptek a hajtásokba. Talán a fiatal levelek és a vesék szintetizálódnak is. Az első nyílt citokint, a kinetin, hering sperm DNS alkalmazásával nyertük.
A citokininek "nagyszerű szervezői", amelyek szabályozzák a növények növekedését és biztosítják formáik és struktúráik normális fejlődését a magasabb növényeknél. A steril szövetkultúrákban a citokininek megfelelő koncentrációban történő adagolása differenciálódást okoz; vannak primordia - a szervek el nem osztott alapjai, azaz olyan sejtcsoport, amelyből a növény különböző részei idővel fejlődnek. Ennek a ténynek a felfedezése 1940-ben szolgált alapul a későbbi sikeres kísérletekhez. Az 1960-as évek elején megtanulták, hogy az egész növényeket egy mesterséges táptalajon elhelyezett, differenciálatlan sejtbõl termessék.
A citokininek egy másik fontos tulajdonsága, hogy képesek lassítani az öregedést, ami különösen értékes a zöld leveles zöldségek esetében. A citokininek elősegítik visszatartás a sejtekben számos anyagok, különösen aminosavak lehet irányítani újraszintézisét szükséges fehérjéket növényi növekedés és megújítását szövetek. Ennek következtében az öregedés és a sárgulás lassul, azaz a leveles zöldségek nem veszik el gyorsan a piaci megjelenésüket. Jelenleg kísérleteket tesznek arra, hogy az egyik szintetikus citokinint, nevezetesen a benzil-adenint használják sok zöld zöldség elöregedésének gátlójaként, például saláta, brokkoli és zeller.
Hormonok virágzása. A virágzás hormonjait florigennek és vernalinnek tekintik. 1937-ben az orosz kutató, M. Chailakhyan kifejezte egy különleges virágzó tényező meglétét. Később a Chailahian arra a következtetésre jutott, hogy a florigen két fő összetevőből áll: gibberellinekből és egy másik virágzó tényezőből álló csoportból, az úgynevezett antesinekből. Mindkét komponens szükséges növényi virágzáshoz.
Feltételezzük, hogy a hosszú napi növényekhez gibberellinekre van szükség, azaz mint amilyen a virágzáshoz elegendő hosszú napsütéses napszak. Az Antezins ugyancsak serkenti a rövid napos növények virágzását, amely csak akkor virágzik, ha a nap hossza nem haladja meg a megengedett legnagyobb értéket. Nyilvánvalóan a levélben antesines képződik.
Hormon virágzó vernalin (I.Melhersom azonosított 1939-ben) van szükség, úgy gondoljuk, hogy kétéves növény igénylő egy ideig az expozíció alacsony hőmérsékleten, mint például a téli hideg. A csírázó magvak csíráiban vagy a felnőtt növények apikális merisztémáiban lévő sejtek eloszlásában keletkeznek.
B-vitaminok. A phytohormonok néha tartalmaznak néhány B-vitamint, nevezetesen tiamint, niacint (nikotinsavat) és piridoxint. Ezek a levélben képződött anyagok nem olyan formatív folyamatokat szabályoznak, mint a növények növekedése és táplálása.