4. Фитогормоны. Классификация, химическая природа, общие закономерности действия. Роль в регуляции роста и развития растений.
Фитогормоны — низкомолекулярные органические в-ва, вырабатываемые растениями и имеющие регуляторные функции.
Они образуются в процессе обмена веществ растений и оказывают в очень малых количествах регуляторное и координирующее влияние на физиологические процессы в разных органах растения. Различают стимуляторы и ингибиторы роста. Стимуляторы роста, применяемые в сверхоптимальных дозах, способны подавлять ростовые процессы. Действующими являются низк.концентрир. фитогормоны до 10 -4 М, при этом фитогормоны вызывают физиологические и морфологические изменения в чувствительных к их действию частях растениях. Вырабатываются в одних частях растения, а действуют в других. Специфичны.
Ауксины. Главным представителем ауксинов в растениях является индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Она синтезируется из триптофана в верхушке побега. Разрушается ИУК ферментом ИУК-оксидазой. Ауксин стимулирует деление и растяжение клеток, необходим для образования проводящих пучков и корней. ИУК активирует протонную помпу в плазмалемме, что приводит к закислению и разрыхлению клеточной стенки и тем самым способствует росту клеток растяжением. Комплекс ИУК с рецептором транспортируется в ядро и активирует синтез РНК, что в свою очередь приводит к усилению синтеза белков.
Цитокинины. Цитокинины образуются путем конденсации аденозин-5-монофосфата и изопентенилпирофосфата в апикальной меристеме корня. Много цитокининов в развивающихся семенах и плодах. Цитокинины индуцируют в присутствии ауксина деление клеток, активируют дифференциацию пластид, повышают активность АТФ-синтетазы, способствуют выходу почек, семян и клубней из состояния покоя, предотвращают распад хлорофилла и деградацию клеточных органелл. Ткани, обогащенные цитокининами, обладают высокой аттрагирующей способностью. Комплекс цитокининов с белковым рецептором повышает активность РНКполимеразы и экспрессию генов. При этом увеличивается число полисом и активируется синтез белка.
Гиббериллины. В настоящее время известно более 70 гиббереллинов кислой и нейтральной природы. Наиболее известным и распространенным гиббереллином является гибберелловая кислота. Гиббереллины синтезируются из ацетилкоэнзима А в листьях и корнях. Гиббереллины способствуют удлинению стебля, выходу семян из состояния покоя, формированию гранулярного эндоплазматического ретикулума, образованию цветоноса и цветению, активируют деление клеток в апикальных и интеркалярных меристемах, повышают активность ферментов синтеза фосфолипидов. Комплекс гиббереллина с белковым цитоплазматическим рецептором стимулирует синтез нуклеиновых кислот и белка.
Брассины(брассиностероиды) C28H4806. Эти соединения содержатся в различных органах растений, причем наиболее высоким содержанием отличается пыльца. Обработка брассиностероидами оказывает резкое стимулирующее влияние на увеличение длины и толщины второго междоузлия проростков, усиливая как деление, так и растяжение клеток. Брассиностероиды вызывают дифференциацию ксилемы, замедляют старение и опадение листьев. С помощью обработки брассиностероидами можно повысить устойчивость растений к неблагоприятным условиям, что связано с усилением синтеза жасмоновой кислоты. Жасмоновая кислота регулирует развитие пыльцы, индуцирует созревание плодов, активирует гены, кодирующие ингибиторы протеаз. Особую роль жасмоновая кислота играет в защитных реакциях растений. Поранение и патогены индуцируют синтез жасмоновой кислоты.
Абсцизовая кислота. Она синтезируется в листьях и корневом чехлике двумя путями: из мевалоновой кислоты или путем распада каротиноидов. Абсцизовая кислота (АБК) тормозит рост растений и является антагонистом стимуляторов роста. Однако АБК активирует удлинение гипокотиля огурца, образование корней у черенков фасоли. АБК ускоряет распад нуклеиновых кислот, белков, хлорофилла, ингибирует мембранную протонную помпу. АБК накапливается в клетках при неблагоприятных условиях внешней среды, стареющих листьях, покоящихся семенах, в отделительном слое черешков листьев и плодоножек.
Усиливает опадение листьев.
Этилен. Газ этилен синтезируется из метионина или путем восстановления ацетилена. Много его накапливается в стареющих листьях и созревающих плодах. Он ингибирует рост стеблей и листьев. Удлинение стебля тормозится из-за изменения направления роста клеток с продольного на поперечное, что приводит к утолщению стебля. Обработка этиленом индуцирует корнеобразование, ускоряет созревание плодов, прорастание пыльцы, семян, клубней и луковиц.
Негормональные регуляторы роста
Фенольные ингибиторы подавляют рост соседних конкурирующих растений.
Природные ингибиторы подавляют растяжение клеток, тормозят образование корней и процессы, связанные с распусканием почек и прорастанием семян (коричная к-та).
Кумарин разобщает окисление и фосфорилирование в митохондриях, на свету – фотосинтетическое фосфорилирование.
Источник
Гормоны растений как основные регуляторы роста и развития
1. Понятие о фитогормонах. Ауксины и гиббереллины, история открытия, химический состав, физиология действия
Гормоны в ходе эволюции возникли с появлением многоклеточных организмов. Термин гормон был введён впервые Старлингом. Гормоны растений называют фитогормоны.
Гормоны обладают целым рядом свойств:
1). Дистанционностью действия;
3). Действуют в малых количествах;
4). Все являются органическими веществами.
Фитогормонов растений значительно меньше и они могут оказывать локальное действие.
Гормоны делятся на 2 группы.
1). Со стимулирующим эффектом (ауксины, гиббереллины, цитокинины)
2). С ингибирующим (кумарин, кумаровая кислота, скополетин, абсцизовая кислота, этилен).
Ауксины открыл впервые Ч. Дарвин, далее опыты проводил Бойсен-Иенсен, Вент, Кегль, который впервые упомянул название ауксин. По химической природе это в основном вещества индольной природы, к которым относятся индолилуксусная кислота С10Н9О2N. Синтез ауксинов идёт по схеме.
Встречается во всех молодых органах, особенно прорастающей пыльце, зародыше семени, максимум накапливается к моменту цветения, синтезируется в апексе стебля, откуда по флоэме передвигается полярно. Под влиянием азотного питания, эпифитной микрофлоры количество ауксинов возрастает, а свет их разрушает.
Вызывает растяжение клеток, деление клеток каллуса, дифференциацию ксилемы в изолированных тканях, образование боковых корней, апикальное доминирование, образование партенокарпических плодов, аттрагирующее действие, коррелятивный рост, усиливает энергетический обмен (сопряжение окисления и фосфорилирования, т. е. обладают поливалентностью).
Гиббереллины были открыты в Японии. Их исследованием занимались Кониши, Хорн, Куросаво, Вент и Финней. По химической природе это детерпеноиды (тетрациклические карбоновые кислоты). Синтез их идёт по схеме.
Наиболее распространены гиббереллины: А1 (С19Н24О6), А2 (С19Н26О6), А3 (С19Н22О6). Встречаются в молодых органах и тканях, максимальное количество достигает к цветению, на синтез веществ положительно эпифитная микрофлора, свет не снижает количество. Синтезируется в листовой пластинке, откуда неполярно передвигается по флоэме и ксилеме.
Физиология действия: вызывает растяжение клеток, особенно у карликовых форм растений, уменьшает рост корня, усиливает рост листовой пластинки, способствует зацветанию длиннодневных растений на коротком дне, мужской сексуализации растений, образованию партенокарпических плодов у семечковых, влияет на нециклическое фотосинтетическое фосфорилирование, т. е. его действие поливалентно.
Источник