Augalų hormonų funkcijos augaluose: išsamus ir atnaujintas vadovas

Kas yra augalų hormonai arba fitohormonai?

Augalų hormonai arba fitohormonai yra natūralūs cheminiai junginiai. Augalų sintetinamos medžiagos reguliuoja, koordinuoja ir kontroliuoja jų fiziologinius procesus. Šios pasiuntinės medžiagos ne tik lemia augimą ir vystymąsi, bet ir leidžia augalui tiksliai reaguoti į išorinius dirgiklius, tokius kaip šviesa, gravitacija, vanduo ir aplinkos pokyčiai. Jo veikimas svyruoja nuo sėklų dygimo iki organų senėjimo., vykstant šaknų, stiebų, lapų, žiedų, vaisių vystymuisi ir reaguojant į stresines situacijas.

Fitohormonai veikia lokaliai ir sistemiškaiJie gali veikti arti sintezės vietos arba būti pernešami į tolimus organus per kraujagyslių audinius (ksilemą ir floemą) arba ląstelių difuzijos būdu. Jų funkcijai svarbus ne tiek absoliutus kiekis, kiek jo santykinė koncentracija ir pusiausvyra tarp skirtingų hormonų šeimų, nes daugumą augalinių procesų kontroliuoja kelių vienu metu veikiančių hormonų sinergetinė arba antagonistinė sąveika.

Bendros augalų hormonų savybės

Pagrindinės fitohormonų savybės yra šios:

• Jie aktyvūs mažomis koncentracijomis, paprastai mikromolių arba nanomolių eilės tvarka.
• Jie nėra maistinės medžiagosJie veikia kaip signalai, o ne kaip maistinės medžiagos ar energijos produktai.
• Se sintezuojamas skirtingose ​​augalo dalyseKitaip nei gyvūnų hormonai, kurie gaminami specializuotose liaukose.
• Jie reguliuoja genų ekspresiją, ląstelių dalijimasis, pailgėjimas ir diferenciacija.
• Jie kontroliuoja vystymosi procesus, reakcijas į aplinką, organų formavimąsi ir senėjimą.
• Jo poveikis priklauso nuo Hormonų tipų koncentracija ir pusiausvyra.

Pagrindinių augalų hormonų klasifikacija

Fitohormonai skirstomi į kelias šeimas pagal cheminę struktūrą ir funkciją:

1. Auksinai
2. Giberelinai
3. Citokininai
4. Absceso rūgštis
5. Etilenas
6. Kiti: brassinosteroidai, jasmonatai, salicilo rūgštis, strigolaktonai ir kt.

Šios molekulės, veikdamos kartu arba priešingai viena kitai, yra atsakingos už pagrindinius augalų gyvenimo įvykius.

1. Auksinai: augimo ir diferenciacijos reguliatoriai

Auksinai buvo pirmieji atrasti augalų hormonai. ir yra būtini stiebų ir šaknų augimui, šoninių ir atsitiktinių šaknų vystymuisi, kraujagyslių audinių diferenciacijai, viršūnės dominavimui, vaisių formavimuisi ir lapų bei jaunų vaisių kritimo prevencijai. Norėdami geriau suprasti jų vaidmenį, galite pasikonsultuoti su Kaip naudoti įsišaknijimo hormonus.

Jie daugiausia sintetinami jaunų stiebų ir lapų viršūninė meristema, iš kur jie transportuojami žemyn (bazipetalinis transportas). Pagrindinės auksinų funkcijos apima:

• Ląstelių augimo stimuliavimas per ląstelės sienelės minkštėjimą.
• Skatinimas stiebo ilgio augimas ir šoninių šaknų vystymąsi.
• Apikalinis dominavimasViršūnėje gaminamas auksinas slopina šoninių pumpurų augimą.
• Įvadas šaknų formavimasis auginiuose ir audinių regeneracija po pažeidimų.
• Prevencija nuo lapų ir vaisių nukritimas jaunas, laikantis lapkotį.
• Dalyvavimas fototropizmas (augimas šviesos link) ir geotropizmas (reakcija į gravitaciją).

Auksinų ir kitų hormonų koncentracijos pusiausvyra, pavyzdžiui, citokininai arba etilenas, lemia tokius svarbius procesus kaip organogenezė, šaknų augimas ir šoninių ūglių formavimasis. Be to, jų naudojimas žemės ūkyje leidžia sukelti įsišaknijimą augalų dauginimo metu ir manipuliuoti vaisių užmezgimu.

2. Giberelinai: augimo ir dygimo skatintojai

Giberelinai sudaro didelę ir įvairią fitohormonų šeimą. Jie atlieka svarbų vaidmenį stiebo ilgėjimo, sėklų dygimo, vaisių vystymosi ir nokimo, žydėjimo bei pumpurų ir sėklų ramybės periodo pabaigos procesuose. Norėdami sužinoti daugiau apie jų funkciją, galite apsilankyti giberelinai.

Yra gaminami daugiausia jaunuose audiniuose ir besivystančiose sėklose bei vaisiuoseJo fiziologinis poveikis apima:

• Stiebų pailgėjimo stimuliavimas ir augimas tarp mazgų.
• Įvadas sėklų daigumas, nutraukiant ramybės būseną ir aktyvuojant hidrolizės fermentus.
• Žydėjimo skatinimas tam tikrose rūšyse.
• Dalyvavimas vaisių formavimasis ir vystymasis didesnės ir be sėklų (partenokarpija).
• Stimulas iš šaknų ir lapų augimas.

Giberelinų ir abscizinės rūgšties pusiausvyra yra labai svarbus reguliuojant dygimą ir ramybės periodą. Šiame kontekste auksinas Jis taip pat dalyvauja augalų augimo reguliavime. Šie hormonai buvo plačiai naudojami žemės ūkyje, siekiant pagerinti vaisių derliaus kokybę ir dydį, taip pat kitais komerciniais tikslais.

3. Citokininai: ląstelių dalijimasis ir uždelstas senėjimas

Citokininai yra atsakingi už ląstelių dalijimosi stimuliavimą. (citokinezė) ir audinių proliferacija augaluose. Jie taip pat atlieka esminį vaidmenį reguliuojant šoninių pumpurų augimą, organų formavimąsi, lapų plėtimąsi ir lapų bei žiedų senėjimo (senėjimo) stabdymą. Daugiau informacijos žr. citokininai.

Citokininai daugiausia sintetinami šaknų ir per ksilemą pernešamos į ūgliusTarp ryškiausių jo savybių randame:

• Ląstelių dalijimosi aktyvavimas meristemose ir naujų audinių formavime.
• Šoninių pumpurų augimo skatinimas (nutraukiant auksino sukeltą apikalinį dominavimą).
• Vėlavimas lapų senėjimas, padeda palaikyti fotosintezės funkcionalumą.
• skatinimas Ūglių formavimasis ir lapų plėtimasis.
• Dalyvavimas maistinių medžiagų mobilizavimas link aktyvaus augimo sričių.
• Bendradarbiavimas atsparumas abiotiniams ir biotiniams stresams.

Citokininų ir auksinų santykis apibrėžia vystymosi kryptį: citokininai skatina ūglių vystymąsi, o auksinai – šaknų vystymąsi. Daugiau informacijos žr.

4. Abscizinė rūgštis: streso ir ramybės būsenos reguliatorius

Abscizinė rūgštis (ABA) yra žinoma kaip streso fitohormonas, nes jo sintezė padidėja esant nepalankioms sąlygoms, tokioms kaip sausra, žema temperatūra ar druskingumas, ir jis dalyvauja sėklų ir pumpurų ramybės periodo ar latencijos indukcijoje. Daugiau informacijos žr. Organinės trąšosPagrindinė jo funkcija yra susijusi su vandens streso reguliavimu ir išteklių išsaugojimu.

Jis daugiausia sintetinamas lapų, šaknų ir sėklų chloroplastai. Jo pagrindinės funkcijos apima:

• Žiotelės uždarymo indukcija siekiant išvengti vandens praradimo esant vandens trūkumui.
• skatinimas sėklų ramybės periodas ir pumpurus, vengiant per ankstyvo dygimo ar dygimo.
• Dalyvavimas atsakas į abiotinį stresą (sausra, druskingumas, šaltis).
• reglamentas lapų brendimas ir nukritimas ir vaisių.
• Augimo slopinimas nepalankiomis sąlygomis.

5. Etilenas: dujinis brendimo ir senėjimo hormonas

Etilenas yra unikalus augalų hormonas, nes jis yra dujos.Jo gamyba padidėja reaguojant į stresą, vaisių nokimą, senėjimą ir žaizdas. Jis gali greitai pasklisti audiniuose ir veikti lokaliai arba kaip tolimojo nuotolio signalas, net tarp netoliese esančių augalų. Norėdami suprasti jo funkciją, galite apsilankyti etilenas.

Tarp pagrindinių etileno funkcijų yra:

• Vaisių nokimo indukcija ir minkštėjimo proceso bei cukraus sintezės pagreitėjimas.
• Lapų, žiedų ir vaisių kritimo skatinimas, palengvindamas natūralų jo atsiskyrimą.
• Stimuliavimas organų senėjimas daržovės, sąveikaudamos su kitais hormonais, tokiais kaip ABA.
• Dalyvavimas Reakcijos į biotinį ir abiotinį stresą, įskaitant gynybos mechanizmų vystymąsi.
• Moduliacija stiebų ir šaknų augimas nepalankiomis sąlygomis.
• Veikiant kaip pasiuntinys tarp augalų įspėti apie pavojingas situacijas, pavyzdžiui, žolėdžių išpuolius.

6. Brassinosteroidai ir kiti nauji fitohormonai

Be penkių pagrindinių klasikinių fitohormonų šeimųNaujausi tyrimai nustatė kitus hormoninius junginius, kurie yra lygiai taip pat svarbūs reguliuojant augalų vystymąsi ir jų reakciją į aplinką. Tai apima:

• Brassinosteroidaisteroidiniai junginiai, atsakingi už ląstelių plėtimąsi ir dalijimąsi, kraujagyslių diferenciaciją, žiedadulkių vamzdelių pailgėjimą, atsparumą stresui ir senėjimą.
• JasmonataiLipidai: reaguojant į pažeidimus, apsaugant nuo patogenų ir žolėdžių, taip pat reguliuojant šaknų augimą ir dygimą.
• Salicilo rūgštis: raktas į įgytą sisteminę gynybą, apsaugą nuo patogenų ir tolerancijos abiotiniams stresams reguliavimą.
• Strigolaktonai: šakojimosi reguliatoriai, simbiozės su mikoriziniais grybais skatintojai ir sėklų dygimo slopintojai parazitiniuose augaluose.
• Kiti: poliaminai, oksilipinai, oligosacharinai, azoto oksidas, triakontanolis, karikinai, sisteminas ir signaliniai peptidai.

Veikimo mechanizmai ir hormonų sąveika

Fitohormonai veikia genetinę raišką, ląstelių proliferaciją, pailgėjimą ir diferenciaciją, reguliuojant sudėtingas tarpląstelines signalizacijos sistemas. Kiekvieno hormono veikimas priklauso nuo kelių veiksnių:

• Sintezės vieta ir veiksmo vieta.
• Koncentracija ir hormoninis gradientas audinio viduje.
• Kitų hormonų buvimas ir proporcija (sinergizmas ir antagonizmas).
• Išsivystymo būsena, audinių tipas ir aplinkos sąlygos.

Yra trys pagrindiniai augalų hormonų sąveikos tipai:

• Sinergizmasvienas hormonas sustiprina kito poveikį (pavyzdys: auksinas ir giberelinai ląstelių augime).
• Antagonizmasvienas hormonas neutralizuoja kito poveikį (pavyzdys: abscizinė rūgštis ir giberelinai daigumo metu).
• Kiekybinis balansasRezultatas priklauso nuo santykinio kelių hormonų santykio.

La hormoninis bioaktyvumas Tai reiškia gebėjimą tinkamai reguliuoti fiziologinį įvykį, kuris priklauso nuo teisingo hormono suvokimo jo receptoriuje ir specifinių vidinių signalizacijos kelių aktyvavimo.

Fitohormonų transportavimas ir reguliavimas

Augalų hormonai augale gali judėti keliais mechanizmais:

• Citoplazminis srautas ir difuzija tarp gretimų ląstelių.
• Didelių atstumų judėjimai pagal kraujagyslinius audinius: ksilemą (vanduo ir mineralai), floemą (cukrūs ir signalai).
• Dujinė difuzija (kaip etileno atveju).

Augalai reguliuoja fitohormonų kiekį šiais būdais:

• Biosintezė ir skaidymas kontroliuojamas fermentų.
• Laikymas neaktyviomis formomis (konjuguotas su cukrumi, aminorūgštimis arba peptidais).
• Aktyvaus hormono transportavimas, perskirstymas arba pašalinimas pagal poreikį.

Tai leidžia augalui dinamiškai prisitaikyti prie aplinkos pokyčių ir išlaikyti subalansuotą vystymąsi.

Augalų hormonų funkcijos pagrindiniuose augalų vystymosi procesuose

• Stiebų ir šaknų augimas ir pailgėjimas: viršūninis dominavimas, šoninių ir pridėtinių šaknų vystymasis, lapų plėtimasis.
• Sėklų daigumas ir ramybės periodas: ramybės periodo kontrolė, dygimo inicijavimas, rezervinių augalų mobilizavimas.
• Žydėjimas ir derėjimas: žydėjimo indukcija, vaisių vystymasis ir nokimas, sėklų formavimasis.
• Senėjimas ir abscisijaprogramuojamas senėjimas, natūralus lapų, vaisių ir žiedų kritimas.
• Apsauga ir reakcija į stresą: žiotelių uždarymas, gynybinių junginių sintezė, atsparumo kelių aktyvavimas, tolerancija druskingumui, sausrai, šalčiui ir patogenams.

Augalų hormonai, žemės ūkis ir biotechnologijų taikymas

Žinios apie fitohormonų veikimą sukėlė revoliuciją šiuolaikinėje žemdirbystėje.Tai leidžia kurti gamyklos valdymo ir tobulinimo strategijas, tokias kaip:

• Rūšių įsišaknijimo indukcija ir dauginimas auginiais.
• Vaisių dydžio ir kokybės kontrolė naudojant egzogeninius giberelinus arba citokininus.
• Derliaus nokimo sinchronizavimas ir pagreitinimas su etilenu.
• Pagerintas streso toleravimas ir vandens naudojimo optimizavimas naudojant abscizinės rūgšties reguliatorius.
• Mikrodauginimas ir audinių kultūra naudojant.
• Nuostolių po derliaus nuėmimo mažinimas ir sandėliavimo ligos.

Be to, naujos biotechnologinės technologijos, taikant hormonų fiziologijos žinias, leidžia kurti geriau pritaikytas augalų veisles, tvaraus žemės ūkio biostimuliatorius ir efektyviai naudoti išteklius.

Fitohormonų koordinuoto veikimo augale pavyzdžiai

• FototropizmasAuksinai persiskirsto į šešėlinę augalo pusę, skatindami ląstelių pailgėjimą toje pusėje, todėl augalas auga šviesos link. Galite padidinti fototropizmas.
• Apikalinis dominavimasDidelė auksinų koncentracija viršūnėje slopina šoninių pumpurų augimą, tačiau pašalinus viršūnę, citokininai skatina naujų šakų augimą.
• Lapų senėjimas ir kritimasEtileno, abscizinės rūgšties ir auksinų pusiausvyra lemia lapų ir vaisių kritimo laiką, kuris yra būtinas gyvenimo ciklui ir išlikimui.
• Reakcija į sausrąAbscizinė rūgštis sukelia žiotelių uždarymą, kad sumažėtų transpiracija ir būtų taupomas vanduo.
• Apsauga nuo patogenųJazmonatai ir salicilo rūgštis aktyvina gynybinių genų ekspresiją, slopindami infekcinių ligų sukėlėjų plitimą.

Augalų hormonų tyrimų iššūkiai ir ateities perspektyvos

Fitohormonų sritis nuolat tobulėja. Dėl naujų analitinių ir molekulinių metodų, leidžiančių identifikuoti daugiau hormoninių junginių ir jų veikimo būdų, kūrimo. Dabartiniai iššūkiai apima:

• Naujų hormonų ir signalinių peptidų apibūdinimas.
• suprasti hormonų sąveika ir kryžminiai signaliniai tinklai reaguojant į abiotinių ir biotinių stresų derinius.
• Kūrimas ekologiniai hormonų reguliatoriai tvariam žemės ūkiui be toksiškų atliekų.
• Paraiškos augalų biotechnologija atsparesnių ir produktyvesnių veislių auginimui.

Fitohormonai yra ne tik būtini augalų gyvybei, bet ir jų tyrimas bei taikymas atveria galimybes gerinti žemės ūkio sistemų produktyvumą ir tvarumą. Išsamus šių hormonų supratimas leidžia manipuliuoti augalų vystymusi ir apsauga, tiesiogiai paveikdamas aprūpinimą maistu ir prisitaikymą prie aplinkos iššūkių.