Фітогормони: що це та для чого вони потрібні?

Фітогормони, це невеликі органічні сполуки, які утворюються в обмежених кількостях в різних частинах багатоклітинних рослин. Їх дія може бути порівняна з роботою регуляторів і координаторів росту та розвитку рослин. Ці речовини виступають у складі спеціалізованих регуляторних молекул, що забезпечують взаємодію та координацію різних клітин, тканин і органів рослини.

У порівнянні з гормонами тварин, фітогормони відрізняються меншою специфічністю, але при цьому їхні концентрації вищі. Рослини відзначаються відсутністю спеціалізованих органів (залоз), які виробляли б ці речовини.

Існує п'ять основних груп фітогормонів, які широко розповсюджені серед рослин. Це ауксини, гібереліни, цитокініни, абсцизини і етилен. Кожна з цих груп відповідає за конкретний аспект росту та розвитку рослини.

Сучасна класифікація фітогормонів налічує шість класів гормонів: ауксини, гібереліни, цитокініни, етилен, абсцизова кислота (абсцизини) і брасиностероїди (брасини). Кожен з цих класів виконує унікальну функцію, сприяючи збалансованому і росту та розвитку рослинного організму.

Ауксин

Ауксин – це невід'ємний гормон-стимулятор, який взаємодіє з різними фізіологічними та біохімічними процесами у клітині. Цей регулятор має індольну природу за своєю хімічною структурою, що визначає його походження як похідної амінокислоти триптофану. Ауксин присутній в тканинах як вищих, так і нижчих рослин, а також в слині та сечі ссавців.

В апікальних меристемах листків та бруньок, а також в камбії та пилку, ауксин синтезується найактивніше у вищих рослин. Здатність цього фітогормону рухатися по камбію та паренхімним клітинам від верхівки пагону до кореня, а також по флоемі – від листків до інших частин стебла, визначає його ключову роль в транспорті сигналів для різних органів рослини.

Ауксин піддається окисленню під впливом ферменту – ауксин-оксидази. Активність цього ензиму відіграє важливу роль у регуляції процесів росту рослин, забезпечуючи баланс та відповідь на зовнішні впливи.

Цей гормон відіграє ключову роль у ряді процесів, таких як контроль над закладанням коренів, вплив на диференціацію провідних тканин пагонів, регуляція процесів цвітіння, плодоношення та опадання листя. Ауксин має значення у ростових процесах, таких як настії та тропізми, де він діє як справжній диригент у гармонійному розвитку рослинного світу.

Цитокініни

Цитокініни вперше визначили як активатори клітинного поділу, але подальші дослідження розкрили їхню важливу роль у різних процесах росту та розвитку рослин. Наприклад, у взаємодії з ауксином цитокінін сприяв диференціації клітин калюсу, тоді як наявність ауксину сприяла тільки розвитку кореневої системи.

Синтез цитокініну відбувається в апікальній частині кореня та транспортується по ксилемі пасивним транспортом. Останні дослідження наводять на висновок, що цитокінін, спільно з ауксином, регулює транспорт вуглеводів у тканинах рослин, реалізуючи так званий «sink to source» транспорт.

Цитокініни беруть участь у поділі клітин надземної частини рослин, пригнічуючи апікальне домінування через розвиток бічних бруньок. Вони сповільнюють старіння листків, стимулюючи синтез білків та нуклеїнових кислот. Крім того, цитокініни грають ключову роль у стимулюванні цвітіння, формуванні повноцінних репродуктивних органів та захисті хлоропластів від деградації. Ці речовини є справжніми архітекторами росту та розвитку рослин, забезпечуючи їм гармонійну та координовану структуру.

Етилен

Етилен — це хімічно проста, але за функціями вражаюча речовина. Колись розглядалась як забруднювач атмосфери. Етилен виявився гормоном, який виділяють бактерії, папороті, водорості та рослини. Рослини синтезують цей гормон у всіх своїх тканинах, особливо активно — у меристемі вузлів стебла.

Початково експерименти з етиленом проводились під час вивчення впливу диму від спалювання вугілля на рослинний організм. В результаті дослідів було виявлено, що етилен гальмує ріст стебла у довжину, але стимулює його у товщину. Рослинний організм синтезує етилен як в нормальних умовах, так і як стресовий гормон за несприятливих умов. Наприклад, його синтез під впливом стресових факторів або механічних пошкоджень сприяє потовщенню стебла, зміцнюючи рослину для подальших викликів.

Етилен виконує низку ключових функцій у рості та розвитку рослин:

- Стимулює достигання плодів.

- Забезпечує потовщення пагонів, що впливає на форму та стійкість рослини.

- Викликає опадання листя, контролюючи цикл життя рослини.

- Гальмує ріст у довжину, сприяючи контрольованому розвитку рослинних органів.

- Здійснює вплив на процеси старіння рослин, забезпечуючи їхню життєздатність та адаптацію до змінних умов.

Абсцизова кислота (АБК)

Абсцизова кислота — це гормон-інгібітор росту, який відіграє ключову роль у більшості вищих рослин. Збираючись під час розвитку насінини, АБК ініціює перехід у стан спокою, підвищує толерантність до посухи та пригнічує вівіпарію — передчасний розвиток ембріону, ще до його відділення від батьківської форми.

Цей фітогормон синтезується в листках, плодах та кореневому чохлику, найінтенсивніше під час опадання плодів та в умовах абіотичних стресів. АБК впливає на геотропізм у рослин і сповільнює ріст у будь-яких його проявах, такі як проростання насіння та ріст бруньок.

АБК виконує ряд важливих функцій:

- Контролює перехід у стан спокою. Викликаючи спокійний стан у насінини, АБК регулює цикл життя рослини та підготовку до оптимальних умов для проростання.

- Регулює старіння листків та дозрівання плодів. АБК впливає на процеси дозрівання та зберігання поживних речовин.

- Підвищує стійкість до засолення, посухи і низьких температур. Гормон сприяє адаптації рослин до несприятливі умов навколишнього середовища.

- Пригнічує явища вівіпарії. Захищаючи ембріон, АБК гальмує його передчасний розвиток.

- Затримує клітинний поділ. Гормон гальмує процес поділу клітин, сповільнюючи ріст рослини та сприяючи економному використанню енергії у стресових ситуаціях.

АБК утворюється у рослинах за стресових умов, служачи не тільки для продовження нормального розвитку, але й для забезпечення адаптації до непередбачених факторів. Цей гормон є невід'ємною частиною стратегії рослинного виживання в змінних умовах навколишнього середовища.

 

Фізіологічні Ефекти Брасіностероїдів

- Підвищують стійкість рослин до стресів. Особливо ефективні при засухах та сольовому стресі, брасіностероїди забезпечують рослинам необхідний резерв витривалості.

- Стимулюють ріст пилкової трубки. Посприяючи ефективному проходженню пилка, брасіностероїди сприяють процесам опилення та формуванню насіння.

- Сприяють утворенню хлорофілу. Брасіностероїди позитивно впливають на процеси хлорофілогенезу, що важливо для забезпечення рослин харчовими речовинами.

- Заохочують ділення та розтягування кліток пагонів. Активізуючи процеси росту, брасіностероїди сприяють формуванню та розвитку рослин.

- Стимулюють ділення кліток разом із ауксинами та цитокинінами. Взаємодіючи з іншими фітогормонами, брасіностероїди підсилюють процеси клітинного ділення.

- Збільшують розтягування кліток у присутності ауксинів та гібберелінів. У співпраці з іншими фітогормонами, брасіностероїди допомагають рослинам пристосовуватися до змінних умов росту.

- Сприяють виходу насіння зі стану фізіологічного спокою. Подібно до гібберелінів, брасіностероїди сприяють активізації процесу виходу насіння зі спокійного стану.

- Забезпечують нормальний ріст та розвиток. Недостатній рівень брасіностероїдів може призвести до карликовості, впливаючи на здоров'я рослин.

- Мають синергетичний ефект разом із ауксинами. Взаємодія з ауксинами підсилює дію брасіностероїдів, забезпечуючи комплексний ріст та розвиток рослин.