Auksīni — augu hormoni: definīcija, darbība un pielietojums

Auksīni — augu hormoni: definīcija, darbība un pielietojums. Izpēti, kā tie regulē augšanu, to bioķīmiju, sintētiskos analogus un lauksaimniecības/prakses iespējas.

Auksīni ir augu hormonu (jeb augu augšanas vielu) grupa, kam piemīt morfogēniem līdzīgas īpašības. Auksīniem ir galvenā loma daudzu augšanas un uzvedības procesu koordinēšanā augu dzīves ciklā. tie ir būtiski augu ķermeņa attīstībai.

Auksīnus un to nozīmi augu augšanā pirmo reizi aprakstīja holandiešu zinātnieks Frits Warmolt Went. Kenets V. Timans (Kenneth V. Thimann) izolēja auxīnu un atklāja, ka tā ķīmiskā struktūra ir indol-3- etiķskābe (IAA). Vents un Tīmans 1937. gadā kopā sarakstīja grāmatu par augu hormoniem "Fitohormoni".

Ir sintētiski auxīni, un lielās devās tos var izmantot kā herbicīdus. "Agent Orange" ir sintētisko auxīnu maisījums.

Sintēze un transports

Auksīni, galvenokārt indol-3-etiķskābe (IAA), sintezējas augļu, dzinumu un īpaši meristēmisko audu tuvumā (pavadošajās augšējās daļās, jaunajās lapiņās). Vielmaiņas ceļi, kas veido IAA, ietver trīs vai vairāk reakciju posmus, bieži sākot no aminoskābes triptofāna. Pastāv arī citi auksīnu veidi un prekursori (piemēram, IBA — indol-3-butīnskābe), ko izmanto praksē kā dabiska līdzīga efekta vielas.

Auksīni tiek transportēti pa augu gradēti un virzieniski — šo procesu sauc par polāro auksīnu transportu. To nodrošina specifiskas membrānas transportproteīnu grupas (piem., PIN ietvari auksīnu izplūdei un AUX/LAX ieplūdes transportieri). Virzieniskais transports ļauj augam koncentrēt auksīnu noteiktās vietās, ietekmējot vietējo šūnu sadalījumu un pagarināšanos.

Darbības mehānisms šūnu līmenī

Auksīnu signāls tiek uztverts šūnā ar receptorproteīniem, no kuriem labi pētīts ir TIR1/AFB receptoru komplekss. Kad auksīns saistās receptoram, tiek aktivizēta SCF ubiquitīnligāzes sistēma, kas uzlabo represoru proteīnu (Aux/IAA) noārdīšanos. Tas atbrīvo ARF (Auxin Response Factor) transkripcijas faktorus, kas aktivizē vai slāpē auksīnam atkarīgus gēnus. Šī regulācija ietekmē enzīmu ražošanu, šūnas sieniņu mīkstināšanu (piem., expanzīnu darbība) un protonu sūkņu aktivitāti, kas kopumā veicina šūnu pagarināšanos ("acid growth" hipotēze).

Fizioloģiskās lomas

• Šūnu pagarināšanās: auksīni veicina garuma pieaugumu stumbros un zaros.
• Apikālā dominēšana: augšējā dzinuma tips inhibē sānu dzinumu attīstību, nodrošinot augšanas virzību uz augšu.
• Tropismi: fototropismā un gravitropismā auksīnu sadale nomainās, radot asimetrisku šūnu pagarināšanos un lapu vai dzinumu virziena maiņu.
• Vaskulārā diferencācija: auksīni palīdz atšķirt koksnes un mizas audus (ksilema un floēma) attīstībā.
• Sānu sakņu un ģeneratīvo struktūru veidošanās: auksīni stimulē laterālo saku veidošanos un ietekmē ziedu un sēklu attīstību.
• Embriogeneze un augļa veidošanās: pareiza auksīnu plūsma ir svarīga embrija polaritātei un normālai augļa attīstībai.

Sintētiskie auksīni un pielietojums

Sintētiskie auksīni (piemēram, 2,4-D, 2,4,5-T, NAA — naftil-acetskābe, IBA) tiek izmantoti lauksaimniecībā un dārzkopībā dažādiem mērķiem:

• Herbicīdi: augstās koncentrācijās sintētiskie auksīni izraisa nekontrolētu augšanu un cietu audu bojāeju, tāpēc tie ir efektīvi pret dažām nezālēm. Tomēr šādus līdzekļus jālieto piesardzīgi, jo tie ietekmē arī kultūraugus un vidi.
• Stimulators stādīšanai un sakņu veidošanai: IBA un NAA bieži izmanto stādu karošanu un spraudeņu sakņošanai, lai paātrinātu un vienmērīgāk sāktu sakņu attīstību.
• Tissue culture un augļa attīstība: nosaka auksīna un citokinīnu attiecību, lai veidotu organoģenēzi vai parthenokarpu (bezsēklu augļu) ražošanu.
• Augļu nobriešana un nokasīšana: noteiktas auksīnu devas var ietekmēt augļu kritumu (thinning) vai nostiprināt augļu piekļaušanos.

Jāņem vērā, ka savienojums "Agent Orange" ir sintētisko auxīnu maisījums, un tas ir saistīts ar plašām veselības un vides problēmām, jo saturēja piesārņojumu (dioxīnus).

Drošība un vides aspekti

Sintētisko auksīnu lietošanai ir jāievēro drošības norādījumi: tie var radīt toksiskas reakcijas, izraisa herbicīdu driftu uz blakus stādījumiem un piesārņot ūdeni. Daži savienojumi (piem., 2,4,5-T) ir aizliegti vai ierobežoti daudzās valstīs, galvenokārt saistībā ar veselības riskiem un dioxīnu piesārņojumu. Ilgstoša un bezatbildīga izmantošana var izraisīt rezistenci nezāļu populācijās un nelabvēlīgi ietekmēt bioloģisko daudzveidību.

Praktiski padomi dārzniekiem

• Izmantojiet auksīna saturošus preparātus (sakņu stimulēšanai) tikai pēc ražotāja norādījumiem un nepieciešamības.
• Herbicīdus lietojiet precīzi, izvairieties no driftēšanas un nekavējoties neuzturieties blakus apstrādātām platībām.
• Darbojoties ar ķīmiskām vielām, lietojiet aizsargcimdus un apģērbu, un sekojiet drošības lapām (SDS).
• Ja iespējams, izvēlieties mazāk toksiskas un mērķtiecīgākas alternatīvas, integrējot kulturālos un mehāniskos nezāļu apkarošanas veidus.

Kopumā auksīni ir centrāla augšanas regulēšanas grupa, kas ietekmē ļoti daudzas augu attīstības fāzes. Zināšanas par to sintēzi, transportu un signālu ļauj gan fundamentālai izpratnei par augiem, gan praktiskai izmantošanai lauksaimniecībā un dārzkopībā.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir auxīni?

J: Kāda ir auxīnu loma augu augšanā?

J: Kurš pirmais aprakstīja auxīnu lomu augu augšanā?

J: Kas izolēja auxīnu un atklāja, ka tā ķīmiskā struktūra ir indol-3- etiķskābe (IAA)?

J: Vai Vents un Tīmans bija grāmatas par augu hormoniem līdzautori?

J: Vai ir sintētiski auxīni?

J: Vai sintētiskos auxīnus var izmantot kā herbicīdus?

Meklēt pēc burta