אוקסינים: פונקציות, סוגים, השפעות על צמחים, יישומים - ביולוגיה - 2025

Auxins הוא קבוצה של הורמונים צמחיים הפועלים כפי רגולטורים של צמיחה והתפתחות של צמחים. תפקידה קשור לגורמים המעוררים את צמיחת הצומח, ספציפית חלוקת תאים והתארכותם.

פיטוהורמונים אלה נמצאים ברחבי ממלכת הצומח, מחיידקים, אצות ופטריות, ועד צמחים גבוהים יותר. מבין האוקסינים המתרחשים באופן טבעי, חומצה אינדולקטית (IAA) היא הנפוצה ביותר והיא נגזרת מחומצת האמינו L-טריפטופן.

גידול צמחים מקודם על ידי אוקסינים מקור: pixabay.com

נוכחותם של רגולטורי צמיחה התגלתה בראשית המאה העשרים על ידי FW Went. באמצעות בדיקות עם שתילי שיבולת שועל, הוא קבע את האפשרות לקיומם של חומרים המווסתים צמיחה בצמחים.

למרות שהם ממוקמים ברוב רקמות הצמח, הריכוז הגבוה ביותר מוגבל לרקמות גדלות באופן פעיל. סינתזת אוקסין מתרחשת בדרך כלל במריסטמים אפיים, עלים רכים ופירות מתפתחים.

המריסטמים האפיים של הגבעול הם האזורים שבהם מסונתז התעשייה האווירית, ומתפזר באופן דיפרנציאלי לבסיס הגבעול. בעלים, כמות האוקסין תלויה בגיל הרקמה, הריכוז יורד עם בגרות העלווה.

כרגולטורי צמיחה הם משתמשים בשימוש נרחב על ידי החקלאים כדי להאיץ את הצמיחה או לקדם את השורשים. נכון לעכשיו ישנם מוצרים מסחריים שונים עם פונקציות ספציפיות בהתאם לצרכים הפיזיולוגיים והמורפולוגיים של כל יבול.

מִבְנֶה

אוקסינים מורכבים מטבעת אינדול המופקת מפנול, וטבעות ארומטיות עם קשרים כפולים מצומדים. למעשה, יש להם מבנה דו-אופני המורכב מפירול 5 פחמן ומנזן בן 6 פחמן.

חומצה Indolacetic (IAA) מקור: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. זה Ayacop מוזר כמו Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). באמצעות Wikimedia Commons

המינון התרכובת האורגנית הוא מולקולה ארומטית עם דרגת תנודתיות גבוהה. מאפיין זה הופך את ריכוז האוקסין לצמחים לתלוי בשאריות שמתאחדות לטבעת הכפולה.

פוּנקצִיָה

בעיקרו של דבר, אוקסינים מעוררים חלוקת תאים והתארכותם, וכתוצאה מכך צמיחת רקמות. למעשה, פיטוהורמונים אלה מתערבים בתהליכים שונים של התפתחות צמחים, ומתקשרים פעמים רבות עם הורמונים אחרים.

• הם גורמים להארכת תאים על ידי הגברת הפלסטיות של דופן התא.
• הם גורמים לצמיחה של האפקס המריסטמטי, הקולאופטילים והגבעול.
• הם מגבילים את צמיחתם של הראשי או הטרטות, וממריצים את היווצרותם של שורשים משניים והרפתקניים.
• הם מקדמים בידול כלי הדם.
• הם מניעים דומיננטיות אפית.
• ויסות הגיאוטרופיזם: פוטוטרופיזם, גרוויטרופיזם ותיגמוטרופיזם באמצעות חלוקה מחדש לרוחב של אוקסינים.
• הם מעכבים את ביטול איברי הצמח כמו עלים, פרחים ופירות.
• הם מניעים התפתחות פרחים.
• הם בעד ויסות התפתחות הפרי.

מנגנון פעולה

לאוקסינים יש את המאפיין להגדיל את הפלסטיות של דופן התא כדי להתחיל בתהליך ההארכה. כאשר דופן התא מתרככת, התא מתנפח ומתרחב בגלל לחץ הטורגור.

Cotyledons. מקור: pixabay.com

בהקשר זה, תאים מריסטמטיים סופגים כמויות גדולות של מים, המשפיעים על צמיחת רקמות אפיקיות. תהליך זה נקבע על ידי תופעה המכונה "צמיחה במדיום חומצי", המסבירה את פעילות האוקסינים.

תופעה זו מתרחשת כאשר הפוליסכרידים והפקטינים המרכיבים את דופן התא מתרככים עקב החמצת המדיום. תאית, המיסלולוזה ופקטין מאבדים את הנוקשות שלהם המאפשרת כניסת מים לתא.

תפקיד האוקסינים בתהליך זה הוא לגרום להחלפת יוני מימן (H ⁺ ) לכיוון דופן התא. המנגנונים המתערבים בתהליך זה הם הפעלת משאבות H-ATPases וסינתזה של H-ATPases חדשים.

• הפעלת משאבות H-ATPases: אוקסינים מעורבים ישירות בשאיבת פרוטונים מהאנזים, תוך התערבות של ATP.
• סינתזה של H-ATPases חדשים: לאוקסינים יש את היכולת לסנתז משאבות פרוטון בדופן התא, מקדמים את ה- mRNA הפועל על תכנית הרשת האנדופלסמית ועל המנגנון גולגי כדי להגביר את פעילות הגיבוי בדופן התא.

ככל שיוני מימן (H ⁺ ) גדלים, דופן התא הופכת להיות חומצית, ומפעילה את חלבוני "המרחיב" המעורבים בגידול התא. מרחיב עובד ביעילות ב pH נע בין 4.5 ל 5.5.

אכן, פוליסכרידים ומיקרו-פיברילים תאיים מאבדים את הנוקשות שלהם הודות לפירוק קשרי המימן הממזגים אותם. כתוצאה מכך התא סופג מים ומתרחב בגודלו, מה שמבטא את תופעת "הצמיחה במדיום חומצי".

סוגים

• IAA או חומצה Indoleacetic: פיטוהורמון ממקור טבעי, זהו ההורמון שנמצא בכמות גדולה יותר ברקמות הצמח. זה מסונתז ברמה של רקמות צעירות, בעלים, meristems וניצנים סופניים.
• רשות השידור או Indole Butyric Acid: ספקטרום רחב פיטוהורמון המופיע באופן טבעי. זה תורם להתפתחות שורשים בירקות וצמחי נוי, כמו כן השימוש בו מאפשר להשיג פירות גדולים יותר.
• חומצה ANA או נפתלתנה- אצטטית : פיטוהורמון ממוצא סינטטי הנמצא בשימוש נרחב בחקלאות. הוא משמש כדי לגרום לצמיחה של שורשים הרפתקניים בגזם, להפחתת טיפת פרי ולעורר פריחה.
• חומצה 2,4-D או דיכלורופנוקס-אצטטית: תוצר ממוצא הורמונלי המשמש כחומר קוטל עשבים מערכתי. הוא משמש בעיקר להדברת עשבים רחבים.
• 2,4,5-T או 2, 4, 5- חומצה Trichlorophenoxyacetic: פיטוהורמון ממוצא סינטטי המשמש כחומר הדברה. נכון לעכשיו השימוש בו מוגבל בגלל השפעותיו הקטלניות על הסביבה, צמחים, בעלי חיים ואדם.

השפעות על צמחים

אוקסינים גורמים לשינויים מורפולוגיים ופיזיולוגיים שונים, בעיקר התארכות תאים המעדיפים את התארכות הגבעולים והשורשים. באופן דומה, הוא מתערב בדומיננטיות אפית, טרופיזם, בוטלה ועדיפות עלים ופרחים, התפתחות פרי ובידול בתאים.

התארכות התא

צמחים גדלים באמצעות שני תהליכים רצופים, חלוקת תאים והתארכות. חלוקת תאים מאפשרת עלייה במספר התאים, ובאורך התארכות התא הצמח גדל בגודלו.

התארכות התא. מקור: pixabay.com

אוקסינים מעורבים בהחמצה של דופן התא באמצעות הפעלת ATPases. בדרך זו מוגברת ספיגת המים והמומסים, מופעלים מרחבים ומתרחשת התארכות תאים.

דומיננטיות אפית

דומיננטיות אפית היא תופעת הקורלציה בה הניצן העיקרי גדל לרעת הניצנים הרוחביים. הפעילות של אוקסינים על צמיחה אפיתית חייבת להיות מלווה בנוכחות הציטוקין הפיטוהורמון.

אכן, בקצה הצמחוני מתרחשת סינתזה של אוקסינים שמושכים לאחר מכן ציטוקינים המסונתזים בשורשים לעבר הקצה. כשמגיעים לריכוז האוקסין / ציטוקין האופטימלי, מתרחשת חלוקת תאים ובידול, והתארכות לאחר מכן של המריסטם האפאלי.

השפעות פיזיולוגיות

כְּמִיהוּת

טרופיזם הוא צמיחה כיוונית של גבעולים, ענפים ושורשים כתגובה לגירוי מהסביבה. למעשה, גירויים אלה קשורים לאור, כוח משיכה, לחות, רוח, מגע חיצוני או תגובה כימית.

פוטוטרופיזם מנוהל על ידי אוקסינים, מכיוון שאור מעכב את הסינתזה שלהם ברמה התאית. בדרך זו הצד המוצל של הגבעול גדל יותר והאזור המואר מגביל את צמיחתו על ידי מתעקם לכיוון האור.

כריתה ונשימה

ההפלה היא נפילת עלים, פרחים ופירות כתוצאה מגורמים חיצוניים, הגורמת לעידן האיברים. תהליך זה מואץ על ידי הצטברות אתילן בין הגבעול לפטוטולה, ויוצר אזור כריתה הגורם לניתוק.

התנועה הרציפה של אוקסינים מונעת את כריתת האיברים, מעכבת את נפילת העלים, הפרחים והפירות הלא בשלים. השפעתו מכוונת לשלוט בפעולה של אתילן, שהוא המקדם העיקרי של אזור ההיספה.

התפתחות פרי

אוקסינים מסונתזים באבקה, באנדוספרם ובעובר הזרעים. לאחר האבקה מתרחשת היווצרות הביוץ ומערך הפירות הבאים, כאשר האוקסינים מתערבים כאל גורם מקדם.

פירות עגבניות. מקור: pixabay.com

במהלך התפתחות הפירות, האנדוספרם מספק את האוקסינים הנחוצים לשלב הראשון של הגידול. בהמשך, העובר מספק את האוקסינים הנדרשים לשלבים המאוחרים של גידול הפירות.

חלוקת תאים ובידול

הוכחות מדעיות הוכיחו כי אוקסינים מווסתים את חלוקת התא בקמביום בו מתרחשת הבחנה של רקמות כלי הדם.

אכן, בדיקות מראות שככל שכמות האוקסין (IAA) גבוהה יותר, נוצרת רקמה מוליכת יותר, בעיקר קסילם.

יישומים

ברמה המסחרית, אוקסינים משמשים כוויסות צמיחה, הן בתחום והן בבדיקות ביוטכנולוגיות. בשימוש בריכוזים נמוכים הם משנים את ההתפתחות התקינה של צמחים, מגדילים את הפרודוקטיביות, את איכות היבול והיבול.

יישום של אוקסינים. מקור: pixabay.com

יישומים מבוקרים בעת הקמת תרבות מעדיפים צמיחת תאים והפצת שורשים עיקריים והרפתקניים. בנוסף, הם מיטיבים עם פריחתם ופיתוחם של הפירות, ומונעים נפילת עלים, פרחים ופירות.

ברמה הניסויית, אוקסינים משמשים לייצור פירות בזרעים, להחזקת הפירות עד שהם בשלים, או כקוטלי עשבים. ברמה הביו-רפואית, הם שימשו לתכנות מחדש של תאים סומטיים לתאי גזע.

הפניות

1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). הומאוסטזיס של אוקסין וחשיבותו בפיתוח Arabidopsis Thaliana. כתב העת לחינוך ביוכימי, 33 (1), 13-22.
2. Gómez Cadenas Aurelio ו- García Agustín Pilar (2006) פיטוהורמונים: מטבוליזם ואופן פעולה. Castelló de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). הורמונים ומווסתי גדילה: אוקסינים, גיבברלינים וציטוקינינים. סקאו, פ, א, וקרדמיל, ל (עורכים). פיזיולוגיה של הצומח, 1-28.
4. Marassi Maria Maria (2007) הורמונים צמחיים. היפרטקסות של אזור הביולוגיה. ניתן להשיג ב: biologia.edu.ar
5. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). פיזיולוגיה של הצומח (כרך 10). אוניברסיטת Jaume I.