Podstawowe Rodzaje Fitohormonów
W roślinach wyróżniamy pięć głównych grup fitohormonów:
- Auksyny
- Gibereliny
- Cytokininy
- Etylen
- Kwas abscysynowy (ABA)
Dobrze byłoby, gdybyś skojarzył, że „dodatnio” (czyli wzrostowo, rozwojowo) działają:
- Auksyny
- Gibereliny
- Cytokininy.
„Ujemnie” czyli hamująco działają:
- Etylen
- ABA.
Każda z tych grup pełni specyficzne funkcje i wpływa na różne aspekty życia rośliny.
Auksyny
Auksyny to jedna z najważniejszych grup fitohormonów. Najbardziej znanym przedstawicielem tej grupy jest kwas indolilo-3-octowy (IAA).
Auksyny są produkowane głównie w:
- stożkach wzrostu pędów
- stożkach wzrostu korzeni
- młodych liściach
- pąkach
- kwiatach
- owocach.
Zauważ: produkowane są w tych miejscach, które rosną. Skojarz sobie auksyny z wiosną – zobaczysz co rośnie na wiosnę, będziesz wiedział, gdzie znajdziesz auksyny.
Do głównych funkcji auksyn należą:
- Stymulacja wydłużania komórek: Auksyny wpływają na rozciąganie komórek, co jest kluczowe dla wzrostu pędów i korzeni. Mechanizm ten opiera się na aktywacji pomp protonowych w błonie komórkowej, co prowadzi do zakwaszenia ściany komórkowej i jej rozluźnienia, umożliwiając rozciąganie komórek.
- Regulacja dominacji wierzchołkowej: Auksyny produkowane w stożku wzrostu pędu powodują rośnięcie rośliny do góry, jednocześnie hamując rozwój pąków bocznych, co prowadzi do sytuacji, w której roślina mocniej rośnie wzwyż, niż w bok. Dlatego rośliny iglaste mają trójkątny kształt – tam gdzie dużo auksyn (u góry), nie rosną gałęzie w bok. Tam gdzie mniej auksyn (z dala od stożka wzrostu pędu), gałęzie boczne są dłuższe, bo rosną. Taki stan nazywa się dominacją wierzchołkową. Usunięcie stożka wzrostu (np. przez przycinanie) prowadzi do aktywacji pąków bocznych i rozkrzewienia rośliny.
- Wspomaganie ukorzeniania sadzonek: Auksyny są szeroko stosowane w ogrodnictwie do stymulowania tworzenia korzeni na sadzonkach. Ich niskie stężenie prowadzi do wydłużania się korzenia. Zbyt duże stężenie z kolei prowadzi do zahamowania wzrostu korzenia i rozpoczęcia wzrostu pędu.
- Hamują opadanie liści i owoców: Auksyny opóźniają proces opadania liści i owoców (a także w ogóle dojrzewania owoców), co jest szczególnie istotne w kontekście plonów.
- Stymulują podziały kambium, przez co roślina przyrasta na grubość.
- Stymulują powstanie korzeni bocznych i przybyszowych.
- Stymulują powstawanie owoców.
Jak widzisz każde z działań auksyn można skojarzyć ze wzrostem, rozkwitem, wiosną (przyrost, powstawanie, podziały, ukorzenianie, wydłużanie). Ale NIE z jesienią (opadanie, dojrzewanie).
Auksyny mają jeszcze jedną cechę, którą wykorzystują rośliny.
Tam, gdzie dużo auksyn, pęd rośnie. Auksyny układają się po zacienionej stronie łodygi. Czyli jak oświetlasz roślinę z jednej strony, a auksyny układają się po przeciwnej niż światło, to… ta zacieniona strona rośnie szybciej, niż oświetlona. A co za tym idzie, roślina pochyla się w kierunku światła.
Podobnie będzie w przypadku oparcia się rośliny o przeszkodę. Np. o patyk. Auksyny przesuną się na stronę przeciwną, niż przeszkoda, więc strona dotykająca do patyka będzie rosła wolniej, niedotykająca szybciej. Efekt? Roślina owinie się naokoło przeszkody.
I trzecie działanie auksyn na pęd: jeśli roślina się położy na ziemi, to auksyny ułożą się od strony ziemi (od strony grawitacji). W efekcie roślina się wygnie, aby rosnąć prosto.
Uwaga!!! Duże stężenie auksyn w korzeniu hamuje przyrost!!!
Gibereliny
Podstawowe skojarzenie powinno być następujące: gibereliny pomagają auksynom.
Gibereliny to grupa fitohormonów odpowiedzialnych za stymulację wzrostu łodyg, kiełkowanie nasion oraz rozwój owoców i kwiatów. Przykładem jest kwas giberelinowy (GA3). Główne funkcje giberelin to:
- Pobudzają wzrost wydłużeniowy komórek, w tym międzywęźli. Wysokie rośliny z długimi łodygami często mają podwyższony poziom giberelin.
- Stymulują podziały kambium, a co za tym idzie przyrost rośliny na grubość.
- Indukowanie kiełkowania nasion poprzez aktywację enzymów trawiących skrobię w nasionach.
- Wpływ na rozwój pąków kwiatowych: Gibereliny mogą wpływać na inicjację kwitnienia, co jest kluczowe dla cyklu życiowego roślin.
- Przyspieszanie wzrostu owoców: Gibereliny są używane w rolnictwie do zwiększania wielkości owoców i poprawy jakości plonów.
Cytokininy
Cytokininy są fitohormonami, które promują podziały komórkowe i różnicowanie tkanek. Najczęściej występującą cytokininą jest zeatyna. Funkcje cytokininy obejmują:
- Stymulacja podziałów komórkowych: Cytokininy pobudzają podziały komórkowe, co jest kluczowe dla wzrostu i rozwoju tkanek roślinnych.
- Opóźnianie starzenia się liści: Cytokininy przeciwdziałają starzeniu się liści poprzez hamowanie degradacji chlorofilu i białek.
- Współdziałają z auksynami w regulacji wzrostu korzeni i pędów.
- Promowanie rozwoju pąków bocznych: Cytokininy wspomagają rozwój pąków bocznych, co jest przeciwstawne do działania auksyn.
- Prawidłowy rozwój chloroplastów.
- Stymulują różnicowanie się komórek, tkanek, organów.
- Przerywają spoczynek nasion i stymulują kiełkowanie.
Etylen
Etylen powinieneś skojarzyć z jesienią i zagrożeniem. Na jesieni wzrost zostaje zahamowany a roślina robi wszystko, by przeżyć mrozy, brak wody, wiatry. W sytuacji zagrożenia roślina działa szybko, aby przeżyć lub przedłużyć gatunek.
Etylen jest jedynym fitohormonem w postaci gazowej i odgrywa kluczową rolę w procesie dojrzewania owoców, opadania liści oraz reakcji na stres. Do jego funkcji należą:
- Przyspieszanie dojrzewania owoców: Etylen jest głównym regulatorem procesu dojrzewania owoców. Jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym do kontrolowania dojrzewania owoców po zbiorach. Dojrzewanie owoców przed zimą gwarantuje przedłużenie gatunku.
- Regulacja opadania liści i owoców: Etylen przyspiesza proces opadania liści i owoców, co jest kluczowe w kontekście sezonowości i zbiorów. Przede wszystkim pozwala przeżyć suszę fizjologiczną.
- Indukowanie odpowiedzi na stres: Etylen jest produkowany w odpowiedzi na różne stresy środowiskowe, takie jak uszkodzenia mechaniczne, susza czy patogeny.
- Udział w procesie starzenia się tkanek: Etylen jest zaangażowany w proces starzenia (senescencji) tkanek roślinnych, co jest ważne dla cyklu życiowego roślin.
Kwas abscysynowy (ABA)
ABA jest „pomocnikiem” etylenu.
Kwas abscysynowy, znany również jako ABA, jest fitohormonem, który głównie działa jako inhibitor (hamulec) wzrostu. Jego główne funkcje to:
- Regulacja zamykania aparatów szparkowych w odpowiedzi na stres wodny: ABA jest kluczowym regulatorem reakcji roślin na suszę. Zamykanie aparatów szparkowych pomaga zredukować utratę wody przez roślinę.
- Indukowanie stanu spoczynku nasion: ABA jest odpowiedzialny za utrzymanie stanu spoczynku nasion, co zapobiega ich przedwczesnemu kiełkowaniu.
- Hamowanie wzrostu pędów: ABA hamuje wzrost pędów, co może być korzystne w warunkach stresu środowiskowego.
- Promowanie senescencji liści: ABA uczestniczy w procesie starzenia się liści, co jest ważne dla cyklu życiowego roślin.
Wpływ Fitohormonów na Procesy Fizjologiczne Roślin
Fitohormony współdziałają ze sobą, tworząc skomplikowane sieci regulacyjne, które kontrolują procesy wzrostu i rozwoju roślin. Na przykład, auksyny i cytokininy razem regulują wzrost pędów i korzeni, podczas gdy etylen i ABA mogą działać antagonistycznie w regulacji dojrzewania owoców i odpowiedzi na stres.
- Interakcje między fitohormonami: Różne fitohormony mogą działać synergistycznie lub antagonistycznie. Na przykład, auksyny i gibereliny mogą wspólnie promować wzrost elongacyjny, podczas gdy ABA może hamować ten proces. Zrozumienie tych interakcji jest kluczowe dla precyzyjnego regulowania procesów fizjologicznych roślin.
- Auksyny, gibereliny i cytokininy hamują dojrzewanie owoców, podczas gdy ABA i etylen przyspieszają to dojrzewanie.
- Etylen i ABA w odpowiedzi na stres: Etylen i ABA są kluczowymi hormonami odpowiedzi na stres. Etylen jest produkowany w odpowiedzi na stresy mechaniczne
Co powinieneś umieć:
– znać funkcje poszczególnych fitohormonów
– rozumieć, że etylen i ABA pomagają roślinie przetrwać, a nie szkodzą
– umieć wykazać współpracę i działanie antagonistyczne poszczególnych fitohormonów.