REGULACJA PROCESÓW ŻYCIOWYCH ROŚLIN REGULATORY WZROSTU Regulatory wzrostu (fitohormony) są to związki organiczne, które w bardzo małych ilościach zwiększają, hamują lub w inny sposób wpływają na procesy wzrostu i rozwoju roślin FITOHORMONY Inhibitory Auksyny Gibereliny Cytokininy Etylen wzrostu 1. Regulatory endogenne (naturalne) - wytwarzane przez rośliny 2. Regulatory egzogenne (sztuczne) - sztucznie wprowadzane do roślin w postaci preparatów produkowanych przemysłowo, umożliwiają kierowanie wzrostem i rozwojem roślin uprawnych REGULATORY WZROSTU AUKSYNY Auksyny to związki organiczne, które charakteryzuje zdolność wywoływania wzrostu elongacyjnego (wydłużeniowego) komórek łodygi w sposób podobny do kwasu indolilo-3-octowego KOLEOPTYL- pochewka okrywająca pierwszy liść, która pojawia się w początkowej fazie kiełkowania Testy biologiczne do oznaczania auksyn 1)test wygięcia Avena- im więcej auksyn zawiera bloczek agarowy, tym bardziej wygina się koleoptyl. Miarą zawartości auksyn w bloczku jest większy kąt wygięcia koleoptylu 2)test cylindryczny Avena- cylinderki wycięte z koleoptylu umieszcza się w badanych roztworach. Im wyższe stężenie auksyn, tym bardziej wydłużają się cylinderki. Miarą stężenia auksyn jest więc przyrost długości cylinderków REGULATORY WZROSTU AUKSYNY Test Avena REGULATORY WZROSTU AUKSYNY Wpływ auksyn na roślinę: 1) wydłużanie komórek-rozluzniają strukturę ściany komórkowej(podatne na rozciąganie) 2) podziały komórek- zwłaszcza w kambium(przyrost na grubość) pierścienie roczne; powstanie kalusa 3)Tworzenie zawiązków korzeniowych-pobudzanie korzeni wiązkowych i przybyszowych(sadzonki- przesadzanie do nowej ziemi) 4)partenokarpia-rozrost zalążku (owocni) lub dna kwiatowego powodowany jest przez auksyny wydzielane przez rozwijające się nasiona -powstanie owocu bez zapłodnienia 5) hamowanie rozwoju pędów bocznych: dominacja wierzchołkowa wprowadzenie pędów bocznych w stan spoczynku 6)zrzucanie liści i owoców - zmiejszenie ilości auksyn w starszych owocach i liściach powoduje rozpuszczanie substancji pektynowych, spajających poszczególne komórki w warstwie odcinającej 7) ruchy roślin-tropizmy związane są z aktywacją auksyn-strona zaciemniona zawiera więcej auksyn- po dolnej stronie łodygi wyższe stężenie auksyn REGULATORY WZROSTU GIBERELINY Gibereliny to związki organiczne, które mają taki sam szkielet gibanu jak kwas giberelowy i wykazują aktywność w testach karłowatych mutantów oraz indukcji a�-amylazy w kiełkujących ziarniakach jęczmienia Na plantacjach ryżu w Japonii występują czasem niezwykle wysokie siewki -zakażenie grzybem Giberella fuikuroi produkujących giberelinę. Jeste to jednakże również naturalny składnik roślin Testy biologiczne: 1) test karłowatych mutantów (kukurydzy lub grochu)-krople badanego roztworu gibereliny nanosi się na wierzchołek wzrostu młodej karłowatej siewki, a po kilku dniach mierzymy przyrost długości i porównujemy z rośliną kontrolną tj. nie traktowaną roztworem. Przyrost długości jest miara aktywności gibereliny 2)Indukcja alfa-amylazy w kiełkujących ziarniakach jęczmienia. im więcej gibereliny zawiera badany roztwór, tym więcej skrobi ulega scukrzeniu-metody chemiczne REGULATORY WZROSTU GIBERELINY Działanie giberelin 1) wpływ na karłowate mutanty-wydłużanie łodyg 2) wytwarzanie tzw. pośpiechu-wydłużanie międzywęzli i zakwitanie roślin rozetowych np. buraka 3)stymulowanie podziałów komórkowych 4) przyspieszanie kiełkowania nasion przez hydrolizę substancji zapasowej nasienia 5)przerywanie stanu spoczynku pąków np. oczek w bulwach ziemniaków 6)partenokarpia-rozwój owoców bez zapłodnienia(winogrona, wiśnie, grusza) REGULATORY WZROSTU WSPÓADZIAAANIE GIRBERELIN Z AUKSYNAMI Gibereliny wykazują w pewnych przypadkach aktywność fizjologiczną zbliżoną do auksyn, istnieją jednak również różnice w działaniu obu grup Działania podobne Działanie Auksyny Gibereliny Test Avena Wydłużanie łodygi + Test karłowatych mutantów Wzrost owoców + Transport polarny (kierunkowy) + Tworzenie kalusu + Hamowanie wydłużania korzeni + Tworzenie zawiązków korzeniowych + Hamowanie rozwoju pąków bocznych + Opóznianie opadania liści + Zwiększanie wzrostu całych roślin, + zwłaszcza odmian karłowatych Tworzenie pośpiechów i kwitnienie roślin + dwuletnich oraz długiego dnia Przyśpieszenie kiełkowania nasion oraz + przerywanie stanu spoczynku REGULATORY WZROSTU CYTOKININY Cytokininy to związki organiczne, które przyśpieszają cytokinezę komórek roślinnych w sposób podobny do kinetyny, większość z nich to pochoedne 6-aminopuryny Działanie 1) stymulowanie podziałów komórkowych 2) wydłużanie komórek 3) pobudzania tkanek do wytwarzania organów-tworzenie organów w izolowanych tkankach - izolowana tkanka z łodygi tytoniu wyrasta w kalus po dodaniu cytokininy i auksyny, może tworzyć pędy lub korzenie 4) hamuje wytwarzanie korzeni 5) przerwanie spoczynku-przyspieszenie kiełkowania nasion(cytokininy wytwarzane przez korzenie obecne są w glebie 6)zmiana dominacji wierzchołkowej-pobudzenie rozwoju pęków bocznych 7)hamowanie procesu starzenia się, liście umieszczone w roztworze cytokininy zachowują świeżość i zieloną barwę, odmładzać też mogą liście pobudzając wytwarzanie chlorofilu, białek, kwasów nukleinowych. REGULATORY WZROSTU INHIBITORY WZROSTU Endogenne związki organiczne, które w stężeniach fizjologicznych hamują procesy życiowe roślin np otwieranie pąków, kwitnienie, wydłużanie łodygi, wzrost korzeni, kiełkowanie nasion itp. a) FENOLOWE: kwas salicylowy, galusowy, kumarynowy(zapach siana-kumaryna) b) KWAS ABSCYSYNOWY ABA (dormina),powstaje z ksantofilu. Inhibitory występują w pąkach, liściach, bulwach nasionach, owocach. ABA tworzy się liściach i owocach i jest rozprowadzana przez wiązki przewodzące i tkanki parenchymatyczne. Długi dzień i niska temperatura powoduje rozkład inhibitorów działanie ABA(najbardziej aktywny) 1) hamuje podziały i wydłużanie komórek (brak toksycznego działania) 2) indukuje stan spoczynku zimowego pąków drzew i nasion 3) przyspiesza starzenie się organów roślinnych, rozkład chlorofilu, syntezę karotenów, obniżanie tugorów. 4) przyspieszenie spadania liści i owoców( destrukcja ścian komórkowych w ogonkach liściowych REGULATORY WZROSTU ETYLEN Etylen-nienasycony węglowodór(CH2=CH2) endogenne regulator wzrostu, gaz Działanie 1) przyspiesza zrzucanie liści i owoców(zwiększa hydrolizę pektyn w ogonkach liściowych) 2)zwiększa oddychanie i przez to przyśpiesza dojrzewanie owoców Gra role "wtórnego posłańca", który zwiększa aktywność pewnych enzymów np. przeprowadzających hydrolizę pektyn, co jest przyczyną rozluzniania się tkanek w dojrzewających owocach oraz tworzenia się warstwy odcinającej w ogonkach liści i owoców 3) zwiększa przepuszczalność plazmolemmy i w ten sposób przyczynia się do odpływu różnych substancji z komórki