Ауксин
-
История открытия ауксинов
- Ауксины были открыты в 1920-х годах голландским биологом Фрицем Вармолтом.
- Кеннет В. Тиманн выделил индол-3-уксусную кислоту (ИУК) и определил её химическую структуру.
- В 1937 году Уорт и Тиманн опубликовали книгу о растительных гормонах.
-
Функции и распределение ауксинов
- Ауксины играют ключевую роль в координации роста и поведения растений.
- Ауксины присутствуют во всех частях растения, но в разных концентрациях.
- Концентрация ауксина регулируется метаболизмом и транспортом, создавая паттерны максимумов и минимумов.
- Ауксины создают «паттерны» развития клеток и органов растения.
-
Молекулярная структура и синтез
- Ауксины представляют собой соединения с ароматическим кольцом и группой карбоновых кислот.
- ИУК является наиболее важным природным ауксином.
- В растениях также присутствуют другие эндогенные ауксины, но они менее значимы.
-
Синтетические ауксины
- Разработаны синтетические соединения с ауксиновой активностью, такие как дикамба и 2,4-D.
- Эти соединения используются в качестве гербицидов, особенно для широколистных растений.
-
Открытие ауксинов
- Чарльз Дарвин и его сын Фрэнсис обнаружили, что колеоптили изгибаются навстречу свету.
- Питер Бойзен Йенсен показал, что фототропный стимул передается через надрез.
- Фриц Вармолт показал, что с кончиков колеоптилей диффундирует химический агент, стимулирующий рост.
-
Гормональная активность и молекулярные механизмы
- Ауксины регулируют развитие растений на всех уровнях.
- Ауксиновые рецепторы включают белки семейства F-box TIR1/AFB и ABP1.
- Ауксин связывается с TIR1/AFB, что приводит к деградации Aux/IAA и активации ARF.
- ARF связываются с промоторами генов, регулируемых ауксином, и активируют или подавляют их экспрессию.
-
Клеточный уровень
- Ауксин необходим для роста клеток, влияя на их деление и экспансию.
- Уровень концентрации ауксина способствует дифференцировке клеток и определению их судьбы.
-
Функции ауксина в растениях
- Ауксин способствует удлинению, боковому расширению и диаметральному расширению клеток.
- В некоторых случаях клеточная экспансия происходит без клеточного деления.
- Ауксин взаимодействует с другими растительными гормонами, определяя развитие растения.
-
Рост и деление клеток
- Рост и деление клеток приводят к росту тканей и развитию органов.
- Неравномерный рост клеток вызывает изгибы и повороты органов.
- Ауксин контролирует распределение клеток и их рост.
-
Перенос и распределение ауксина
- Ауксины должны быть активны в определенных областях для роста.
- Локальные максимумы ауксина формируются в результате биосинтеза и перемещения.
- Полярный перенос ауксина регулируется белками PIN и AUX/LAX.
-
Регуляция и экспрессия генов
- Ауксин влияет на пространственную и временную экспрессию генов.
- Гены STM и CUC определяют идентичность и экспрессию клеток.
- Ауксин подавляет развитие боковых почек, стимулируя рост апикальной части.
-
Организация работы растения
- Ауксин участвует в формировании органов и правильном развитии растения.
- Ауксин поддерживает полярность роста и распознавание ветвей.
- Удаление верхушки побега стимулирует рост боковых почек.
-
Эффекты ауксина
- Ауксин участвует в фототропизме, геотропизме и гидротропизме.
- Ауксин стимулирует удлинение клеток и деление при наличии цитокининов.
- Ауксин способствует накоплению сахара и минеральных веществ.
-
Реакция на рану и рост корней
- Ауксин индуцирует образование флоэмы и ксилемы при повреждении.
- Ауксин способствует образованию корней и их ветвлению.
- Высокие концентрации ауксина усиливают образование придаточных корней.
-
Верхушечное доминирование
- Ауксин подавляет развитие подмышечных почек, усиливая рост верхушки.
- Удаление верхушки растения стимулирует рост боковых почек.
-
Роль ауксина в росте и развитии растений
- Ауксин способствует удлинению клеток и изгибу растений навстречу свету.
- Ауксин необходим для роста и развития плодов, задерживая их старение.
- Экзогенный ауксин стимулирует рост плодов с удаленными семенами.
- Ауксин контролирует высвобождение семян из плодов арабидопсиса.
-
Эволюционные изменения и цветение
- Ауксин может влиять на начало цветения и развитие репродуктивных органов.
- В низких концентрациях ауксин замедляет старение цветков.
- Мутанты растений с нарушениями синтеза или транспортировки ауксина влияют на цветение.
-
Биосинтез этилена и опадение листьев
- Ауксин ингибирует образование этилена в низких концентрациях.
- Высокие концентрации ауксина могут индуцировать синтез этилена, вызывая женственность цветков.
- Ауксин подавляет опадение листьев, препятствуя старению.
-
Синтетические ауксины и их применение
- Синтетические ауксины используются для контролируемого роста и развития растений.
- Ауксины токсичны для растений, особенно для двудольных.
- Синтетические ауксины, такие как 2,4-D и 2,4,5-T, применяются как гербициды.
- 2,4-D был первым широко используемым гербицидом и до сих пор применяется.
-
Производство гербицидов и их влияние
- Синтетические ауксины могут прерывать рост растений и приводить к их гибели.
- Дефолиант «Агент Оранж» содержал смесь 2,4-Д и 2,4,5-Т.
- 2,4-D считается безопасным, но 2,4,5-T запрещен в США из-за загрязнения диоксинами.
- Диоксины, образующиеся при производстве 2,4,5-Т, вызывают различные заболевания.