AUXINY: FUNKCE, TYPY, ÚČINKY NA ROSTLINY, APLIKACE - BIOLOGIE - 2025

Tyto auxiny jsou skupina rostlinných hormonů, které působí jako regulátory růstu a vývoje rostlin. Jeho funkce souvisí s faktory, které stimulují růst rostlin, konkrétně dělení buněk a prodloužení.

Tyto fytohormony se nacházejí v celém rostlinném království, od bakterií, řas a hub až po vyšší rostliny. Z přirozeně se vyskytujících auxinů je kyselina indoleactová (IAA) nejčastější a je odvozena od aminokyseliny L-tryptofanu.

Růst rostlin podporovaný auxiny Zdroj: pixabay.com

Přítomnost regulátorů růstu byla objevena na začátku 20. století společností FW Went. Prostřednictvím testů s ovesnými sazenicemi zjistil možnost existence látek regulujících růst v rostlinách.

Ačkoli jsou umístěny ve většině rostlinných tkání, nejvyšší koncentrace je omezena na aktivně rostoucí tkáně. Syntéza Auxinu se obvykle vyskytuje v apikálních meristémech, jemných listech a vyvíjejících se plodech.

Apikální meristémy stonku jsou oblasti, ve kterých je syntetizována IAA a distribuují se odlišně od základny stonku. V listech závisí množství auxinu na stáří tkáně, přičemž koncentrace s věkem listů klesá.

Jako regulátory růstu je zemědělci široce využívají k urychlení růstu nebo podpoře zakořenění. V současné době existují různé komerční produkty se specifickými funkcemi v závislosti na fyziologických a morfologických potřebách každé plodiny.

Struktura

Auxiny jsou složeny z indolového kruhu odvozeného od fenolu a aromatických kruhů s dvojitou konjugovanou vazbou. Ve skutečnosti mají bicyklickou strukturu tvořenou 5-uhlíkovým pyrrolem a 6-uhlíkovým benzenem.

Kyselina indolactová (IAA) Zdroj: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Je to divný Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben)., prostřednictvím Wikimedia Commons

Organická sloučenina indol je aromatická molekula s vysokým stupněm těkavosti. Tato vlastnost způsobuje, že koncentrace auxinu v rostlinách závisí na zbytcích, které se váží k dvojnému kruhu.

Funkce

Auxiny v podstatě stimulují dělení a prodloužení buněk a následně růst tkání. Ve skutečnosti tyto fytohormony zasahují do různých procesů vývoje rostlin a mnohokrát interagují s jinými hormony.

• Vyvolávají prodloužení buněk zvýšením plasticity buněčné stěny.
• Způsobují růst meristematického vrcholu, coleoptiles a stonku.
• Omezují růst hlavního nebo kořenového kořene, stimulují tvorbu sekundárních a náhodných kořenů.
• Podporují vaskulární diferenciaci.
• Motivují apikální dominanci.
• Regulace geotropismu: fototropismus, gravitropismus a thigmotropismus prostřednictvím laterálního přerozdělení auxinů.
• Zpožďují úbytek rostlinných orgánů, jako jsou listy, květiny a ovoce.
• Motivují rozvoj květin.
• Upřednostňují regulaci vývoje ovoce.

Mechanismus účinku

Auxiny mají vlastnost zvyšování plasticity buněčné stěny pro zahájení procesu protažení. Když buněčná stěna změkne, buňka bobtná a expanduje kvůli tlaku v turgoru.

Cotyledony. Zdroj: pixabay.com

V tomto ohledu meristematické buňky absorbují velké množství vody, což ovlivňuje růst apikálních tkání. Tento proces je určen jevem zvaným „růst v kyselém médiu“, který vysvětluje aktivitu auxinů.

K tomuto jevu dochází, když polysacharidy a pektiny, které tvoří buněčnou stěnu, zjemňují v důsledku okyselení média. Celulóza, hemicelulóza a pektin ztrácejí tuhost, což usnadňuje vstup vody do buňky.

Úlohou auxinů v tomto procesu je vyvolání výměny vodíkových iontů (H ⁺) směrem k buněčné stěně. Mechanismy, které do tohoto procesu zasahují, jsou aktivace pump H-ATPáz a syntéza nových H-ATPáz.

• Aktivace pump H-ATPáz: Auxiny se přímo podílejí na čerpání protonů z enzymu, s intervencí ATP.
• Syntéza nových H-ATPáz: Auxiny mají schopnost syntetizovat protonové pumpy v buněčné stěně, čímž podporují mRNA, která působí na endoplazmatické retikulum, a Golgiho aparát ke zvýšení protonační aktivity v buněčné stěně.

Jak se vodíkové ionty (H ⁺) zvyšují, buněčná stěna se stává kyselou a aktivuje „expansinové“ proteiny zapojené do buněčného růstu. Expansiny pracují efektivně v rozmezí pH mezi 4,5 a 5,5.

Polysacharidy a celulózové mikrofibrily skutečně ztrácejí tuhost díky rozkladu vodíkových vazeb, které je spojují. Výsledkem je, že buňka absorbuje vodu a rozšiřuje se, čímž se projevuje jev „růstu v kyselém médiu“.

Typy

• IAA nebo indoleactová kyselina: fytohormon přírodního původu, je to hormon, který se nachází ve větším množství v tkáních rostliny. Syntetizuje se na úrovni mladých tkání, v listech, meristémech a terminálních pupenech.
• IBA nebo kyselina indolová máslová: široké spektrum přirozeně se vyskytujícího fytohormonu. Přispívá k rozvoji kořenů v zelenině a okrasných rostlinách, stejně tak jeho použití umožňuje získat větší plody.
• ANA nebo kyselina naftalenoctová: fytohormon syntetického původu široce používaný v zemědělství. Používá se k vyvolání růstu náhodných kořenů v řízcích řízcích, snížení kapek ovoce a stimulaci kvetení.
• Kyselina 2,4-D nebo dichlorfenoxyoctová: produkt syntetického hormonálního původu používaný jako systémový herbicid. Používá se především k ničení plevelů širokolistých.
• Kyselina 2,4,5-T nebo 2, 4, 5 - trichlorfenoxyoctová: fytohormon syntetického původu používaný jako pesticid. V současné době je jeho použití omezeno kvůli smrtícím účinkům na životní prostředí, rostliny, zvířata a člověka.

Účinky na rostliny

Auxiny vyvolávají různé morfologické a fyziologické změny, zejména prodloužení buněk, které upřednostňuje prodloužení stonků a kořenů. Rovněž zasahuje do apikální dominance, tropismu, únosů a stárnutí listů a květů, vývoje ovoce a buněčné diferenciace.

Prodloužení buněk

Rostliny rostou dvěma po sobě jdoucími procesy, buněčným dělením a protažením. Dělení buněk umožňuje zvýšení počtu buněk a díky prodloužení buněk roste velikost rostliny.

Prodloužení buněk. Zdroj: pixabay.com

Auxiny se účastní acidifikace buněčné stěny aktivací ATPáz. Tímto způsobem se zvyšuje absorpce vody a solutů, aktivují se expansiny a dochází k prodloužení buněk.

Apikální dominance

Apikální dominance je korelační jev, ve kterém hlavní pupen roste na úkor bočních pupenů. Aktivita auxinů na apikální růst musí být doprovázena přítomností fytohormonového cytokinu.

Ve vegetativním vrcholu dochází skutečně k syntéze auxinů, které následně přitahují cytokiny syntetizované v kořenech směrem k vrcholu. Když je dosaženo optimální koncentrace auxinu / cytokinu, dochází k buněčnému dělení a diferenciaci a následnému prodloužení apikálního meristému

Fyziologické účinky

Tropismus

Tropismus je směrovaný růst stonků, větví a kořenů v reakci na podnět z prostředí. Ve skutečnosti se tyto podněty vztahují ke světlu, gravitaci, vlhkosti, větru, vnějšímu kontaktu nebo chemické reakci.

Fototropismus je moderován auxiny, protože světlo inhibuje jejich syntézu na buněčné úrovni. Tímto způsobem stinná strana stonku roste více a osvětlená oblast omezuje svůj růst zakřivením směrem ke světlu.

Abscision a senescence

Abscission je pád listů, květin a plodů v důsledku vnějších faktorů, které způsobují stárnutí orgánů. Tento proces je urychlován akumulací ethylenu mezi stonkem a řapíkem, čímž se vytvoří zóna úseček, která vyvolává oddělení.

Neustálý pohyb auxinů zabraňuje útěku orgánů, oddaluje pád listů, květů a nezralých plodů. Jeho účinek je zaměřen na řízení působení ethylenu, který je hlavním promotorem abscisční zóny.

Vývoj ovoce

Auxiny jsou syntetizovány v pylu, endospermu a v embryu semen. Po opylení dochází k tvorbě vajíček a následné sady ovoce, kde auxiny zasahují jako promotorový prvek.

Rajčatové ovoce. Zdroj: pixabay.com

Během vývoje ovoce poskytuje endosperm auxiny nezbytné pro první fázi růstu. Následně embryo poskytuje auxiny potřebné pro pozdější stádia růstu ovoce.

Dělení a diferenciace buněk

Vědecké důkazy prokázaly, že auxiny regulují buněčné dělení v kambiu, kde dochází k diferenciaci cévních tkání.

Testy skutečně ukazují, že čím vyšší je množství auxinu (IAA), tím se vytvoří vodivější tkáň, zejména xylem.

Aplikace

Na komerční úrovni se auxiny používají jako regulátory růstu v terénu i v biotechnologických testech. Používají-li se v nízkých koncentracích, mění normální vývoj rostlin, zvyšují produktivitu, kvalitu plodiny a sklizně.

Aplikace auxinů. Zdroj: pixabay.com

Řízené aplikace při vytváření kultury podporují růst buněk a proliferaci hlavních a náhodných kořenů. Kromě toho jsou přínosem pro kvetení a vývoj plodů a zabraňují pádu listů, květin a ovoce.

Na experimentální úrovni se auxiny používají k produkci ovoce v semenech, k udržení plodů až do zralosti nebo jako herbicidy. Na biomedicínské úrovni byly použity při přeprogramování somatických buněk na kmenové buňky.

Reference

1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Auxinová homeostáza a její význam pro rozvoj Arabidopsis Thaliana. Journal of Biochemical Education, 33 (1), 13-22.
2. Gómez Cadenas Aurelio a García Agustín Pilar (2006) Fytohormony: metabolismus a způsob účinku. Castelló de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Hormony a regulátory růstu: auxiny, gibberelliny a cytokininy. Squeo, F, A. a Cardemil, L. (eds.). Plant Physiology, 1-28.
4. Marassi Maria Antonia (2007) Rostlinné hormony. Hypertexty biologické oblasti. K dispozici na adrese: biologia.edu.ar
5. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Plant Physiology (Vol. 10). Univerzita Jaume I.