اکسین هورمون گیاهی محرک رشد و تأثیرات آن بر گیاهان

یکی از هورمون های محرک رشد در گیاهان، اکسین می باشد که از نظر ساختاری به آمینواسید شباهت دارد. این هورمون باعث رشد طولی در سلول های گیاهی می شود که همین بلند و طویل شدن ساقه های گیاه را در پی دارد. هورمون رشد اکسین در برگ های جوان و جوانه های رأسی ساخته و سنتز می شوند. توضیحات این هورمون محرک رشد را می توان در کتاب های علوم پایه هفتم و نهم مشاهده کرد. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک ما را با این هورمون و تأثیرات آن بر گیاهان و درختان آشنا می کند.

فهرست مطالب :

۱- هورمون گیاهی چیست؟

۲- هورمون گیاهی اکسین چیست؟

۳- تاریخچه کشف اکسین

۴- سنتز اکسین

۵- نحوه انتقال در گیاهان

۶- عملکرد و تأثیرات اکسین

۷- اثرات و کاربردهای اکسینها

۸- اثرات سمی اکسینها

۹- تأثیر هورمون اکسین در سنتز آنزیم ها

۱- هورمون گیاهی چیست؟

موادی که در بدن موجودات زنده ساخته شده و با انتقال به قسمت های مختلف، در مقدارهای کم می تواند بر عملکردهای مختلف بدن موجود زنده تأثیر بگذارد را هورمون می گویند. در گیاهان هورمون های گیاهی در بافت های جوان ساخته شده و با انتقال توسط آوندها و یا به طرق دیگر، به بخش های مختلف گیاه، می تواند بر روندهای رشد ریشه، ساقه، برگ و عوامل دیگر اثر بگذارد. دو دسته هورمون گیاهی وجود دارد که یک دسته آن ها محرک رشد و گروه دیگر بازدارنده رشد هستند. هورمون های گیاهی محرک رشد اکسین، جیبرلین و سیتوکینین بوده و هورمون های بازدارنده رشد نیز اتیلن و اسید آبسیزیک می باشند. در زیر به بررسی هورمون اکسین می پردازیم.

۲- هورمون گیاهی اکسین چیست؟

اکسین، هورمون گیاهی است که باعث بلند و دراز شدن سلول های گیاهی شده و می توانند واکنش های رشد و نموی را در گیاهان، بسیار زیاد کنترل کند. از جمله این اثرگذاری ها می توان بلند شدن ساقه گیاهان، تشکیل ریشه، بزرگ شدن سلول ها، مانع شدن از ریزش برگ و رشد جوانه های جانبی، تشکیل آوندهای چوبی، تشکیل و بزرگ شدن میوه ها، بیوسنتز پروتئین و موارد بسیار دیگری را نام برد. اندول استیک اسید (IAA) فراوانترین اکسین در گیاهان می باشد که تشکیل یافته از اسید آمینه تریپتوفان و یا تجزیه گلیکوزیدها می باشد.

نکته :

در مورد هورمون های حیوانی عملکرد آن ها با اثرگذاری بر سنتز پروتئین ها می باشد، می توان گفت اثر اکسینها بر گیاهان نیز می تواند روند مشابهی داشته باشد.

۳- تاریخچه کشف اکسین :

چارلز داروین اولین کسی بود که در سال ۱۸۸۰ روی هورمون های گیاهی تحقیق کرد. داروین تأثیراتی که تابش نور بر خمیده شدن گیاهان دارد را در بخش های رأسی گیاه کولئوپتیل، مورد بررسی قرار داد. نوک کولئوپتیل در جهت نور یک طرفه خم می شود و در صورت پوشاندن سطح آن، خمیدگی در آن دیده نمی شود. اما اگر کولئوپتیل بدون پوشش در معرض نور یک طرفه قرار نگیرد، خمیدگی در آن دیده نمی شود. در سال ۱۹۸۰، بویسن جانسون کسی بود که رأس های کولئوپتیل را در تاریکی بریده و فقط رأس ها را در معرض نور قرار داده و مشاهده کرد که آن ها به سمت مرکز گیاه جابجا می شود.

ونت کسی بود که در سال ۱۹۲۶ با جدا کردن ماده رشد گیاهی و گذاشتن آن ها به وسیله آگار، برای یک مدت، در زیر رأس کولئوپتیل آزمایش خود را انجام داد. سپس او این ماده را از آگار جدا کرده و در یک گیاه سر بریده قرار داد. در این آزمایش او مشاهده کرد که این ساقه ها دوباره رشد کردند و برای رشد احتیاج به کلاهک و رأس گیاه ندارند. تا این که در سال ۱۹۳۱ هاگن و اسمیت موفق به جداسازی و تخلیص این ماده شدند و با مشخص کردن این ماده در سال ۱۹۳۴ توسط کوگل، نام اکسین به آن داده شد.

۴- سنتز اکسین :

اکسینها بیشتر در برگ های جوان و جوانه های رأسی ساخته و از تریپتوفان سنتز می شوند که بعدها با استفاده از شناسایی مواد رادیواکتیو، این سنتز تأیید و ثابت شد. در واقع این هورمون در نوک کولئوپتیل (روکش محافظ جوانه جنین) ساخته می شود و سپس به سمت پایین گیاه می رود. در مورد مهمترین هورمون اکسینی که اندول استیک اسید می باشد، مراحل سنتز به این شکل می باشد که ابتدا با واکنش دآمیناسیون، اندول پیروویک اسید از اسیدآمینه تریپتوفان به دست آمده، سپس با واکنش دکربوکسیلاسیون اندول استالدئید از اندول پیروویک اسید به دست می آید. در نهایت با واکنش دهیدروژناسیونی که انجام می شود، اندول استالدئید به اندول استیک اسید تبدیل می شود.

نکته :

برداشتن نوک کولئوپتیل از گیاه، باعث توقف رشد گیاه می شود. تحت برخی از شرایط اکسینها تجزیه می شوند. از جمله این شرایط اکسیژن و حرارت بالا، و نور شدید خورشید می باشد. اکسین آزاد نیز با آنزیم پراکسیداز تجزیه می شود.

۵- نحوه انتقال در گیاهان :

هورمون های گیاهی اکسینها وقتی در گیاه تولید و سنتز می شوند می توانند در همان محل تشکیل خود استفاده شوند و یا با یکی شدن با قندها یا اسیدهای آمینه و یا ویتامین C به مناطق دیگر گیاه منتقل و در آنجا کاربردی شوند. اندول استیک اسید اکسینی است که خیلی کم به شکل آزاد بوده و بیشتر به صورت ترکیبی در گیاه منتقل می شود. انتقال این هورمون گیاهی از قسمت بالا به پائین و از طریق آوندهای آبکشی و با سرعت ۴ تا ۲۰ میلیمتر در ساعت انجام می شود.

۶- عملکرد و تأثیرات اکسین :

اکسینها در دیواره ی سلولی روی پیوندهای شیمیایی کربوهیدرات ها، تأثیر گذاشته و با تغییری غیر قابل برگشت و وارد کردن آب در دیواره سلولی، موجبات رشد گیاهان را فراهم کنند. این هورمون می تواند با پدیده فتوتروپیسم، باعث رشد ساقه ها به سمت نور شود. به این ترتیب که مقدار بیشتر این هورمون در گیاه، در سمت مخالف نور جمع خواهد شد و باعث خمیده شدن گیاه می شود. پدیده دیگری که به واسطه وجود این هورمون در گیاه اتفاق می افتد، ژئوتروپیسم است که در آن مقدار بیشتری از هورمون در قسمت های پایینی نسبت به قسمت های بالایی گیاه جمع می شود.

وقتی مقدار این هورمون در پایین ریشه ها زیاد باشد، برخلاف کولئوپتیل، رشد آن به سمت پایین خواهد بود. علت این رفتار اکسینها که رفتار مهاری است، مشخص نیست. از اثرات و فعالیت های دیگر این هورمون، می توان به نقشی که در تمایز سلولی مانند تحریک تمایز بین بافت آبکشی و بافت چوبی، تحریک تقسیم سلولی، افزایش یا مانع شدن از ریزش برگ ها، تشکیل قلمه ها از ریشه، رشد میوه، تأخیر پیری، تحریک طویل شدن سلول، تأخیر در رسیدن میوه، افزایش گلدهی، تنظیم و رشد در گیاه و تحریک تولید اتیلن دارند، اشاره کرد.

۷- اثرات و کاربردهای اکسینها :

رشد سلولی : این هورمون می تواند اندازه سلول ها را بزرگ کند که بعضی اوقات حتی می تواند آن ها را بزرگتر از حد طبیعی خود کند. اگر غلظت این هورمون کم باشد می تواند رشد ریشه را تقویت و اگر غلظت بالا داشته باشد رشد ساقه را تقویت می کند.

تروپیسم : دو پدیده به نام های فتوتروپیسم (نورگرایی) و زمین گرایی در گیاه توسط اکسینها ایجاد می شود. نورگرایی به گرایش و خمیدگی ساقه یا کولئوپتیل گیاه به سمت نور گفته می شود.

بکرزایی و رتنوکاریی : به رشد بدون لقاح که با تولید میوه های بدون دانه همراه است بکرزایی می گویند.

ریزش برگ و میوه : تولید هورمون اتیلن با تحریک اکسین انجام و آنزیم پکتیاز به این ترتیب فعال می شود. هضم شدن تیغه ای که میان برگ با ساقه، و میوه با ساقه وجود دارد، باعث افتادن آن ها با کوچکترین تکان می شود.

تمایز سلولی : با دوزهای مختلف اکسینها، اندام زایی و شکل زایی گیاه، تحت تأثیر قرار می گیرد.

گلدهی : هورمون مذکور می تواند گلدهی در شرایط روزبلند را برای گیاهان روزبلند، آسان کند و گیاهان روز کوتاه را از لحاظ گلدهی کاهش داده و مانع این فرآیند شود.

چیرگی راستی : اکسینها می توانند باعث رشد جوانه های رأسی و برعکس مانع رشد جوانه های جانبی شوند.

۸- اثرات سمی اکسینها :

اگر غلظت اکسینها زیاد باشد می تواند شکل ریشه، ساقه و برگ ها را تغییر داده و همچنین از طویل شدن سلول های گیاهی جلوگیری کرده و موجب رنگ پریدگی در برگ ها شود. اثرات سمی که این هورمون دارد آن را مناسب برای از بین بردن علف های هرز و گیاهان مزاحم می کند.

۹- تأثیر هورمون اکسین در سنتز آنزیم ها :

در سنتز برخی از آنزیم ها، هورمون اکسین می تواند تأثیر بگذارد مانند آنزیم پراکسیداز و سلولاز. آنزیم RNA پلیمراز با این هورمون تحریک و در مرحله نسخه برداری می تواند RNA را از روی DNA بسازد. این هورمون می تواند محرک سنتز ریبوزومی شود. DNA راحت می تواند به پلیمرازها، با ضعیف شدن پیوند بین هیستون و DNA توسط این هورمون، دسترسی داشته باشد.