AUXINES: FUNCTIES, TYPEN, EFFECTEN OP PLANTEN, TOEPASSINGEN - BIOLOGIE - 2025

De auxines zijn een groep plantenhormonen die fungeren als regulatoren van de groei en ontwikkeling van planten. Zijn functie is gerelateerd aan de factoren die plantengroei stimuleren, met name celdeling en verlenging.

Deze fytohormonen worden overal in het plantenrijk aangetroffen, van bacteriën, algen en schimmels tot hogere planten. Van de natuurlijk voorkomende auxines is indolazijnzuur (IAA) de meest voorkomende en is afgeleid van het aminozuur L-tryptofaan.

Plantengroei bevorderd door auxines Bron: pixabay.com

De aanwezigheid van groeiregulatoren werd aan het begin van de 20e eeuw ontdekt door FW Went. Door proeven met haverzaailingen stelde hij de mogelijkheid vast van het bestaan ​​van groeiregulerende stoffen in planten.

Hoewel ze zich in de meeste plantenweefsels bevinden, is de hoogste concentratie beperkt tot actief groeiende weefsels. Auxinesynthese vindt meestal plaats in apicale meristemen, zachte bladeren en fruit dat zich ontwikkelt.

De apicale meristemen van de stengel zijn de gebieden waar IAA wordt gesynthetiseerd, differentieel verdeeld naar de basis van de stengel. In de bladeren hangt de hoeveelheid auxine af van de leeftijd van het weefsel, de concentratie neemt af met de bladrijping.

Als groeiregulatoren worden ze veel gebruikt door boeren om de groei te versnellen of beworteling te bevorderen. Momenteel zijn er verschillende commerciële producten met specifieke functies, afhankelijk van de fysiologische en morfologische behoeften van elk gewas.

Structuur

Auxines zijn samengesteld uit een indoolring afgeleid van fenol en aromatische ringen met dubbele geconjugeerde bindingen. In feite hebben ze een bicyclische structuur die bestaat uit een 5-koolstof pyrrool en een 6-koolstof benzeen.

Indolazijnzuur (IAA) Bron: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. Het is een vreemde Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). , via Wikimedia Commons

De organische verbinding indool is een aromatisch molecuul met een hoge mate van vluchtigheid. Deze eigenschap maakt de auxineconcentratie in planten afhankelijk van de residuen die aan de dubbele ring koppelen.

Functie

In wezen stimuleren auxines celdeling en rek, en bijgevolg weefselgroei. In feite interveniëren deze fytohormonen in verschillende processen van plantenontwikkeling, waarbij ze vaak in wisselwerking staan ​​met andere hormonen.

• Ze veroorzaken celverlenging door de plasticiteit van de celwand te vergroten.
• Ze veroorzaken de groei van de meristeemtop, coleoptielen en de stengel.
• Ze beperken de groei van de hoofd- of penwortel en stimuleren de vorming van secundaire en adventieve wortels.
• Ze bevorderen vasculaire differentiatie.
• Ze motiveren apicale dominantie.
• Regulatie van geotropisme: fototropisme, gravitropisme en thigmotropisme door de laterale herverdeling van auxines.
• Ze vertragen het wegvallen van plantorganen zoals bladeren, bloemen en fruit.
• Ze motiveren de ontwikkeling van bloemen.
• Ze bevorderen de regulering van de vruchtontwikkeling.

Werkingsmechanisme

Auxines hebben de eigenschap de plasticiteit van de celwand te vergroten om het verlengingsproces op gang te brengen. Wanneer de celwand zachter wordt, zwelt de cel op en zet uit onder invloed van de turgordruk.

Zaadlobben. Bron: pixabay.com

In dit opzicht absorberen meristeemcellen grote hoeveelheden water, wat de groei van apicale weefsels beïnvloedt. Dit proces wordt bepaald door een fenomeen dat "groei in zuur medium" wordt genoemd en dat de activiteit van auxines verklaart.

Dit fenomeen doet zich voor wanneer de polysacchariden en pectines waaruit de celwand bestaat, zacht worden door de verzuring van het medium. Cellulose, hemicellulose en pectine verliezen hun stijfheid, wat het binnendringen van water in de cel vergemakkelijkt.

De rol van auxines in dit proces is om de uitwisseling van waterstofionen (H ⁺ ) naar de celwand te induceren . De mechanismen die in dit proces tussenkomen, zijn de activering van H-ATPases-pompen en de synthese van nieuwe H-ATPases.

• Activering van de H-ATPases-pompen: Auxines zijn direct betrokken bij het pompen van protonen uit het enzym, met tussenkomst van ATP.
• Synthese van nieuwe H-ATPases: Auxines hebben het vermogen om protonpompen in de celwand te synthetiseren, waardoor het mRNA dat op het endoplasmatisch reticulum inwerkt en het Golgi-apparaat wordt bevorderd om de protonerende activiteit in de celwand te verhogen.

Naarmate waterstofionen (H ⁺ ) toenemen, wordt de celwand zuur, waardoor de "expansine" -eiwitten die betrokken zijn bij celgroei worden geactiveerd. Expansins werken efficiënt in pH-bereiken tussen 4,5 en 5,5.

Polysacchariden en cellulosemicrofibrillen verliezen inderdaad hun stijfheid dankzij de afbraak van de waterstofbruggen die ze samensmelten. Het resultaat is dat de cel water absorbeert en in omvang uitzet, wat het fenomeen "groei in zuur medium" manifesteert.

Soorten

• IAA of indoolazijnzuur: plantenhormoon van natuurlijke oorsprong, is het hormoon dat wordt gevonden in grotere hoeveelheid in plantenweefsels. Het wordt gesynthetiseerd op het niveau van jonge weefsels, in de bladeren, meristemen en eindknoppen.
• IBA of indoolboterzuur: natuurlijk voorkomend fytohormoon met een breed spectrum. Het draagt ​​bij aan de ontwikkeling van wortels in groenten en sierplanten, en het gebruik ervan maakt het ook mogelijk om grotere vruchten te verkrijgen.
• ANA of Naphthalenacetic Acid: fytohormoon van synthetische oorsprong dat veel wordt gebruikt in de landbouw. Het wordt gebruikt om de groei van onvoorziene wortels in stekken te induceren, fruitval te verminderen en de bloei te stimuleren.
• 2,4-D of dichloorfenoxyazijnzuur: product van synthetische hormonale oorsprong dat wordt gebruikt als systemisch herbicide. Het wordt voornamelijk gebruikt om breedbladige onkruiden te bestrijden.
• 2,4,5-T of 2, 4, 5-Trichloorfenoxyazijnzuur: fytohormoon van synthetische oorsprong dat als pesticide wordt gebruikt. Momenteel is het gebruik ervan beperkt vanwege de dodelijke effecten op het milieu, planten, dieren en de mens.

Effecten op planten

Auxines veroorzaken verschillende morfologische en fysiologische veranderingen, voornamelijk celverlenging die de verlenging van stengels en wortels bevordert. Evenzo grijpt het in bij apicale dominantie, tropisme, abscissie en veroudering van bladeren en bloemen, vruchtontwikkeling en celdifferentiatie.

Celverlenging

Planten groeien door twee opeenvolgende processen, celdeling en verlenging. Door celdeling kan het aantal cellen toenemen, en door celverlenging groeit de plant in omvang.

Celverlenging. Bron: pixabay.com

Auxines zijn betrokken bij de verzuring van de celwand door activering van ATPases. Op deze manier wordt de opname van water en opgeloste stoffen verhoogd, worden expansines geactiveerd en treedt celverlenging op.

Apicale dominantie

Apicale dominantie is het correlatiefenomeen waarbij de hoofdknop groeit ten koste van de laterale knoppen. De activiteit van auxines op apicale groei moet gepaard gaan met de aanwezigheid van het fytohormooncytokine.

In de vegetatieve top vindt inderdaad de synthese van auxines plaats die vervolgens cytokines die in de wortels worden gesynthetiseerd naar de top aantrekken. Wanneer de optimale auxine / cytokineconcentratie is bereikt, vindt celdeling en differentiatie plaats, en daaropvolgende verlenging van het apicale meristeem

Fysiologische effecten

Tropisme

Tropisme is de gerichte groei van stengels, takken en wortels als reactie op een prikkel uit de omgeving. In feite zijn deze stimuli gerelateerd aan licht, zwaartekracht, vochtigheid, wind, een extern contact of een chemische reactie.

Fototropisme wordt gemodereerd door auxines, aangezien licht hun synthese op cellulair niveau remt. Op deze manier groeit de gearceerde kant van de stengel meer en beperkt het verlichte gebied de groei door naar het licht toe te buigen.

Abscisie en veroudering

Abscissie is het vallen van bladeren, bloemen en fruit als gevolg van externe factoren, waardoor de organen verouderen. Dit proces wordt versneld door de opeenhoping van ethyleen tussen de stengel en de bladsteel, waardoor een abscissiezone wordt gevormd die loslating veroorzaakt.

De continue beweging van auxines voorkomt het wegvallen van de organen, waardoor de val van bladeren, bloemen en onrijpe vruchten wordt vertraagd. Het effect is gericht op het beheersen van de werking van ethyleen, de belangrijkste promotor van de abscissiezone.

Fruitontwikkeling

Auxines worden gesynthetiseerd in pollen, endosperm en in het embryo van zaden. Na bestuiving vindt de vorming van de zaadknop en de daaropvolgende vruchtzetting plaats, waarbij auxines optreden als een promotorelement.

Tomatenvruchten. Bron: pixabay.com

Tijdens de vruchtontwikkeling levert het endosperm de auxines die nodig zijn voor de eerste groeifase. Vervolgens levert het embryo de auxines die nodig zijn voor de latere stadia van de vruchtgroei.

Celdeling en differentiatie

Wetenschappelijk bewijs heeft aangetoond dat auxines de celdeling reguleren in het cambium waar differentiatie van vaatweefsel plaatsvindt.

Uit tests blijkt inderdaad dat hoe hoger de hoeveelheid auxine (IAA), hoe meer geleidend weefsel wordt gevormd, vooral xyleem.

Toepassingen

Op commercieel niveau worden auxines gebruikt als groeiregulatoren, zowel in het veld als bij biotechnologische tests. Gebruikt in lage concentraties, veranderen ze de normale ontwikkeling van planten, waardoor de productiviteit, de kwaliteit van het gewas en de oogst toenemen.

Toepassing van auxines. Bron: pixabay.com

Gecontroleerde toepassingen bij het vestigen van een cultuur bevorderen celgroei en proliferatie van hoofd- en onvoorziene wortels. Bovendien komen ze de bloei en ontwikkeling van de vruchten ten goede, waardoor het vallen van bladeren, bloemen en vruchten wordt voorkomen.

Op experimenteel niveau worden auxines gebruikt om fruit in zaden te produceren, om het fruit tot rijp te houden, of als herbiciden. Op biomedisch niveau zijn ze gebruikt bij de herprogrammering van somatische cellen tot stamcellen.

Referenties

1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Auxine-homeostase en het belang ervan bij de ontwikkeling van Arabidopsis Thaliana. Journal of Biochemical Education, 33 (1), 13-22.
2. Gómez Cadenas Aurelio en García Agustín Pilar (2006) Fytohormonen: metabolisme en werkingsmechanisme. Castelló de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Jordán, M., en Casaretto, J. (2006). Hormonen en groeiregulatoren: auxines, gibberellines en cytokinines. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (eds.). Plantenfysiologie, 1-28.
4. Marassi Maria Antonia (2007) Plantaardige hormonen. Hyperteksten van het biologiegebied. Beschikbaar op: biologia.edu.ar
5. Taiz, L., en Zeiger, E. (2007). Plantenfysiologie (deel 10). Jaume I. Universiteit