Фитогормоны — Органические соединения, вырабатываемые растениями и некоторыми микроорганизмами, имеющие регуляторные функции. Действуют в очень низких концентрациях и вызывают различные физиологические и морфологические изменения в растений.
Фитогормоны часто используются в исследовательских целая, но они нашли применение и в быту, и в сельском хозяйстве.
Ауксины.
Ауксины — стимуляторы роста плодов (побегов) растений, стимулирует рост корней по , обладают высокой физиологической активностью.
Первое предположение о существовании вещества стимулирующего рост растений сделал Дарвин, и в дальнейшем его предположения были подтверждены. Ауксины синтезируются в основном в молодых листьях, и играют огромную роль в фототропизме, а также в геотропизме корней. Помимо этого ауксины участвует в активации ионных каналов, контроле клеточного цикла, контроле роста клеток растяжением. Ауксин стимулирует рост придаточных корней, поэтому его часто используют в различных стимуляторах корнеобразования. Уменьшение концентрации ауксина в растении приводит к увяданию листьев.
Наиболее распространённым ауксином является гетероауксин. Природные ауксины являются производными индола — 3-(3-индолил) пропионовая, индолил-3-масляная, 4-хлориндолил-3-уксусная и 3-индолилуксусная кислоты.
В продаже препараты на основе ауксинов обычно обозначаются как регуляторы роста и корнеобразования. Использовать их необходимо согласно с инструкцией, поскольку даже незначительные изменения концентрации ауксинов изменяют его воздействие, зачастую в негативном направлении.
Цитокинины
Цитокинины — класс гормонов растений 6-аминопуринового ряда, стимулирующих деление клеток. Кроме того, к физиологическим функциям цитокининов относятся: стимуляция транспорта питательных веществ в клетку, торможение роста боковых корней, замедление старения листьев, прерывание покоя спящих почек, увеличение количества женских цветков у однодомных растений. Образуются цитокинины в корне и распространяются вверх по растению.
Применяют цитокинины в обработке семян, чтобы получить большую всхожесть у долго хранившихся семян. Важную роль играют цитокинины и в формировании пола у цветка. Они способствуют закладке женских цветков у огурца, шпината, кукурузы, конопли. При обработке цитокининами тормозится верхушечный рост, перестраиваясь на рост боковых побегов, это свойство применяется для получения компактных пышных растений. Точечное нанесение стимулирует развитие и рост выбранных почек.
В ряде исследований отмечается, что обработка растений цитокининами повышает устойчивость к различным неблагоприятным условиям среды. Неблагоприятные факторы среды - засуха, затопление, низкие температуры, засоление - резко замедляют поступление цитокининов с пасокой в надземные органы. Побеги в результате замедляют рост, листья быстро стареют. Обработка цитокининами растений, находящихся в стрессовой обстановке, значительно улучшает их состояние, а в случае затопления - полностью устраняет неблагоприятные последствия.
Для любителя-цветовода не составляет большого труда достать для себя этот гормон, в продаже он чаще всего встречается под названием цитокининовая паста.
Гиббереллины.
Гиббереллины — группа фитогормонов, выполняющих функции контроля прорастания семян, цветения, роста стебля в длину, активации фотосинтеза, дыхания и транспирации. Гиббереллины повышают корневое давление, стимулируют формирование мужских соцветий у однодомных растений. Стимулирует. Способствуют развитию завязей и образованию плодов.
Гиббереллины представляют собой производные энт-гиббереллана и являются дитерпеноидами. Синтезируются в молодых растущих органах.
Часто применяются гиббереллины для обработки долго хранившихся семян для повышения их всхожести. Гиббереллины успешно используются для повышения урожайности травы, бескосточковых сортов винограда, для повышения выхода волокна льна и конопли, при производстве солода, для увеличения вегетативной массы кормовых культур. Культуры, обработанные гиббереллинами, требуют повышенных доз удобрений. В ряде случаев при действии гиббереллина возрастает общая масса растительного организма. Активно используются гиббереллины чтобы подтолкнуть к цветению, когда короткий световой день и другие факторы не позволяют растению зацвести.
В садоводческих магазинах множество препаратов на основе гиббереллина: Бутон, Завязь и во многих других стимуляторах роста, цветения и плодообразования.
Этилен
Этилен — бесцветный горючий газ, простейший алкен с формулой C2H4. Как фитогормон, обладает очень широким спектром биологических эффектов, среди которых: контроль развития проростка, созревание плодов (в частности, фруктов), распускание бутонов (процесс цветения), старение и опадание листьев и цветков. Этилен, так же, называют гормоном стресса, так как синтез его резко возрастает в ответ на повреждения различного рода. Благодаря тому, что этилен — летучий газ, он позволяет осуществлять быструю коммуникацию между разными органами растений и между растениями в популяции.
Этилен часто использую в камерах дозревания, где его добавляют в газовую среду в которую помещены не зрелые плоды. существуют, например, гибриды томата, которые не созревают самостоятельно, так как не выделяют этилен. Их дозревание осуществляют уже доставив в розничные сети, вливая в упаковку специальную жидкость. через несколько дней томаты приобретают товарный вид.
Наиболее доступный источник этилена — карбид кальция, который взаимодействуя с водой выделяет большое количество газа. Так же все созревшие плоды выделяют этот газ в небольших количествах.
Салициловая кислота
Салициловая кислота (СК) — известное многим вещество, продаётся в каждой аптеке, не путать с аспирином (ацетилсалициловая кислота — производная СК). Её воздействие на человеческий организм хорошо изучено, однако исследования показали, что СК также участвует во множестве процессов в растениях. На сегодняшний день учёные приписывают это вещество к фитогормонам.
Действие салициловой кислоты приводит к уменьшению проницаемости мембран клеток, стимулированию цветения и термогенеза (нагрев) у аройдных (например Антуриум, Спатифиллюм, Каладиум и многие другие). Повышает устойчивость к охлаждению, уменьшает восприимчивость ко многим патогенам.
Так в результате исследований разработана методика более эффективного закаливания рассады, которую за несколько суток до помещения в прохладу поливали слабым раствором салициловой кислоты.
Обработанные в течении 3-х часов семена растений приобретают устойчивость к засоленности почв.
Так же, из за уменьшения проницаемости клетки, в случае появления заболеваний у растений в оранжерее, обработанные СК побеги становятся более устойчивы к патогенам.
Особенно полезно действие салициловой кислоты у аройдных, ранней весной, когда температура ещё низкая, СК стимулирует повышение температуры побега, что приводит к цветению. Однако, принудительно заставить цвести салициловая кислота не способна, её действие возможно только если растение уже готово к переходу на цветение.
Стоит учитывать что концентрация вещества должна быть в районе 1,4 г/л, ведь при больших концентрациях останавливается регенерация клеток. Так в аптеках встречаются 40 мл флакончики 1% и 2% растворов. Их необходимо растворить в 3-х и 6-ти литрах воды соответственно.
Салициловую кислоту можно получить гидролизом аспирина. Для этого концентрированный раствор необходимо кипятить 30- минут, тогда в процессе гидролиза ацетилсалициловая кислота распадётся на уксусную и салициловую кислоту. Т.к салициловая кислота плохо растворима, она выпадет в осадок в виде пушистых игольчатых кристаллов.
Исследования действия салициловой кислоты продолжаются и сегодня, так обнаружено влияние на процессы клеточного дыхания и запасание активных форм кислорода.
Жасмонаты
Жасмонаты — Группа фитогормонов, регулирующих рост и развитие растений. Жасмонатами являются жасмоновая кислота и её эфиры.
Содержание жасмонатов в тканях растений отличается на разных этапах развития, являясь ответом растительного организма на стимулы внешней среды. Высокие уровни жасмонатов обнаружены в цветках и наружных тканях плодов, а также в хлоропластах на свету. Уровни жасмонатов быстро возрастают в ответ на механические помехи, например, при закручивании усиков и при возникновении повреждений.
Жасмонаты участвуют во многих процессах растений:
— Увеличивает устойчивость к патогенам и насекомым, к поражению ультрафиолетом и озоном, к засухе.
— Контролирует развитие пыльцы и растрескивание пыльников.
— Участвует в регуляции рост корней и созревание плодов (стимулируют накопление белков).
— Индуцирует старение и подавляют прорастания семян.
— Участвует в формировании клубней и луковиц, заживлении повреждений.
При больших концентрациях жасмонаты могут вызывать хлороз. Установлено, что жасмоновая кислота подавляет формирование клубеньков на корнях бобовых.
В промышленности обработку жасмоновой кислотой применяют в основном для защиты посадок от фитопатогенов и вредителей.
Абсцизовая кислота
Абсцизовая кислота (АБК) — Гормон стресса. Соединение, синтезирующееся в основном в стареющих листьях, зреющих плодах, покоящихся почках.
Содержание АБК резко возрастает при водном дефиците и недостатке азота. Подавляет действие стимуляторов роста и тормозит ростовые процессы. Замедляет транспирацию, закрывая устьица. Регулятор процесса старения и опадения листьев, созревания плодов. Вызывает переход в покой почек, семян, клубней, луковиц. Ускоряет созревание семян и старение растения.
При обработке абсцизовой кислотой хлопковых полей уменьшается потеря урожая за счет одновременного созревания. В садоводстве используют АБК как опрыскиватель деревьев для одновременного опадения плодов. Самое известное применение кислоты – уничтожение сорняков гербицидами, в состав которых она входит. Обработанные фитогормоном старения семена не дают преждевременных ростков, сохраняя свою сортовую идентичность. Ингибитор роста растений используется в декоративном цветоводстве. У некоторых растений зацветание наступает в период замедления роста, например, у азалий.
Стригалактоны
Стригалактоны (СЛ) — класс фитогормонов открытый относительно недавно.
Основным действие стригалактонов является торможение ветвления боковых побегов.
Стригалактоны участвуют в перенаправлении ресурсов растения от листьев и боковых корней к главному стеблю и корень. Такое распределение активизируется под действием неблагоприятной среды, включая дефицит фосфора.
Индукция биосинтеза СЛ приводит к увеличению длины корневых волосков, что способствует более интенсивному поглощению питательных веществ. Биосинтез СЛ увеличивается в десятки, сотни, а иногда и в тысячи раз в условиях недостатка фосфора и азота. Стригалактоны синтезируются преимущественно в корне, а их приток в надземную часть и отток в ризосферу активно регулируются растением.
СЛ оказывает влияние на микоризный гриб. Этот гормон стимулирует прорастание спор и порождает изменения, позволяющие грибу оплести корень растения и образовать микоризу.
Так же выявлено действие стригалактонов на паразитные растения, их семена прорастают в присутствии СЛ.
Брассиностероиды
Брассиностероиды (BR) — фитогормоны класса стероидов, поддерживающие нормальное функционирование иммунной системы растения, особенно в неблагоприятных условиях, например, при пониженных температурах, заморозках, затоплении, засухе, болезнях, действии пестицидов, засолении почвы и др. Они являются регуляторами роста растений, влияют на активность системы путей метаболизма, способствуют регулированию деления клетки, стимулируют вегетативный рост и прорастание семян, взаимодействуют на эндогенном уровне с другими гормонами, регулируют экспрессию генов.
Брассиностероиды – обладают сильной ростостимулирующей активностью. Содержатся в каждой растительной клетке в очень малом количестве. Концентрация брассиностероидов наиболее высока в молодых тканях растения: этиолированных проростках, меристемах, флоральных примордиях, развивающейся пыльце.
Брассиностероиды способствуют развитию клеток паренхимы и вторичной ксилемы в корне сахарной свеклы. У Arabidopsis низкая концентрация BR стимулировала удлинение корня.
Интересно, что недавние эксперименты выявили несколько регулируемых BR генов-мишеней, которые играют жизненно важную роль в биосинтезе клеточной стенки, такие как синтаза целлюлозы, ксилоглюкановой гидролазы и пектинэстеразы, которые в конечном итоге способствуют удлинению клеток.
К настоящему времени известно более шестидесяти брассиностероидов: из настоящего каштана был выделен кастастерон, из рогоза - тифастерол, из чая - теастерон, из катарантуса - катастерон и т.д.