Фитохормони (растителни хормони): дефиниция, функции и видове

Фитохормони: пълно ръководство — дефиниция, функции и видове. Научете как растителните хормони контролират растежа, цъфтежа, узряването и здравето на растенията.

Растителните хормони (или фитохормони) са химикали, които регулират растежа на растенията. В Обединеното кралство те се наричат "вещества за растеж на растенията". Най-известният растителен хормон е ауксинът.

Растителните хормони са сигнални молекули, произвеждани в растението. Те се срещат в изключително ниски концентрации. Хормоните регулират клетъчните процеси в целевите клетки. Хормоните управляват също така образуването на цветове, стъбла, листа, опадването на листата, както и развитието и узряването на плодовете.

За разлика от животните растенията нямат жлези, които да произвеждат и отделят хормони. Отделни клетки могат да произвеждат хормони. Те влияят на това кои тъкани растат нагоре и кои надолу, на образуването на листа и растежа на стъблата, на развитието и узряването на плодовете, на дълголетието на растенията и дори на тяхната смърт. Хормоните са жизненоважни за растежа на растенията и ако ги нямаше, те щяха да бъдат предимно маса от недиференцирани клетки. Затова те са известни още като фактори на растежа или хормони на растежа.

Фитохормоните се срещат не само при висшите растения, но и при водораслите, като имат сходни функции. Те се срещат и при гъби и бактерии, където могат да се използват за предизвикване на полезни реакции в растенията-гостоприемници.

Дефиниция и основни свойства

Фитохормоните са органични съединения, които в много малки количества променят физиологията и развитието на растенията. Това са сигнални молекули, произвеждани локално (в определени клетки или тъкани), но с възможност за локално разпространение и дългоразстоянна транслация чрез проводящите системи (флоема и ксилема). Действието им е често зависимо от концентрацията и от чувствителността на целевите клетки.

Основни видове фитохормони и техните функции

• Ауксини (например индол-3-оцетна киселина, ИОК) — стимулират удължаването на клетките, участват в апикалната доминация, образуването на корени, фототропизъм и гравитропизъм. Ауксинът се движи полярно по растението (polar auxin transport).
• Гиберелини — влияят върху удължаването на стъблото, покълването на семена, цъфтежа при някои видове и развитието на плодовете.
• Цитокинини — стимулират деленето на клетките, влияят върху диференциацията, забавят стареенето (сенесценцията) на листата и работят в баланс с ауксините при формирането на тъкани.
• Етилен — летлив газ, който регулира зреенето на плодовете, опадането на листа и цветове, отговаря за реакциите на стрес и повишава сенесценцията.
• Абсцисова киселина (ABA) — основен хормон за отговор на воден стрес; предизвиква затваряне на устицата, инхибира покълване и участва в поддържането на семединия покой.
• Брасиностероиди — стимулират растежа на клетките и деленето, подобряват устойчивостта към стрес и влияят върху развитието на плодовете.
• Ясомонати (жасмони, jasmonates) — участват в отговорите на нараняване и защита срещу насекоми и патогени; влияят върху растежа и репродукцията.
• Салицилова киселина — ключова за системните защитни реакции срещу патогени (SAR — системна акумулирана резистентност).
• Стриголактони — регулират разклоняването на растението (репресия на страничните пъпки) и служат като сигнал за симбиотични микоризни гъби и за някои паразитни растения.
• Пептидни хормони — група от малки протеинови сигнали, които регулират клетъчното съобщаване при развитие и защита.

Произход, транспорт и рецептори

Фитохормоните се синтезират в определени органи: корени, върхове на издънки, листа, развиващи се семена и плодовe. Те могат да действат локално или да се транспортират по ксилема и флоема. Някои (като ауксина) имат активен полярен транспорт, управляван от специфични транспортери.

Рецепторите за фитохормони са различни: например за ауксина това е комплекса TIR1/AFB, чието свързване води до деградация на репресори чрез ubiquitin-протеасомен път и активиране на транскрипция; за гиберелините рецепторът GID1 води до разграждане на DELLA репресорите; ABA се свързва с PYR/PYL/RCAR рецептори; етилен се възприема от мембранни рецептори като ETR1. Механизмите на сигнализация включват промени в транскрипцията, протеинови взаимодействия и протеазна деградация.

Взаимодействия и сигнална мрежа

Фитохормоните действат в сложна мрежа — синергизъм и антагонизъм между тях определят крайния физиологичен отговор. Например съотношението ауксин/цитокинин определя морфогенезата на тъкани при култивиране in vitro; ABA и гиберелини регулират баланса между покой и покълване на семената; етилен и ауксини координират опадането и зреенето.

Практическо значение и приложения

• В земеделието и градинарството фитохормони се използват за стимулиране на вкореняване (ауксинообразни средства), за предизвикване на цъфтеж и плододаване (гиберелини, цитокинини), за ускоряване на узряването (етилен) или за задържане на покой (ABA контрол).
• Някои синтетични ауксинови аналози (например 2,4-D) се използват като селективни хербициди.
• Контролът на фитохормоните е важен при биотехнологични методи — култивиране на тъкани, клониране и производство на растения с желани характеристики.

Концентрация и биологична активност

Фитохормоните са активни в много ниски концентрации (често в нано- и пикомолови нива в тъканите). Малки промени в нивата или в възприемането им могат да предизвикат значителни промени във фенотипа на растението.

Заключение

Фитохормоните са ключови регулатори на растежа и развитието при растенията. Разбирането на тяхната биология — производството, транспорта, рецепторите и взаимодействащите мрежи — е фундаментално за растителната физиология и за приложни практики в селското стопанство и биотехнологиите.

Въпроси и отговори

В: Какво представляват растителните хормони?

В: Кой е най-известният растителен хормон?

В: Как растенията произвеждат хормони?

В: Какво регулират растителните хормони?

В: Има ли други организми, които имат подобни функции за своите фитохормони?

Въпрос: Защо растителните хормони са толкова важни за растящия организъм?

Търсене по буква