هورمونهای گیاهی

تهیه و تنظیم تیم پژوهشی ویکی کاکتوس

کاربرد هومورنها و تنظیم کننده های رشد:

هورمونها مواد آلی هستند که به مقدار کم در قسمت های مختلف گیاه تولید می شوند و در فاصله ای از مرحله سنتز اثر خود را نشان می دهند. این مواد در فعالیت های بیولوژیکی همانند گلدهی، ریشه زایی، بیدار شدن و بخواب رفتن و ریزش برگها نقش دارند. از جمله هورمونهایی که در گیاهان تولید می شود می توان به اکسین ها، جبرلین ها، سیتوکنین ها و اتیلن اشاره نمود.

تنظیم کننده های رشد ترکیبات طبیعی و یا مصنوعی بوده که با تقلید از کار هورمونها در میزان سنتز و همچنین محل سنتز مواد تاثیر گذارند. تنظیم کننده های رشد معمولا مشتقاتی از هورمونها هستند که گاهی اوقات توسط انسان در آزمایشگاه از هورمونهای گیاهی مشتق می شوند؛ پس می توان گفت که تمامی هورمونهای گیاهی می توانند تنظیم کننده رشد باشند اما همه ی تنظیم کننده های رشد هورمون بشمار نمی آیند. در مقاله زیر ابتدا توضیحاتی در مورد ویژگی ها، محل سنتز و کاربرد هورمونها بیان شده و سپس انواع تنظیم کننده های رشد  را به اختصار توضیح داده ایم.

اکسین:

اکسین ها برخلاف جیبرلین ها در شکل زایی و اندام زایی گیاه (تشکیل مریستم ثانوی) دخیل بوده و از جمله ویژگی های مهم این هورمون می توان به حرکت قطبی و زمین گرایی مثبت (رشد موافق یا مخالف جاذبه زمین در گیاه) و نورگرایی منفی (فرار از نور، که در حضور نور تجزیه می شود) اشاره نمود. همچنین اکسین موجب چیرگی انتهایی تقسیم سلولی (کنترل رشد طولی)، تشکیل بافت پینه در محل زخم قلمها و تشکیل سرآغازه های ریشه نیز می گردد.

در پدیده تاریک رویی Etiolation گیاهان، فیتوکروم (نور) قرمز موجب افزایش سنتز اکسین می شود که این امر نیز باعث رشد سریع ساقه و در نهایت رشد علفی می گردد.

اکسین در برگ های جوان، لایه کامبیوم، ریشه گیاه، گل و تخمدان سنتز و ساخته می شود.

اکسین طبیعی در گیاه بصورت اسید ایندول استیک فعال بوده و پیش نیاز این ترکیب اسید آمینه تریپتوفان می باشد.  غشا سلولهای گیاهی به یون اکسین (IAA) تراوا بوده و حامل اکسین موجب ورود اکسین به سلول می شود، IAA که نقش فعالسازی پمپ پرونی H+ را دارد موجب انتقال سایر مواد به درون غشای پلاسمایی سلول می شود.

از مشتقات اکسین ها می توان گروه های ایندولها، نفتالین ها، فنوکسی ها، بنزویک ها،ایندول استیک اسید (IAA)، IBA و IPA را نام برد.

از جمله کاربردهای مشتقات اکسین ها می توان به تسریع در امر ریشه زایی، گلدهی و یا به تاخیر انداختن باز شدن جوانه گل را نام برد.

ریشه زایی: به منظور ریشه زایی گیاهانی که سخت ریشه زا هستند از اکسین هایی همچون IAA، IBA، (نفتالین استیک اسید)NAA و ۲.۴-D استفاده می شود.

از IBA (ایندول بوتیریک اسید) می توان به دو روش برای این منظور استفاده نمود:

روش اول: میزان ۲۰-۲۰۰ گرم در لیتر از ماده مذکور را در آب حل کرده و قلمه گیاه را به مدت ۲۴ ساعت در داخل محلول میگذاریم و پس از این مدت اقدام به کاشتن قلمه مینماییم.

روش دوم (Quick-Dip یا فرو بردن سریع): که در این روش پس از آماده نمودن محلول با غلظت ۲۰۰۰-۱۰۰۰۰ میلی گرم درلیتر  قلمه گیاه را برای مدت کوتاهی در داخل محلول فرو کرده و به سرعت از آن خارج می نماییم و سپس اقدام به کاشت قلمه می نماییم.

در کنار IBA از ماده تحریک کننده دیگری با نام اختصاری TIBA (تری یدوبنزویک اسید) نیز به منظور تحریک آغاز مرحله گلدهی نیز استفاده می شود. این ماده، تشدید کننده اثر اکسین بوده که در انتقال کلسیم و اکسین مداخله میکند.

تاخیر در شکفتن جوانه های گل:

معمولا از موادی همچون NAA که به نوعی تضعیف کننده اثر اکسین می باشد در به تاخیر انداختن بازشدن جوانه گل (به منظور حفاظت گل در برابر مواردی همچون سرمای دیر گذر زمستانه و مواردی از این دست) در علوم کشاورزی و باغداری استفاده می گردد.

جیبرلین:

جیبرلین ها گروهی از هورمون های گیاهی هستند که باعث تحریک رشد در بخش های هوایی گیاه می شوند. افزودن جیبرلین به گیاهان پا کوتاه بدون ایجاد تغییرات ژنتیکی (ژنوتیپ) در گیاه موجب افزایش طول ساقه (فنوتیپ) می شود، این ماده جایگزین تناوب نوری گیاه شده و در گیاهان دو ساله موجب تحریک گلدهی می گردد. عدم تجزیه کلروفیل، تشویق رشد رویشی (افزایش طول ساقه)، سفتی بافت گیاه و کاهش ترکیدگی ناشی از عوامل محیطی ازجمله تاثیرات دیگر این ماده در گیاهان می باشد.

جیبرلین ها در برگها، دانه ها و ریشه های در حال رشد تولید میشوند، جالب است بدانیم با اینکه این ماده از ریشه زایی جلوگیری می کند ولی ریشه یکی از مراکز اصلی تولید این ترکیب می باشد.

این ترکیب از نظر ساختمان شیمیایی دی تریپنویید بوده و لذا در خانواده کلروفیل و کاروتن ها قرار میگیرند که در حقیقت پلیمرهای تخریب شده ایزوپرن محسوب می شوند. جیبرلینها بصورت درون سلولی یا بین سلولی و برابر با سرعت حرکت کربوهیدرات ها (۵ سانتی متر در ساعت) انتقال می یابند.

جیبرلین ها فاقد مشتقات مصنوعی بوده و همه ی آنها منشا طبیعی دارند.

سیتوکنین:

سیتوکنین ها یا کنین ها گروهی از هورمون های گیاهی هستند که محرک رشد بوده و اثر تحریکی آنها بیشتر در ارتباط با تقسیم سلولی می باشد. این هورمون ها فعالیت های زیادی را در شکل زایی (Morphogenesis) گیاهان تنظیم و هماهنگ می سازند. این مواد در متابولیسم، فعالیت آنزیم ها و کوآنزیم های موثر در بیوسنتز مواد و رشد گیاه اثر گذار بوده و در به حرکت درآوردن و نقل و انتقال مواد تاثیر بسزایی دارند. سیتوکنین ها به علت بیوسنتز پروتیین ها از پیری اندام ها جلوگیری می کنند و علاوه بر تقسیم سلولی در تمایز سلول ها نقش دارند. این مواد در rRNA و DNA پروتیین ها بطور مستقیم اثر دارند.

محل سنتز سیتوکنین ها معمولا تمامی بخش های گیاه می باشد که در برخی از نقاط همچون راس ریشه ها به وفور یافت می شوند که از آنجا به سایر قسمت های گیاه منتقل می شوند.

بین سیتوکنین و اکسین اثر متقابل وجود دارد، بطور مثال غلظت زیاد اکسین موجب تحریک ایجاد ریشه های نابجا می گردد در حالی که غلظت کم سیتوکنین نیز چنین اثری دارد و یا غلظت کم اکسین موجب تحریک رشد جوانه و تولید ساقه می شود اما غلظت زیاد سیتوکنین دارای چنین ویژگی می باشد.

از مشتقات سیتوکنین ها می توان به زآتین، بنزیل آدنین، دی متیل آمینو پورین، کینین، دی متیل آلیل آدنین و متیل تیوز آتین اشاره نمود.

معمولا از بنزیل آدنین و کینین به میزان ۱۰۰-۲۰۰ گرم در لیتر در اوایل تابستان به منظور افزایش بچه زایی در گیاهان استفاده می شود، زیرا سیتوکنین از غالبیت انتهایی جلوگیری می کند. کاریرد مشتقات سیتوکنین باعث پایداری سبزینگی در بافت برگها خواهد شد.

اتیلن:

اتیلن موجب تجزیه کلروفیل و پیری اندامها می شود که به دلیل همین خاصیت آن را هورمون پیری نیز می نامند. اندام های مختلف گیاهی در مراحل مختلف واکنش های متابولیکی اتیلن تولید می کنند. از جمله مواردی که در سنتز و تولید این هورمون موثرند: پیرشدن طبیعی بافت گیاه (که در اثر افزایش سن سلولهای قدیمی صورت می گیرد)، صدمات ناشی از ضربات مکانیکی به بافت گیاه، اکسیژن بیشتر و دمای بیش از ۳۳ درجه سانتی گراد می باشند.

اما عواملی همچون: اکسیژن کم، دی اکسید کربن زیاد، دمایی پایین و نور قرمز از تولید این هورمون جلوگیری می نمایند. این هورمون بصورت گاز منتشر می شود وخاصیت تحریک خود به خودی و اثر مجاورتی خود به خودی دارد، در نتیجه ی این پدیده ها هر قسمت از بافت گیاهی که اتیلن سنتز می کند تدریجا میزان تولید اتیلن در همان بافت افزایش می یابد و در ضمن به علت انتشار گازی اتیلن به بافتهای مجاور خود نیز اثر می گذارد. این گاز موجب خمیدگی برگ، ریزش برگ و تورم ساقه گردیده و از رشد ریشه و ساقه جلوگیری می کند.

در گیاهان عالی تنها منبع تولید اتیلن اسید آمینه متیونین می باشد. متیونین ماده گوگرد داری است که از مسیر متابولیسمی ترکیبات گوگرد و در گیاه از سپتین تولید می شود.

معمولا از مشتقاتی همچون آتفن به میزان ۱۰۰-۱۰۰۰ میلی گرم در لیتر در تابستان به منظور گل انگیزی و تسریع گلدهی استفاده می شود.

بازدارنده های رشد:

برخی از هورمونها همچون اکسین، جبرلین و یا سیتوکنین با تغییر غلظت می توانند به عنوان بازدارنده رشد گیاهی عمل کنند. بازدارنده های رشد عموما ترکیبات شیمیایی هستند که با تضعیف اثر هورمون ها معمولا به طولانی شدن خواب گیاهان کمک می کنند. برخی از ترکیبات طبیعی که در گیاه سنتز می شوند همچون: فنول ها و بنزویک ها نیز نقش بازدارندگی دارند. از هورمونهای بازدارنده طبیعی که در قسمت های مختلف گیاه تولید می شود آبسیزیک اسید (ABA) می باشد که آنرا آبسیزین و یا دورمین نیز می نامند.

محل سنتز و ساخته شدن آبسزیک اسید معمولا کلاهک ریشه می باشد که در زمین گرایی ریشه نقش دارد. در مراحل بلوغ و رسیدن دانه مقدار تولید آبسیزیک اسید تدریجا در دانه افزایش می یابد و به خواب دانه کمک می کند. دانه هایی که برای جوانه زنی نیاز به تحمل سرما (چینه سرمایی starification) دارند در دمای زیر ۷ درجه سانتی گراد و محیط مرطوب میزان تولید آبسیزیک اسید در آنها کاهش پیدا کرده و میزان تولید جیبرلین در آنها افزایش می یابد.

بطور کلی اثر بازدارندگی این ماده بر اکسین معمولا بصورت خواب جوانه ها، دانه ها و ریزش برگها بوده و بر روی هورمون جیبرلین بصورت کنترل رشد طولی نمود پیدا کرده و از طویل شدن ساقها جلوگیری مینماید.

از جمله عواملی که در تولید این هورمون در گیاه موثر است می توان به مواردی همچون: کمبود آب، غرقاب شدن ریشهای گیاه، افزایش بیش از حد دما، کمبود مواد غذایی، صدمه، آسیب های مکانیکی و زخم و شوری خاک اشاره نمود.

جالب است بدانیم در اکثر مواقع که که گیاه دچار شوک می گردد و توقف مقطعی رشد دارد تشرح هورمون ABA دلیل این پدیده می باشد که اگر مدتی (سه تا چهار ماه) گیاه را در مکانی با شرایط ثابت قرار دهیم به مرور گیاه از استرس خارج شده و ترشح این هورمون به مرور کاسته شده و گیاه به تناسب شرایط محیطی جدید به رشد و نمو خود ادامه خواهد داد؛ به عبارت دیگر می توان اینگونه بیان نمود که عامل خواب تابستانی و شوکه شدن گیاهانی همچون کاکتوسها و ساکیولنتها هورمون ABA بوده و عامل خواب زمستانه و توقف رشدهای طولانی معمولا اتیلن می باشد.

آبسزیک اسید نیز همچون اتیلن در پیری گیاه نقش بسزایی را ایفا می کند، معمولا آثار پیری در گیاهان و درختان با به وجود آمدن بافت چوبی در قسمت ساقه ظاهر میشود اما در گیاهانی همچون ساکیولنتها و کاکتوسها که غالب باقت گیاه، ساقه ای آبدار است این آثار بصورت مسدود شدن روزنه های هوایی، تخریب کلروفیل ها و تغییر رنگ بافت گیاه از سبز به رنگهای قهوه ای روشن و کاهش میزان فتوسنتز در این بخشها، تغییر در متابولیسم نوکلییک اسیدها و پروتین ها دیده می شود.

منابع:

گیاه افزایی جلد ۱،۲ترجمه دکتر مرتضی خوشخوی

زندگی گیاه سبز ترجمه مجتهدی مسعود و لسانی حسین