Теория. Фитогромоны

Фитогормоны

Фитогормоны — это биологически активные вещества, которые регулируют различные процессы роста и развития растений.

Они могут синтезироваться в различных частях растения, включая корни, стебли, листья и плоды, и действуют на уровне клеток и тканей. Типы фитогормонов:

• Ауксины: стимулируют удлинение клеток, рост корней и развитие плодов, поощряют рост вертикальных побегов.
• Цитокинины: способствуют делению клеток и развитию побегов и листьев, участвуют в регулировании старения растений.
• Гиббереллины: отвечают за рост стеблей, семян и плодов, а также за прорастание семян и переход к цветению.
• Абсцизовая кислота (ABA): регулирует реакцию растений на стрессовые условия, такие как засуха, способствует закрытию стом и замедлению роста.
• Этилен: газы, которые участвуют в созревании плодов, старении растений и реакции на механическое повреждение.

{"questions":[{"content":"Во время засухи у растения наблюдают закрытие устьиц (стом) и замедление роста. Какой фитогормон в первую очередь вызывает такую реакцию? [[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Абсцизовая кислота","Ауксины","Цитокинины","Гиббереллины"],"explanations":["Этот фитогормон участвует в стресс-реакциях (в том числе при засухе), вызывает закрытие устьиц и торможение роста.","Ауксины в основном стимулируют удлинение клеток, рост корней и развитие плодов, а не закрытие устьиц при засухе.","Цитокинины связаны прежде всего с делением клеток и развитием побегов и листьев; закрытие устьиц при засухе — не их основная роль.","Гиббереллины стимулируют рост стебля и участвуют в прорастании семян и переходе к цветению; стрессовое закрытие устьиц для них не характерно."],"answer":[0]}}}],"mix":1}

Применение в сельском хозяйстве

1. Регулирование роста растений:

Фитогормоны часто используют для контроля за ростом растений. Например, ауксины применяются для укоренения черенков, что способствует более успешному размножению растений. Они также могут использоваться в процессе, известном как «прищипка», чтобы укоротить стебли и стимулировать боковые побеги.

2. Ускорение созревания плодов:

Этилен, естественный гормон, часто используется в обработке зрелых плодов для ускорения их созревания. Например, обработка бананов этиленом позволяет быстро достичь желаемой зрелости, что облегчает транспортировку и продажу.

3. Увеличение урожайности:

Использование гиббереллинов может увеличить размер плодов и семян, а также продлить период их хранения. Это делает продукты более привлекательными для потребителей и увеличивает общий выход.

4. Борьба со стрессами:

Абсцизовая кислота может использоваться для повышения устойчивости растений к стрессам, таким как засуха или мороз. Это особенно важно для обеспечения стабильности сельскохозяйственного производства в условиях изменения климата.

5. Управление цветением:

Цитокинины могут способствовать цветению и развитию плодов, а их применение может помочь правильно спланировать и организовать сроки сбора урожая.

6. Стимуляция роста корней:

Использование ауксинов в сочетании с другими элементами может помочь укрепить корневую систему, что важно для здорового роста растений и их устойчивости к внешним условиям.

{"questions":[{"content":"При хранении и перевозке бананов их часто обрабатывают газом, чтобы ускорить созревание и получить нужную степень спелости к моменту продажи. Какой фитогормон используют для этой цели? [[choice-2]]","widgets":{"choice-2":{"type":"choice","options":["Этилен","Ауксины","Цитокинины","Абсцизовая кислота"],"explanations":["Этилен — газообразный фитогормон, который запускает и ускоряет процессы созревания плодов.","Ауксины чаще используют для укоренения черенков и стимуляции роста (например, корней), а не для ускорения созревания плодов при хранении.","Цитокинины в основном связаны с делением клеток, развитием побегов и замедлением старения тканей; ускорение созревания плодов — не их основное применение.","Абсцизовая кислота связана со стресс-реакциями (засуха, холод), закрытием устьиц и торможением роста; она не используется для ускорения созревания плодов."],"answer":[0]}}}],"mix":1}

Ауксины

Ауксин используется для описания любых соединений, вызывающих удлинение проростков, хотя у покрытосеменных растений ауксины выполняют и другие функции.

В удлиняющихся участках побегов ауксин активирует протонные насосы, таким образом увеличивая мембранный потенциал (электрическое напряжение на мембране) и снижает рН на клеточной стенке.

Закисление клеточной стенки приводит к активации белков — экспансинов, которые разрушают водородные связи (кросс-сшивки) между микрофибриллами целлюлозы и другими компонентами клеточной стенки, что приводит к понижению жесткости её каркаса. Увеличение мембранного потенциала приводит к усилению поступления ионов в клетку, что вызывает поступление воды в клетку и рост тургора. Повышение тургора и пластичности стенки позволяет клетке удлиняться.

Рост побега в сторону света или от него называется фототропизм. В сторону света – положительный, от него – отрицательный.

Опыты

В конце XIX века Чарльз Дарвин и его сын Фрэнсис были одними из первых ученых, которые провели эксперименты по изучению фототропизма. Они наблюдали, что проростки злаковых растений, выходящие на поверхность из трубки колеоптиля могут изгибаться к свету только в присутствии верхушки колеоптиля.

Если же она удалялась, то проросток не изгибался. Также проростки не росли по направлению к свету, если верхушка колеоптиля закрывалась непрозрачным колпаком. Однако при накрывании прозрачным материалом или при оборачивании непрозрачным материалом части проростка ниже колептиля – фототропный эффект сохранялся. 

Спустя несколько десятилетий датский ученый Питер Бойсен-Дженсен продемонстрировал, что сигналом в этом процессе выступает химическое вещество. Он отделил верхушку от остальной части колеоптиля при помощи кубика желатина, который прерывал непосредственные контакты между клетками, но не мешал миграции химических соединений между ними

Такие проростки реагировали на свет также, как и обычные растения, наклоняясь по направлению к свету. Однако если верхушка колеоптиля была отделена от остальной части проростка непроницаемой перегородкой, такой как минеральная слюда, то фототропной реакции не возникало.

{"questions":[{"content":"В опыте П. Бойсен-Дженсена верхушку колеоптиля отделяли от остальной части проростка «вставкой». В каком случае фототропизм сохранится (проросток будет изгибаться к свету)? [[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Между верхушкой и колеоптилем поставить кубик желатина","Между верхушкой и колеоптилем вставить непроницаемую пластинку из минеральной слюды","Срезать верхушку колеоптиля","Надеть на верхушку непрозрачный колпачок"],"explanations":["Желатин разобщает клетки, но пропускает растворимые вещества, поэтому химический сигнал от верхушки может дойти до зоны роста и вызвать изгиб.","Непроницаемая перегородка не пропускает химический сигнал от верхушки к нижележащим тканям, поэтому изгиб не возникает.","При удалении верхушки исчезает источник сигнала, обеспечивающего реакцию на свет, поэтому изгиба к свету не будет.","Непрозрачный колпачок лишает верхушку возможности воспринимать свет, поэтому сигнал для изгиба не формируется."],"answer":[0]}}}]}