AUXIN: CHỨC NĂNG, LOẠI, TÁC DỤNG ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG, ỨNG DỤNG - SINH HỌC - 2025

Các auxin là một nhóm các hormon thực vật đóng vai trò như nhà quản lý tăng trưởng và phát triển của cây trồng. Chức năng của nó liên quan đến các yếu tố kích thích sự phát triển của cây, đặc biệt là sự phân chia và kéo dài tế bào.

Những phytohormone này được tìm thấy trên khắp thế giới thực vật, từ vi khuẩn, tảo và nấm cho đến thực vật bậc cao. Trong số các auxin tự nhiên, axit indoleacetic (IAA) là phổ biến nhất và có nguồn gốc từ axit amin L-tryptophan.

Tăng trưởng thực vật được thúc đẩy bởi auxins Nguồn: pix.com

Sự hiện diện của chất điều hòa sinh trưởng đã được phát hiện vào đầu thế kỷ 20 bởi FW Went. Qua các thử nghiệm với cây giống dạ yến thảo, ông đã xác định được khả năng tồn tại của các chất điều hòa sinh trưởng trong cây.

Mặc dù chúng nằm trong hầu hết các mô thực vật, nồng độ cao nhất bị hạn chế đối với các mô đang phát triển tích cực. Quá trình tổng hợp Auxin thường xảy ra ở mô phân sinh ngọn, lá mềm và quả đang phát triển.

Mô phân sinh đỉnh của thân là nơi tổng hợp IAA, phân phối khác biệt đến phần gốc của thân. Trong lá, lượng auxin phụ thuộc vào tuổi của mô, nồng độ giảm dần theo độ chín của lá.

Là chất điều hòa sinh trưởng, chúng được nông dân sử dụng rộng rãi để tăng tốc độ tăng trưởng hoặc thúc đẩy sự ra rễ. Hiện nay có nhiều sản phẩm thương mại khác nhau với các chức năng cụ thể tùy thuộc vào nhu cầu sinh lý và hình thái của từng loại cây trồng.

Kết cấu

Auxin được cấu tạo bởi một vòng indol có nguồn gốc từ phenol và các vòng thơm có liên kết đôi liên hợp. Trên thực tế, chúng có cấu trúc mạch vòng được tạo thành từ một pyrrole 5 cacbon và một benzen 6 cacbon.

Axit indolacetic (IAA) Nguồn: Die Autorenschaft wurde nicht trong einer maschinell lesbaren Hình thành angegeben. Đó là wird Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). , qua Wikimedia Commons

Hợp chất hữu cơ indole là một phân tử thơm có mức độ bay hơi cao. Đặc điểm này làm cho nồng độ auxin trong thực vật phụ thuộc vào các chất bã tạo thành vòng kép.

Chức năng

Về cơ bản, các auxin kích thích sự phân chia và kéo dài tế bào, và do đó là sự phát triển của mô. Trên thực tế, các phytohormone này can thiệp vào các quá trình phát triển khác nhau của thực vật, tương tác nhiều lần với các hormone khác.

• Chúng gây ra sự kéo dài tế bào bằng cách tăng độ dẻo của thành tế bào.
• Chúng gây ra sự phát triển của đỉnh mô phân sinh, sợi xoắn và thân cây.
• Chúng hạn chế sự phát triển của rễ chính hoặc rễ cái, kích thích sự hình thành của rễ phụ và rễ phụ.
• Chúng thúc đẩy sự phân hóa mạch máu.
• Chúng thúc đẩy sự thống trị đỉnh cao.
• Sự điều chỉnh của sự địa dưỡng: quang hướng, hấp dẫn và thigmotropism thông qua sự phân bố lại bên của các auxin.
• Chúng làm chậm quá trình hấp thụ của các cơ quan thực vật như lá, hoa và quả.
• Chúng thúc đẩy sự phát triển của hoa.
• Họ ủng hộ việc điều tiết sự phát triển của trái cây.

Cơ chế hoạt động

Auxin có đặc tính làm tăng độ dẻo của thành tế bào để bắt đầu quá trình kéo dài. Khi thành tế bào mềm đi, tế bào phồng lên và mở rộng do áp suất turgor.

Lá mầm. Nguồn: pixabay.com

Về vấn đề này, các tế bào mô phân sinh hấp thụ một lượng lớn nước, điều này ảnh hưởng đến sự phát triển của các mô đỉnh. Quá trình này được xác định bởi một hiện tượng gọi là "tăng trưởng trong môi trường axit", điều này giải thích hoạt động của các auxin.

Hiện tượng này xảy ra khi các polysaccharid và pectin tạo nên thành tế bào bị mềm do môi trường axit hóa. Xenluloza, hemixenluloza và pectin mất độ cứng tạo điều kiện cho nước xâm nhập vào tế bào.

Vai trò của auxin trong quá trình này là tạo ra sự trao đổi ion hydro (H ⁺ ) đối với thành tế bào. Các cơ chế can thiệp vào quá trình này là kích hoạt các bơm H-ATPase và tổng hợp các H-ATPase mới.

• Kích hoạt bơm H-ATPases: Auxin tham gia trực tiếp vào việc bơm proton từ enzym, với sự can thiệp của ATP.
• Tổng hợp H-ATPase mới: Auxin có khả năng tổng hợp bơm proton trong thành tế bào, thúc đẩy mRNA hoạt động trên lưới nội chất và bộ máy Golgi để tăng hoạt động proton trong thành tế bào.

Khi các ion hydro (H ⁺ ) tăng lên, thành tế bào trở nên có tính axit, kích hoạt các protein “mở rộng” liên quan đến sự phát triển của tế bào. Expansin hoạt động hiệu quả trong phạm vi pH từ 4,5 đến 5,5.

Thật vậy, polysaccharid và microfibrils cellulose mất độ cứng do sự phá vỡ các liên kết hydro hợp nhất chúng. Kết quả là tế bào hút nước và mở rộng kích thước, biểu hiện hiện tượng “sinh trưởng trong môi trường axit”.

Các loại

• IAA hoặc Axit Indoleacetic: phytohormone có nguồn gốc tự nhiên, nó là hormone được tìm thấy với số lượng lớn hơn trong các mô của cây. Nó được tổng hợp ở cấp độ mô non, trong lá, mô phân sinh và chồi cuối.
• IBA hoặc Indole Butyric Acid: phytohormone phổ rộng tự nhiên. Nó góp phần vào sự phát triển của rễ trong rau và cây cảnh, tương tự như vậy, việc sử dụng nó cho phép thu được những quả lớn hơn.
• ANA hoặc Axit Naphthalenacetic: phytohormone có nguồn gốc tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Nó được sử dụng để kích thích sự phát triển của rễ bất đắc dĩ trong cành giâm, giảm rụng quả và kích thích ra hoa.
• 2,4-D hoặc Axit Dichlorophenoxyacetic: sản phẩm có nguồn gốc nội tiết tố tổng hợp được sử dụng như một chất diệt cỏ toàn thân. Nó được sử dụng chủ yếu để kiểm soát cỏ dại lá rộng.
• 2,4,5-T hoặc 2, 4, 5- Axit trichlorophenoxyacetic: phytohormone có nguồn gốc tổng hợp được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Hiện nay việc sử dụng nó bị hạn chế do tác dụng gây chết người đối với môi trường, thực vật, động vật và con người.

Ảnh hưởng đến thực vật

Auxin gây ra những thay đổi về hình thái và sinh lý khác nhau, chủ yếu là sự kéo dài của tế bào tạo điều kiện cho sự kéo dài của thân và rễ. Tương tự như vậy, nó can thiệp vào ưu thế ngọn, tính dinh dưỡng, sự rụng và già đi của lá và hoa, sự phát triển của quả và sự phân hóa tế bào.

Kéo dài tế bào

Thực vật phát triển thông qua hai quá trình liên tiếp, phân chia tế bào và kéo dài. Sự phân chia tế bào cho phép tăng số lượng tế bào, và nhờ sự kéo dài tế bào, cây phát triển về kích thước.

Sự kéo dài tế bào. Nguồn: pixabay.com

Auxin tham gia vào quá trình axit hóa thành tế bào thông qua hoạt hóa ATPase. Bằng cách này, sự hấp thụ nước và chất hòa tan được tăng lên, các chất mở rộng được kích hoạt và xảy ra hiện tượng kéo dài tế bào.

Thống trị Apical

Ưu thế ngọn là hiện tượng tương quan trong đó chồi chính phát triển với sự bất lợi của chồi bên. Hoạt động của các auxin trên sự phát triển của ngọn phải đi kèm với sự hiện diện của cytokine phytohormone.

Thật vậy, trong đỉnh sinh dưỡng xảy ra quá trình tổng hợp auxin, sau đó thu hút các cytokine được tổng hợp trong rễ về phía đỉnh. Khi đạt đến nồng độ auxin / cytokine tối ưu, sự phân chia và biệt hóa tế bào xảy ra, và sự kéo dài tiếp theo của mô phân sinh đỉnh

Tác dụng sinh lý

Chủ nghĩa nhiệt đới

Nhiệt đới là sự phát triển có hướng của thân, cành, rễ trước tác nhân kích thích của môi trường. Trên thực tế, những kích thích này liên quan đến ánh sáng, trọng lực, độ ẩm, gió, tiếp xúc bên ngoài hoặc phản ứng hóa học.

Quá trình quang dưỡng được điều chỉnh bởi các auxin, vì ánh sáng ức chế sự tổng hợp của chúng ở cấp độ tế bào. Bằng cách này, phần bóng râm của thân cây phát triển nhiều hơn và khu vực được chiếu sáng hạn chế sự phát triển của nó bằng cách uốn cong về phía ánh sáng.

Bao quy đầu và lão hóa

Bệnh rụng lá là sự rụng lá, hoa, quả do các tác nhân bên ngoài tác động làm cho các cơ quan bị già cỗi. Quá trình này được đẩy nhanh bởi sự tích tụ ethylene giữa thân và cuống lá, tạo thành một vùng abscission gây ra sự tách rời.

Sự chuyển động liên tục của các auxin ngăn cản sự hấp thụ của các cơ quan, làm chậm quá trình rụng của lá, hoa và quả chưa trưởng thành. Tác dụng của nó nhằm mục đích kiểm soát hoạt động của ethylene, là chất thúc đẩy chính của vùng abscission.

Phát triển trái cây

Auxin được tổng hợp trong phấn hoa, nội nhũ và trong phôi hạt. Sau khi thụ phấn, sự hình thành noãn và sự đậu trái tiếp theo xảy ra, ở đó các auxin can thiệp như một yếu tố thúc đẩy.

Quả cà chua. Nguồn: pixabay.com

Trong quá trình phát triển của quả, nội nhũ cung cấp các auxin cần thiết cho giai đoạn sinh trưởng đầu tiên. Sau đó, phôi cung cấp các auxin cần thiết cho các giai đoạn phát triển sau của quả.

Sự phân chia và biệt hóa tế bào

Các bằng chứng khoa học đã chứng minh rằng auxin điều chỉnh sự phân chia tế bào trong cambium, nơi xảy ra sự phân hóa của các mô mạch.

Thật vậy, các thử nghiệm cho thấy rằng lượng auxin (IAA) càng cao thì mô dẫn điện càng được hình thành, đặc biệt là xylem.

Các ứng dụng

Ở cấp độ thương mại, auxin được sử dụng làm chất điều hòa sinh trưởng, cả trên thực địa và trong các thử nghiệm công nghệ sinh học. Được sử dụng ở nồng độ thấp, chúng làm thay đổi sự phát triển bình thường của cây trồng, tăng năng suất, chất lượng cây trồng và thu hoạch.

Ứng dụng của auxin. Nguồn: pixabay.com

Các ứng dụng có kiểm soát khi thiết lập một môi trường nuôi cấy ưu tiên sự phát triển của tế bào và sự gia tăng của các rễ chính và rễ phụ. Ngoài ra, chúng còn có lợi cho quá trình ra hoa và phát triển của quả, chống rụng lá, hoa, quả.

Ở mức độ thí nghiệm, auxin được sử dụng để tạo quả trong hạt, để giữ quả cho đến khi chín, hoặc làm chất diệt cỏ. Ở cấp độ y sinh, chúng đã được sử dụng để tái lập trình các tế bào xôma thành tế bào gốc.

Người giới thiệu

1. Garay-Arroyo, A., de la Paz Sánchez, M., García-Ponce, B., Álvarez-Buylla, ER, & Gutiérrez, C. (2014). Cân bằng nội môi Auxin và tầm quan trọng của nó trong sự phát triển của Arabidopsis Thaliana. Tạp chí Giáo dục Hóa sinh, 33 (1), 13-22.
2. Gómez Cadenas Aurelio và García Agustín Pilar (2006) Phytohormones: sự trao đổi chất và phương thức hoạt động. Castelló de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I, DL 2006. ISBN 84-8021-561-5.
3. Jordán, M., & Casaretto, J. (2006). Hormon và chất điều hòa sinh trưởng: auxin, gibberellin và cytokinin. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (tái bản). Sinh lý thực vật, 1-28.
4. Marassi Maria Antonia (2007) Nội tiết tố thực vật. Hypertexts của Khu vực Sinh học. Có tại: biologia.edu.ar
5. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Sinh lý thực vật (Tập 10). Đại học Jaume I.