AUXINE: FUNKTIONEN, TYPEN, AUSWIRKUNGEN AUF PFLANZEN, ANWENDUNGEN - BIOLOGIE - 2025

Die Auxine sind eine Gruppe von Pflanzenhormonen, die als Regulatoren des Wachstums und der Entwicklung von Pflanzen wirken. Seine Funktion hängt mit den Faktoren zusammen, die das Pflanzenwachstum stimulieren, insbesondere die Zellteilung und -verlängerung.

Diese Phytohormone kommen im gesamten Pflanzenreich vor, von Bakterien, Algen und Pilzen bis hin zu höheren Pflanzen. Von den natürlich vorkommenden Auxinen ist Indolessigsäure (IAA) die häufigste und wird von der Aminosäure L-Tryptophan abgeleitet.

Pflanzenwachstum durch Auxine gefördert Quelle: pixabay.com

Das Vorhandensein von Wachstumsregulatoren wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts von FW Went entdeckt. Durch Tests mit Hafersämlingen stellte er die Möglichkeit des Vorhandenseins wachstumsregulierender Substanzen in Pflanzen fest.

Obwohl sie sich in den meisten Pflanzengeweben befinden, ist die höchste Konzentration auf aktiv wachsende Gewebe beschränkt. Die Auxinsynthese findet im Allgemeinen in apikalen Meristemen, zarten Blättern und sich entwickelnden Früchten statt.

Die apikalen Meristeme des Stammes sind die Bereiche, in denen IAA synthetisiert wird und sich unterschiedlich zur Basis des Stammes verteilt. In den Blättern hängt die Menge an Auxin vom Alter des Gewebes ab, wobei die Konzentration mit der Blattreife abnimmt.

Als Wachstumsregulatoren werden sie von Landwirten häufig eingesetzt, um das Wachstum zu beschleunigen oder die Wurzelbildung zu fördern. Derzeit gibt es verschiedene kommerzielle Produkte mit spezifischen Funktionen, die von den physiologischen und morphologischen Bedürfnissen jeder Kultur abhängen.

Struktur

Auxine bestehen aus einem von Phenol abgeleiteten Indolring und aromatischen Ringen mit doppelt konjugierten Bindungen. Tatsächlich haben sie eine bicyclische Struktur, die aus einem 5-Kohlenstoff-Pyrrol und einem 6-Kohlenstoff-Benzol besteht.

Indolessigsäure (IAA) Quelle: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form gegeben. Es wird Ayacop als Autor angenommen. über Wikimedia Commons

Die organische Verbindung Indol ist ein aromatisches Molekül mit einem hohen Grad an Flüchtigkeit. Diese Eigenschaft macht die Auxinkonzentration in Pflanzen von den Rückständen abhängig, die an den Doppelring koppeln.

Funktion

Im Wesentlichen stimulieren Auxine die Zellteilung und -verlängerung und folglich das Gewebewachstum. Tatsächlich greifen diese Phytohormone in verschiedene Prozesse der Pflanzenentwicklung ein und interagieren viele Male mit anderen Hormonen.

• Sie induzieren eine Zelldehnung, indem sie die Plastizität der Zellwand erhöhen.
• Sie verursachen das Wachstum der meristematischen Spitze, der Koleoptilien und des Stammes.
• Sie schränken das Wachstum der Haupt- oder Pfahlwurzel ein und stimulieren die Bildung von Sekundär- und Adventivwurzeln.
• Sie fördern die Gefäßdifferenzierung.
• Sie motivieren die apikale Dominanz.
• Regulation des Geotropismus: Phototropismus, Gravitropismus und Thigmotropismus durch laterale Umverteilung von Auxinen.
• Sie verzögern die Abszision pflanzlicher Organe wie Blätter, Blüten und Früchte.
• Sie motivieren die Blütenentwicklung.
• Sie befürworten die Regulierung der Fruchtentwicklung.

Wirkmechanismus

Auxine haben die Eigenschaft, die Plastizität der Zellwand zu erhöhen, um den Dehnungsprozess einzuleiten. Wenn die Zellwand weicher wird, schwillt die Zelle an und dehnt sich aufgrund des Turgordrucks aus.

Keimblätter. Quelle: pixabay.com

In dieser Hinsicht absorbieren meristematische Zellen große Mengen Wasser, was das Wachstum von apikalen Geweben beeinflusst. Dieser Prozess wird durch ein Phänomen bestimmt, das als "Wachstum in einem sauren Medium" bezeichnet wird und die Aktivität von Auxinen erklärt.

Dieses Phänomen tritt auf, wenn die Polysaccharide und Pektine, aus denen die Zellwand besteht, aufgrund der Ansäuerung des Mediums weicher werden. Cellulose, Hemicellulose und Pektin verlieren ihre Steifheit, was den Eintritt von Wasser in die Zelle erleichtert.

Die Rolle von Auxinen in diesem Prozess besteht darin, den Austausch von Wasserstoffionen (H ⁺ ) zur Zellwand zu induzieren . Die Mechanismen, die in diesen Prozess eingreifen, sind die Aktivierung von H-ATPase-Pumpen und die Synthese neuer H-ATPasen.

• Aktivierung der H-ATPase-Pumpen: Auxine sind unter Intervention von ATP direkt am Pumpen von Protonen aus dem Enzym beteiligt.
• Synthese neuer H-ATPasen: Auxine können Protonenpumpen in der Zellwand synthetisieren und so die mRNA fördern, die auf das endoplasmatische Retikulum und den Golgi-Apparat wirkt, um die Protonierungsaktivität in der Zellwand zu erhöhen.

Wenn Wasserstoffionen (H ⁺ ) zunehmen, wird die Zellwand sauer und aktiviert die am Zellwachstum beteiligten „Expansin“ -Proteine. Expansine arbeiten effizient in pH-Bereichen zwischen 4,5 und 5,5.

In der Tat verlieren Polysaccharide und Cellulosemikrofibrillen ihre Steifheit aufgrund des Abbaus der Wasserstoffbrückenbindungen, die sie verschmelzen. Infolgedessen absorbiert die Zelle Wasser und vergrößert sich, was das Phänomen des "Wachstums in saurem Medium" manifestiert.

Typen

• IAA oder Indolessigsäure: Phytohormon natürlichen Ursprungs. Es ist das Hormon, das in Pflanzengeweben in größerer Menge vorkommt. Es wird auf der Ebene junger Gewebe, in Blättern, Meristemen und Endknospen synthetisiert.
• IBA oder Indolbuttersäure: Breit vorkommendes natürlich vorkommendes Phytohormon. Es trägt zur Entwicklung von Wurzeln in Gemüse und Zierpflanzen bei, ebenso ermöglicht seine Verwendung, größere Früchte zu erhalten.
• ANA oder Naphthalinessigsäure: Phytohormon synthetischen Ursprungs, das in der Landwirtschaft weit verbreitet ist. Es wird verwendet, um das Wachstum von zufälligen Wurzeln in Stecklingen zu induzieren, Fruchttropfen zu reduzieren und die Blüte zu stimulieren.
• 2,4-D oder Dichlorphenoxyessigsäure: Produkt synthetischen hormonellen Ursprungs, das als systemisches Herbizid verwendet wird. Es wird hauptsächlich zur Bekämpfung von Unkräutern verwendet.
• 2,4,5-T oder 2,4,5-Trichlorphenoxyessigsäure: Phytohormon synthetischen Ursprungs, das als Pestizid verwendet wird. Derzeit ist seine Verwendung aufgrund seiner tödlichen Auswirkungen auf Umwelt, Pflanzen, Tiere und Menschen eingeschränkt.

Auswirkungen auf Pflanzen

Auxine induzieren verschiedene morphologische und physiologische Veränderungen, hauptsächlich Zellverlängerungen, die die Verlängerung von Stängeln und Wurzeln begünstigen. Ebenso greift es in apikale Dominanz, Tropismus, Abszision und Seneszenz von Blättern und Blüten, Fruchtentwicklung und Zelldifferenzierung ein.

Zellverlängerung

Pflanzen wachsen durch zwei aufeinanderfolgende Prozesse, Zellteilung und Verlängerung. Die Zellteilung ermöglicht die Erhöhung der Anzahl der Zellen, und durch Zellverlängerung wächst die Pflanze an Größe.

Zellverlängerung. Quelle: pixabay.com

Auxine sind an der Ansäuerung der Zellwand durch Aktivierung von ATPasen beteiligt. Auf diese Weise wird die Absorption von Wasser und gelösten Stoffen erhöht, Expansine werden aktiviert und es kommt zu einer Zellverlängerung.

Apikale Dominanz

Apikale Dominanz ist das Korrelationsphänomen, bei dem die Hauptknospe zum Nachteil der Seitenknospen wächst. Die Aktivität von Auxinen auf das apikale Wachstum muss von der Anwesenheit des Phytohormon-Cytokins begleitet sein.

In der Tat findet im vegetativen Apex die Synthese von Auxinen statt, die anschließend in den Wurzeln synthetisierte Zytokine zum Apex hin anziehen. Wenn die optimale Auxin / Cytokin-Konzentration erreicht ist, erfolgt eine Zellteilung und -differenzierung und eine anschließende Verlängerung des apikalen Meristems

Physiologische Wirkungen

Tropismus

Tropismus ist das gerichtete Wachstum von Stängeln, Zweigen und Wurzeln als Reaktion auf einen Reiz aus der Umwelt. Tatsächlich hängen diese Reize mit Licht, Schwerkraft, Feuchtigkeit, Wind, einem äußeren Kontakt oder einer chemischen Reaktion zusammen.

Der Phototropismus wird durch Auxine moderiert, da Licht ihre Synthese auf zellulärer Ebene hemmt. Auf diese Weise wächst die schattierte Seite des Stiels stärker und der beleuchtete Bereich begrenzt sein Wachstum, indem er sich zum Licht hin krümmt.

Abszision und Seneszenz

Abszission ist der Fall von Blättern, Blüten und Früchten aufgrund äußerer Faktoren, der das Altern der Organe verursacht. Dieser Prozess wird durch die Ansammlung von Ethylen zwischen dem Stiel und dem Blattstiel beschleunigt, wodurch eine Abszisionszone gebildet wird, die eine Ablösung induziert.

Die kontinuierliche Bewegung der Auxine verhindert die Abszision der Organe und verzögert den Fall von Blättern, Blüten und unreifen Früchten. Seine Wirkung zielt darauf ab, die Wirkung von Ethylen zu kontrollieren, das der Hauptförderer der Abszisionszone ist.

Fruchtentwicklung

Auxine werden in Pollen, Endosperm und im Embryo von Samen synthetisiert. Nach der Bestäubung kommt es zur Bildung der Eizelle und des anschließenden Fruchtansatzes, wobei Auxine als Promotorelement eingreifen.

Tomatenfrüchte. Quelle: pixabay.com

Während der Fruchtentwicklung liefert das Endosperm die für die erste Wachstumsstufe notwendigen Auxine. Anschließend liefert der Embryo die für die späteren Stadien des Fruchtwachstums erforderlichen Auxine.

Zellteilung und Differenzierung

Wissenschaftliche Erkenntnisse haben gezeigt, dass Auxine die Zellteilung im Kambium regulieren, wo eine Differenzierung des Gefäßgewebes stattfindet.

In der Tat zeigen Tests, dass je höher die Menge an Auxin (IAA) ist, desto leitfähigeres Gewebe, insbesondere Xylem, gebildet wird.

Anwendungen

Auf kommerzieller Ebene werden Auxine sowohl im Feld als auch in biotechnologischen Tests als Wachstumsregulatoren eingesetzt. In geringen Konzentrationen verwendet, verändern sie die normale Entwicklung der Pflanzen und steigern die Produktivität, die Qualität der Ernte und die Ernte.

Anwendung von Auxinen. Quelle: pixabay.com

Kontrollierte Anwendungen beim Aufbau einer Kultur begünstigen das Zellwachstum und die Proliferation von Haupt- und Adventivwurzeln. Darüber hinaus fördern sie die Blüte und Entwicklung der Früchte und verhindern den Fall von Blättern, Blüten und Früchten.

Auf experimenteller Ebene werden Auxine verwendet, um Früchte in Samen zu produzieren, die Früchte bis zur Reife zu halten oder als Herbizide. Auf biomedizinischer Ebene wurden sie zur Umprogrammierung somatischer Zellen in Stammzellen verwendet.

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