Цитокініни

03.07.2018 — 16:05

Що таке цитокініни?

Цитокініни – це клас гормонів стимуляторів, які об’єднані  спільною фізіологічною функцією. Вперше цитокінін був виділений з недозрілого насіння кукурудзи – зеатин (Zea mays L.). Насьогодні синтезовано велику кількість активних цитокінінів, але найактивнішим серед виділених у природі є зеатин (рис.1). Основним місцем синтезу цитокінінів є апікальні (верхівкові) меристеми кореня. Розповсюджені цитокініни у рослинних клітинах верхівки коренів, ксилемного соку, проростаючому насінні, дозріваючих плодах та пухлинах корончатих галів. Варто зазначити, що велика кількість цитокінінів міститься у кореневих бульбочках азотфіксуючих бактерій.

 

 

Рис. 1. Хімічна структура зеатину (Вікіпедія)

Як можна застосовувати цитокініни?

Основні функції цитокінінів можна умовно розділити на 2 групи:

  • Пригнічення процесів старіння
  • Поділ та диференціація клітин

Варто зазначити, що поділ клітин можливий лише за сумісної дії цитокінінів та ауксину. Важливим фактором є  посилення синтезу нуклеїнових кислот, що і забезпечує швидкі ростові процеси. В останні десятиліття вченими було досліджено і виявлено, що цитокініни беруть участь в безлічі інших процесах життєдіяльності рослинного організму, наприклад, в метаболізмі вуглеводів, фотосинтезі, формуванні меристеми і т.п.

Цитокініни грають важливу роль в контролі вродженого імунітету рослин. Вони активують захисні реакції хазяїна проти патогенів. Відбувається це за допомогою наступних реакцій:

  • Підвищення концентрації цитокініну під час поранення збільшує ендогенний рівень жасмонатів (було показано на рослинах тютюну), що сприяють стійкості рослин до інфекції некротрофними патогенами.
  • Рослини з більш високим рівнем цитокінінів також показали стійкість до багатьох вірусних патогенів.
  • Цитокінін підсилює PAMP-імунітет, стимулюючи формування каллози (полісахарид, який виробляється у відповідь на поранення й інфікування патогенами).
  • Він також може викликати накопичення фітоалексинів (захисні фенольні сполуки) і таким чином сприяти стійкості до патогенних атак.
  • Підвищення концентрації цитокінінів також підвищує стійкість рослин до поїдання травоїдними організмами.
  • Цитокініни спільно з саліцилатами підсилюють стійкість до патогенів за допомогою прямого впливу на експресію генів.

Цитокініни проявляють атрагуючу дію. Експерименти ще в 1963 році показали, що цитокініни беруть участь у формуванні та підтримці Source to Sink взаємодії в різних рослинних тканинах (так звана, схема перерозподілу вуглеводів, де source - джерело, частини рослин, де відбувається фіксація вуглекислого газу; sink - стік, місце, де вже синтезовані цукру накопичуються)

В одній з робіт було виявлено, що зеатин (один з представників цитокінінів), який додатково додавали до окремих листів, не тільки уповільнював їх старіння, але ще і посилював транспорт амінокислот до місця застосування.

Для підтвердження цієї гіпотези, вже в 2018 році один з учених виміряв кількість розчинних сухих речовин (що включає цукри, амінокислоти, органічні кислоти) в томатах, які були вирощені в теплиці Stoller do Brazil, в Сан-Пауло. Використовуючи цифровий рефрактометр, було виміряно сукупну кількість розчинних сухих речовин (включно з цукрами) в двох варіантах. В результаті було виявлено, що в мутантів, де спостерігається високий рівень деградації цитокініну, рівень вмісту цукрів значно нижче, ніж в контролі.

Ці результати узгоджуються з минулими експериментами, а також підтверджують важливість застосування фітогормонів. Особливо це важливо для сої, так як в цих рослинах присутня природна низька швидкість транспорту цитокініну по ксилемі в період цвітіння, що в подальшому і сприяє абортації квіток і стручків, а також втрати врожаю.

Цитокініни грають важливу роль в контролі вродженого імунітету рослин. Вони активують захисні реакції хазяїна проти патогенів. Відбувається це за допомогою наступних реакцій:

  • Підвищення концентрації цитокініну під час поранення збільшує ендогенний рівень жасмонатів (було показано на рослинах тютюну), що сприяють стійкості рослин до інфекції некротрофними патогенами.
  • Рослини з більш високим рівнем цитокінінів також показали стійкість до багатьох вірусних патогенів.
  • Цитокінін підсилює PAMP-імунітет, стимулюючи формування каллози (полісахарид, який виробляється у відповідь на поранення й інфікування патогенами).
  • Він також може викликати накопичення фітоалексинів (захисні фенольні сполуки) і таким чином сприяти стійкості до патогенних атак.
  • Підвищення концентрації цитокінінів також підвищує стійкість рослин до поїдання травоїдними організмами.
  • Цитокініни спільно з саліцилатами підсилюють стійкість до патогенів за допомогою прямого впливу на експресію генів.

Підпишіться на розсилку і будьте в курсі останніх новин!