21.12
Hormony roślinne—lub fitohormony—to cząsteczki chemiczne, które modulują jeden lub więcej procesów fizjologicznych rośliny. U zwierząt hormony są częs…
Hormony roślinne to cząsteczki sygnałowe, które są wytwarzane w niewielkich ilościach w jednej części rośliny i są transportowane do innych części. Mogą wywoływać określone reakcje zaangażowane we wzrost i rozwój roślin.
Dwa główne hormony roślinne, zwane również fitohormonami, obejmują rodzinę substancji chemicznych auksyny i cytokininy. Auksyny sprzyjają wydłużaniu łodygi i inicjacji korzeni
.Darwin wykazał, że auksyny są zaangażowane w fototropizm – ruch roślin w kierunku lub od światła. Na przykład słoneczniki reagują na światło, śledząc ruch słońca.
W odpowiedzi na światło auksyny gromadzą się po zacienionej stronie rośliny. Prowadzi to do wydłużenia komórek i wygięcia rośliny w kierunku światła.
Cytokininy to kolejna grupa fitohormonów, które wspomagają podział komórek roślinnych.
Cytokininy działają wraz z auksynami, pośrednicząc w morfogenezie roślin, która polega na tworzeniu różnych struktur rośliny, takich jak liście, pędy i korzenie.
Innym ważnym fitohormonem jest etylen, który jest gazowym hormonem roślinnym.
Etylen pośredniczy w odcięciu roślin - oderwaniu liści lub owoców - a także w dojrzewaniu owoców.
Działanie etylenu obejmuje enzymatyczny rozkład składników ściany komórkowej, co skutkuje zmiękczeniem owoców, wzrostem zawartości cukru i zmianą koloru owocu.
Wiele hormonów roślinnych jest bardzo przydatnych w praktykach rolniczych. Na przykład auksyna jest używana do tworzenia korzeni w wegetatywnym rozmnażaniu roślin.
Owoce są często transportowane w stanie niedojrzałym i wystawiane na działanie etylenu, aby szybko wywołać dojrzewanie, gdy dotrą do miejsca przeznaczenia daleko od miejsca, w którym zostały zebrane.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are plant hormones and how do they function in cell signaling?
Plant hormones are signaling molecules that regulate growth, development, and responses to environmental stimuli. They function by binding to specific receptors on plant cells, initiating cell signaling pathways that coordinate physiological processes across the organism. These chemical messengers enable plants to respond to light, gravity, and stress without a nervous system.
Q2: How do plant hormones bind to receptors to initiate signaling?
Plant hormones bind to specific receptors located on cell surfaces or inside cells, depending on hormone type and solubility. This binding activates receptor proteins, triggering intracellular signaling cascades. Understanding types of receptors cell surface receptors helps explain how water-soluble hormones initiate rapid responses in plant cells.
Q3: What role do second messengers play in plant hormone signaling?
Second messengers amplify and relay hormone signals from cell surface receptors to intracellular targets. In plants, molecules like calcium ions and phospholipid derivatives translate extracellular hormone binding into intracellular responses. This amplification mechanism allows a single hormone molecule to trigger widespread cellular changes through amplifying signals via second messengers.
Q4: How do enzymatic cascades amplify plant hormone signals?
Enzymatic cascades amplify hormone signals through sequential phosphorylation events, where each enzyme activates the next in a chain reaction. This mechanism allows minimal hormone concentration to produce maximal cellular response. Plant cells employ amplifying signals via enzymatic cascade to achieve rapid, coordinated responses to developmental and environmental cues.
Q5: Why do different plant cells respond differently to the same hormone?
Different plant cells respond differently to the same hormone due to variations in receptor expression, signaling protein availability, and cellular context. Cells may express different receptor types or lack certain downstream signaling components, creating diversity in cell signaling responses. This explains why auxin promotes root growth but inhibits shoot growth.
Q6: How do plant hormones interact with each other in signaling pathways?
Plant hormones often interact through cross-talk between signaling pathways, where one hormone's signal modulates another hormone's response. These interactions between signaling pathways allow plants to integrate multiple environmental signals and generate coordinated developmental responses. For example, gibberellins and abscisic acid often antagonize each other's effects.
Q7: What are feedback loops in plant hormone signaling?
Feedback loops in plant hormone signaling regulate signal intensity and duration by either amplifying or inhibiting the original signal. Negative feedback loops prevent excessive responses, while positive feedback loops strengthen signals. Cell signaling feedback loops enable plants to maintain homeostasis and respond appropriately to changing environmental conditions.