Гормоны растений и передача сигналов

Несколько небольших сигнальных молекул — ауксин, цитокинин, гиббереллин, абсцизовая кислота, этилен и другие — координируют почти все аспекты роста растений и их реакции на окружающую среду.

Definition

Гормоны растений (фитогормоны) — это встречающиеся в природе сигнальные молекулы, активные в низких концентрациях, которые регулируют рост и развитие, а передача сигналов — это клеточный механизм, посредством которого их присутствие воспринимается и преобразуется в реакции.

Scope

Эта тема охватывает основные классы гормонов растений, их биосинтез и транспорт, их рецепторы и пути передачи сигналов, а также то, как они взаимодействуют для контроля деления клеток, удлинения, дифференциации, покоя, старения и реакций на окружающую среду.

Core questions

• Каковы основные классы гормонов растений и их характерные эффекты?
• Как гормональные сигналы воспринимаются и трансдуцируются внутри растительных клеток?
• Как гормоны взаимодействуют и перекрестно влияют друг на друга для контроля развития и реакций на стресс?

Key theories

Гормональный контроль тропического роста

Дифференциальное распределение ауксина по органу вызывает дифференциальное удлинение клеток, что приводит к изгибам в ответ на свет и гравитацию, которые ориентируют рост растения.

Рецептор-опосредованная передача сигнала

Каждый гормон воспринимается специфическими рецепторами, которые запускают сигнальные каскады, часто действуя через регулируемую деградацию белков для изменения экспрессии генов и физиологии.

Mechanisms

Ауксин направленно транспортируется при помощи переносчиков притока и оттока, создавая градиенты концентрации, которые определяют характер роста; его восприятие рецепторами TIR1/AFB способствует деградации репрессоров Aux/IAA, высвобождая факторы транскрипции. Другие гормоны действуют через различные рецепторы и каскады — например, связывание абсцизовой кислоты с рецепторами PYR/PYL ингибирует белковые фосфатазы, запуская реакции на стресс, а восприятие этилена мембранными рецепторами регулирует созревание и старение. Ресурсы обратной генетики, такие как коллекции инсерционных мутантов по всему геному, сыграли центральную роль в изучении этих путей.

Clinical relevance

Синтетические регуляторы роста растений и гормональные препараты широко используются в сельском хозяйстве и садоводстве для укоренения черенков, контроля завязывания и созревания плодов, борьбы с сорняками и синхронизации развития сельскохозяйственных культур.

History

Эксперименты Дарвина по фототропизму указали на передаваемое влияние на рост; Вент выделил это вещество как ауксин в 1926 году, а последующее столетие позволило идентифицировать полный набор гормонов и, с помощью молекулярной генетики на модельных растениях, их рецепторы и сигнальные пути.

Key figures

• Frits Went
• Charles Darwin
• Kenneth Thimann

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Что делает ауксин в растениях?

Ауксин способствует удлинению клеток и неравномерно распределяется, вызывая тропические изгибы к свету и под действием силы тяжести; он также влияет на инициацию корней, формирование сосудистой системы и апикальное доминирование.

Почему этилен важен для фруктов?

Этилен — это газообразный гормон, который запускает и ускоряет созревание многих фруктов, поэтому его регулируют при хранении и транспортировке, чтобы контролировать время созревания продукции.