Верхушка колеоптиля — кладезь ауксинов

Открытию ауксинов способствовали исследования Ч. Дарвина. Если растение подвергнуть одностороннему освещению, то оно изогнется по направлению к свету. Очень удобно изучать это явление на колеоптиле — первом ненастоящем листе злаков.

Он бесцветен и имеет форму вытянутого кверху заостренного колпачка. При прорастании семян пшеницы, овса, ржи и других злаков колеоптиле, пробиваясь между почвенными частицами, защищает от механических повреждений находящуюся внутри почечку. На поверхности почвы оно разрывается, и из него появляется уже настоящий лист.
В 1897 году Ч. Дарвин пришел к заключению, что изгиб колеоптиля злака по направлению к источнику света зависит от наличия верхушки. Если ее удалить, то изгиба не будет. Ученый предположил, что она вырабатывает какое- то вещество, которое, перемещаясь вниз по колеоптилю, вызывает его изгиб. В работе «Способность растений к движению» Ч. Дарвин писал: «Эти результаты, по-видимому, заставляют предположить наличие в верхней части (колеоптиля) какого-то вещества, на которое действует свет и которое передает его действие в нижнюю часть».
Позднее было отмечено также, что после обезглавливания колеоптиля не только перестает изгибаться в сторону света, но и вообще прекращает расти. Это происходит буквально через несколько часов после удаления верхушки. Если же ее приставить к обезглавленной части, то рост возобновляется. Колеоптиль будет расти, если между срезанной верхушкой и обезглавленной частью поместить тонкий слой желатина или агар- агара. И, напротив, если между ними вставить полоску оловянной фольги, колеоптиль расти не будет. Значит, верхушка вырабатывает какое-то вещество, необходимое не только для изгиба колеоптиля по направлению к свету, но и для его роста. Непроницаемая преграда (фольга) на пути этого вещества — причина остановки роста листа-перво- проходца.
Для того чтобы доказать зависимость роста колеоптиля от вещества, вырабатываемого верхушкой, ученые проделали следующий опыт. Срезали верхушку, поместили ее на крошечный кубик из агар-агара или желатина и выдержали в таком состоянии менее часа. После этого кубик приложили к месту среза на колеоптиле, и он довольно быстро начал расти. Значит, верхушка действительно вырабатывает некое вещество, стимулирующее рост. Сначала оно было поглощено агаровым (желатиновым) кубиком, а затем диффундировало в «обезглавленную» часть колеоптиля и вызвало ростовой эффект.
Теперь перед учеными встала задача выделить регулятор роста растений и выяснить его химическую природу. Задача оказалась очень трудной. Ведь искомое вещество присутствует в верхушках колеоп- тилей в ничтожно малых количествах.
Выделенное вещество назвали ауксином. По химической природе он является ин- долилуксусной кислотой
(ИУК). Есть у него и другое название — гетероауксин. Ауксиноподобным действием обладают и другие вещества, выделенные из растений, но почти всегда их активность можно объяснить превращением в индолилуксусную кислоту.
Следует заметить, что в настоящее время известна большая группа синтетических препаратов, которые, не будучи продуктами жизнедеятельности самих растений, вместе с тем обладают способностью стимулировать рост подобно индолилуксусной кислоте. К ним относятся индолилпирови- ноградная, индолилмасляная, нафтилуксусная, хлорфенок- сиуксусная, 2,4-дихлорфенок- сиуксусная кислоты и другие соединения. Гетероауксин обнаружен в высших и низших растениях, а также в слюне

и моче животных и человека.
Каким же образом индолил- уксусная кислота синтезируется в растениях? Ученые установили, что она образуется из аминокислоты триптофана. Ферменты, катализирующие превращение триптофана в индолилуксусную кислоту, очень широко распространены в растениях. Особенно высока их активность в зонах с интен
сивным обменом веществ, например в верхушке стебля и кончике корня, распускающихся листьях, формирующихся плодах.
Наиболее распространенный в природе путь превращения триптофана в индолилуксусную кислоту связан с образованием индолилпиро- виноградной кислоты и индо- лилуксусного альдегида:

Существуют и другие пути образования этого вещества в растениях.

Содержание ауксинов в различных растениях неодинаково. Например, в стеблях лилии их в сто раз больше, чем в стебле подсолнечника.
Больше всего ауксинов в растительных тканях, обладающих интенсивным ростом.

Хорошо известно, что стебель двудольного растения растет своей верхушкой. Активность его роста снижается от верхушки к основанию. Одновременно в том же направлении происходит уменьшение содержания ауксинов. Это связано с тем, что по мере удлинения стебля верхушка, вырабатывающая ауксины, все более и
более отдаляется, вследствие чего количество гормонов, достигающих нижних клеток, постепенно сокращается. Со временем рост находящихся внизу клеток прекращается, поскольку к ним не поступают ауксины.
Передвижение ауксинов по растению может быть временно приостановлено с помощью наркотиков, например эфира, хлороформа и других. После снятия анестезии транспортировка их вниз по стеблю восстанавливается.
Скорость миграции ауксинов зависит от интенсивности дыхания тканей и температуры. При увеличении температуры на 10°С она обычно возрастает в три раза.
Открытие растительных гормонов явилось научным обоснованием предположения
Ч. Дарвина о причине изгиба растений под влиянием света. Ученый оказался прав: пока верхушка вырабатывает веще
ство, существование которого было им предсказано, то есть гетероауксин, колеоптиль обладает способностью изгибаться по направлению к свету. Выяснилось, что под действием одностороннего освещения концентрация ауксина на освещенной и затененной части колеоптиля становится неодинаковой. На освещенной количество его убывает, и поэтому клетки растут медленнее. Напротив, на затененной стороне содержание ростового вещества возрастает, что ведет к ускоренному делению клеток. В результате колеоптиль изгибается по направлению к свету.

Опыты известного физиолога растений Ф. Вента убедительно подтверждают исключительную роль ауксина в возникновении изгибов растений. На крошечные агаровые пластинки ученый помещал срезанные верхушки колеоптилей овса, которые заряжали ага-

ровые блоки ауксином. Если теперь такой блок закрепить на одной из сторон обезглавленного колеоптиля овса, то через некоторое время последний изогнется в противоположную сторону. Изгиб будет тем сильнее, чем больше ауксина содержится в агаровом блоке. Этот метод был использован в научных целях для определения содержания ауксинов в растительных тканях и получил название «овсяная проба Вента».
Открытие ауксинов привлекло внимание химиков. Оказалось, что индолилуксусная кислота синтезирована ими еще в 1885 году. Но ученые не подозревали, что это вещество образуется в растительных тканях и играет столь важную роль в процессах роста. Начались интенсивные исследования влияния синтетической ИУК на разные растения и их органы. Оказалось, что ауксину резко усиливают образование корней' у черенков, предотвращают опадение завязей, способствуют образованию так называемых партенокар- пических плодов, то есть полученных в результате разрастания завязи вне связи с оплодотворением. Партенокарпи- ческие плоды бессемяины, но нередко содержат больше сахаров и сухих веществ по сравнению с нормальными плодами. На практике ауксины используются для ускорения корнеобразования у трудноукореняемых черенков, предотвращения опадения завязей, получения партенокарпиче- ских плодов.

<< | >>

Источник: Артамонов В. И.. Занимательная физиология растений. 1991

Еще по теме Верхушка колеоптиля — кладезь ауксинов:

- Биология индивидуального развития - Для внеклассного чтения - История биологии - Книги по биологии - Научно-популярная биология - Теория эволюции - Физиология животных -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -