Абсцизова кислота: захист від посухи і не тільки

Перегляди: 115
18.04.2022
Абсцизова кислота: захист від посухи і не тільки

Будь-яка рослина – складний живий організм, функціонування якого неможливе без ряду вироблених ним речовин. Зокрема, важлива роль належить фітогормонам, в тому числі – абсцизовій кислоті.


За одним із прийнятих у науці визначень, гормони – це сигнальні хімічні речовини, які виробляють клітини організму, і які впливають на клітини інших частин організму. У тварин синтез гормонів зазвичай відбувається у спеціалізованих органах, звідки за допомогою кровоносної системи вони розносяться тілом і слугують для регуляції тих чи інших процесів життєдіяльності. Фітогормони виконують аналогічні функції, але в рослин немає спеціальних органів для їх синтезу.


Фітогормони – хімічні сполуки, присутні у рослинах у дуже малих кількостях, але вони великою мірою впливають на їх стан і розвиток. Так, абсцизова кислота (АБК) регулює водний обмін в умовах нестачі вологи, індукує стан спокою, а також виконує цілу низку інших функцій, на яких ми докладніше зупинимося далі.


Абсцизова кислота вперше була знайдена у 1949 році в бруньках рослин, що перебувають у стані спокою. Потім її виявили під час експериментів із бавовником, але тоді препарати АБК отримати не вдалося. Серйозні дослідження речовини почалися 1963 року, коли її з листя берези виділили американські та британські вчені. Повне найменування абсцизової кислоти: [S-(Z,E)]-5-(1-гідрокси-2,6,6-триметил-4-оксо-2-циклогексен-1-іл)-3-метил-2,4 -пентандієнова кислота. Іноді у літературі можна зустріти такі застарілі назви як абсцизин та дормін. Утворюється вона у будь-яких клітинах рослин, що мають пластиди, але основні місця синтезу – листя та кореневий чохлик.


Абсцизовая кислота помогает растениям выживать во время засухи


АБК є антагоністом низки інших фітогормонів – ауксинів (гормони, що стимулюють процеси росту), цитокінінів (стимулюють поділ клітин), гіберелінів (контролюють проростання насіння, зростання пагонів у довжину і т.ін.). Відповідно, АБК гальмує зазначені процеси, що у певних умовах життєво важливо для рослин.


Одна з найвідоміших функцій абсцизової кислоти – перешкоджання втратам вологи. У відповідь на стрес, викликаний несприятливими умовами посухи, синтезується велика кількість АБК. З різних частин рослини вона швидко переміщається в листя та коріння. Порівняно зі звичайним вмістом, її концентрація у цих органах буквально за лічені хвилини зростає у десятки разів.


У листі речовина викликає закривання продихів, завдяки чому знижується транспірація і рослина перестає втрачати вологу. Через такий ефект АБК називають ще антитранспірантом.


У коренях абсцизова кислота, навпаки, збільшує проникність клітин кореневих волосків для води. Таким чином, рослина ефективно використовує навіть невеликі запаси вологи, що міститься у ґрунті. Крім того, під час посухи АБК викликає зростання кореня в довжину, що допомагає засвоювати вологу, яка знаходиться у більш глибоких шарах ґрунту.


Якщо ж посушливий період триває довго і описані вище механізми не допомагають забезпечити рослину вологою, абсцизова кислота починає впливати на весь метаболізм. Як наслідок, всі життєві процеси уповільнюються і рослина переходить у режим максимальної економії ресурсів.


Крім реагування на нестачу вологи, АБК допомагає рослинам адаптуватися до засолення та низьких температур.


У всіх вищенаведених випадках посилений синтез фітогоромону в рослині запускається, якщо сталося зниження тургорного тиску всередині клітини.


Влияние АБК на устьица растений


Визначальною є роль абсцизової кислоти в індукуванні стану спокою насіння, бульб, коренеплодів, оскільки вона перешкоджає дії гіберелінів. Наприклад, при тривалому зберіганні плодів фруктових дерев у нормі не відбувається проростання насіння всередині них, за що ми повинні бути вдячні саме АБК. Для кожної рослини існує певний час, протягом якого відбувається формування зародка, його дозрівання, накопичення поживних речовин у насінні тощо. Абсцизова кислота протягом усього цього періоду запобігає переходу насіння в активний стан.


Утім, зрідка можна виявити проросле насіння навіть усередині ще недозрілих плодів, що спричинено саме нестачею абсцизової кислоти. Відбувається таке при порушеннях її синтезу або збоях у сприйнятті АБК клітинами і викликане мутаціями в деяких генах. Дане явище отримало назву «вівіпарія», що перекладається як «живонародження».


Явление вивипарии у кукурузы


Насіння більшості видів проростає, коли концентрація абсцизової кислоти в них падає, для чого необхідна волога. Вода, отримана з талими водами, або, наприклад, під час передпосівного замочування, вимиває АБК, даючи можливість діяти іншим гормонам і пробуджувати зародок. Але деяким видам для її руйнування потрібен ще й досить тривалий вплив низьких температур. Насіння таких рослин у природних умовах проростає лише після перезимівлі – на наступний рік або навіть через кілька років. При вирощуванні в культурі, їх підготовка до посіву вимагає обов’язкового проведення стратифікації.


Абсцизова кислота зберігає у стані спокою коренеплоди та бульби, внаслідок чого не відбувається їх проростання у зимовий період.


Подібним чином цей фітогормон діє на бруньки рослин. Завдяки АБК, вони залишаються у стані спокою, доки в навколишньому середовищі не настануть сприятливі умови для їх розпускання.


Цікаво, що в більшості рослин високий вміст абсцизової кислоти спостерігається протягом всієї осені й зберігається з настанням заморозків, перешкоджаючи пробудженню бруньок під час відлиг. Але в деяких видів, наприклад, кінського каштана, концентрація фітогормону знижується порівняно рано, ще до настання стійких холодів. Через це ми можемо спостерігати повторне цвітіння таких рослин, якщо осінь видалася тепла й довга.


Осенне цветение каштана конского наступает после падения концентрации АБК


Також абсцизова кислота відіграє важливу роль у процесі опадання листя у посушливі періоди. Під її впливом зупиняється поділ клітин камбію, первинний та вторинний ріст, інгібується утворення ферментів, необхідних для фотосинтезу. Щодо участі АБК в осінньому листопаді, думки вчених розходяться. Багато хто вважає, що у помірних та північних широтах цей процес більше залежить не від абсцизової кислоти, а від етилену.


АБК регулює зростання пагонів у довжину. Протягом теплого періоду року вона поступово накопичується у листі та пагонах. Коли її концентрація досягає максимуму, відбувається блокування ауксину та зростання зупиняється.


У деяких водних видів рослин абсцизова кислота визначає різну форму листя. Завдяки її впливу, надводне листя відрізняється від підводного.


Хоча АБК виконує безліч функцій, життєдіяльність рослин без неї все ж таки можлива, але тільки в особливих випадках. Вчені проводили експерименти, під час яких блокували її синтез. Коли створювалися такі умови навколишнього середовища, які не вимагали обов’язкового впливу АБК, піддослідні рослини почувалися цілком нормально. Але в природі або реальній обстановці полів і садів таке, звичайно, неможливо. До речі, виживання представників флори без цитокінінів та ауксинів – гормонів, стосовно яких АБК є антагоністом, – неможливе навіть у лабораторії.


Абсцизова кислота синтезується не тільки у рослинах, а й у грибах, водоростях, ціанобактеріях, а також в організмі ссавців, в тому числі – людей.


Коли організм людини функціонує нормально, кількість АБК у ньому невелика. Але при підвищенні рівня глюкози починається посилене її утворення. Абсцизова кислота здатна з’єднуватися з глюкозою, утворюючи кон’югати, що призводить до нормалізації рівня цукру в крові. На цьому засноване застосування АБК у медицині для лікування діабету та переддіабету. Також виявлено її позитивний вплив при захворюваннях серцево-судинної системи, нейродегенеративних хворобах та деяких формах раку.


Подальші дослідження цієї речовини та експерименти з нею продовжуються – і в медицині, і в сільському господарстві. Зокрема, проводяться досліди щодо підвищення стійкості рослин до посухи. Хоча обробка сільськогосподарських культур безпосередньо абсцизової кислотою може зменшити транспірацію та витрачання вологи, вчені від такої ідеї відмовилися через надто високу вартість отримання великої кількості фітогормону. Вони пішли шляхом створення організмів з мутаціями, що стосуються рецепторів, які зв’язують певний білок АБК. Такий підхід дозволяє отримати рослини, які реагують на певний пестицид як на фітогормон, що посилює їхню посухостійкість після обробки.


Безсумнівно, абсцизова кислота – сполука, яка ще не розкрила всього свого потенціалу, і в майбутньому послужить людству як ліки та засіб для отримання більш високих урожаїв.


Поділитись в соцмережах:

Текст повідомлення*
Защита от автоматических сообщений