земна флора
Нашите партньори
Етилен - хормонът на стареенето
Отдавна се знае, че една гнила ябълка в бъчва разваля всички останали. Това наблюдение получи просто научно обяснение. В гнила ябълка се произвежда летливо вещество, етилен (C2H4), което причинява разрушителни промени в съседните здрави плодове. Това води до тяхното разваляне, а те от своя страна започват да отделят етилен, който действа върху останалите плодове. Така протича верижна реакция и в резултат на това малко количество етилен предизвиква много голям ефект. Обичайната практика за съхранение на ябълки при повишени концентрации на CO2 се основава на факта, че въглеродният диоксид инхибира действието на етилена.
Въпреки че учените са знаели за тези доста прости факти от много дълго време, те не са предполагали, че ефектът на етилена върху растителните клетки и обратният ефект на въглеродния диоксид са компоненти на нормалната физиологична регулация в растението. Смята се, че етиленът се образува в резултат на инфекция на растението от определен патоген или, вероятно, поради физиологичното унищожаване на растителните клетки поради тяхното увреждане, неблагоприятна температура на съхранение или просто стареене. Неотдавнашни експерименти обаче показаха, че етиленът е общ метаболит, произвеждан от здрави растителни клетки, който упражнява нормален регулаторен контрол върху такива морфогенетични явления като узряване на плодовете и падане на листата. (Тъй като етиленът се произвежда в малки количества и може да бъде активен в клетки, които не го произвеждат, той с право може да се счита за растителен хормон.
Разнообразие от морфологични реакции, които възникват в непокътнати растения в отговор на третирането им с етилен, са били известни много преди да стане ясно, че етиленътиграе ролята на естествен регулатор в растенията. Излагането на етилен на етиолирани грахови разсад, например, има значителен ефект върху техния растеж. Тази реакция се използва като биотест за определяне на този хормон. Отгледани на тъмно седемдневни грахови разсади се състоят от удължено, тънко, непигментирано стъбло, рязко закръглен връх, жълтеникава апикална пъпка и корени. Когато разсадът се постави във въздушен поток, съдържащ етилени, тяхното удължаване се потиска и се активира страничният растеж. В резултат на това се образува удебеляване на стъблото директно под апикалната точка. Стъблата също губят обичайната си чувствителност към силата на гравитацията, стават диагеотропни или агеотропни. Както видяхме, нормалната ориентация на стъблата и корените, дължаща се на геотропизма, е поне отчасти следствие от напречната миграция на ауксин в отговор на различни едностранни стимули, включително гравитация и светлина. Изглежда, че етиленът инхибира този нормален страничен транспорт на ауксин и по този начин предотвратява реакциите, които водят до нормалната геотропична ориентация на растението.
Ефектите на етилена върху растенията, отглеждани на светлина, са не по-малко изненадващи. При много растения, като картофи и домати, етиленът причинява изразена епинастия (огъване надолу) на листата, което се обяснява със страничното издуване на клетките от горната страна на основата на петурата и средната жилка на листа. Понякога върху стъблото се развиват голям брой адвентивни корени, което се дължи на активирането на клетъчното делене в камбия. Тези групи клетки са организирани в коренова меристема, от която след това се образува корен върху стъблото. По този начин етиленът не само предотвратява удължаването на клетките и нормалната геотропична ориентациярастения, но вероятно причинява и странично подуване на клетките и засяга клетъчното делене. В продължение на много години етиленът е откриван и количествено определян с помощта на биотестове, подобни на описаните по-горе реакции при разсад на грах. Сега всички определяния на етилен се извършват чрез газова хроматография, което е много удобно, тъй като етиленът е газ и не е необходимо да се превръща в летливо производно преди определянето. Проба въздух от или около тъканта се взема със спринцовка и се инжектира в колона, в която етиленът се отделя от останалите газове, присъстващи в пробата. В другия край на колоната се откриват газове с помощта на пламъчно-йонизационен детектор, чувствителен към много ниски концентрации на етилен (1 ppb). Тази концентрация е много „по-ниска от тази, която причинява физиологичната крива, записана от рекордера,
Чрез използването на чувствителен газов хроматограф е доказано, че етиленът наистина се произвежда от здрави растения и допринася за регулирането на тяхното развитие. Сега знаем, че етиленът участва в поддържането на апикалната кривина в разсад, отглеждан на тъмно, като грах. (Това огъване, което се случва в частта на издънката на ембриона, играе важна роля в защитата на чувствителната апикална точка на растеж от увреждане след покълването на семената, когато върхът пробие почвата.) На светлина производството на етилен в разсада намалява и стъблото се изправя, ориентирайки листата в посоката, необходима за фотосинтеза. Но ако след като етиолираното растение е било изложено на светлина, то се третира с етилен, тогава апикалната чупка няма да се изправи и дори може да се образува наново.
Възможно е също така етиленът да е пряко отговорен за контролираното от ауксин инхибиране на страничния растеж на пъпките в растения, проявяващи апикална доминантност.По-рано отбелязахме, че влиянието на ауксин, което насърчава растежа на отделени части от стъблото, обикновено достига оптимална граница, тъй като концентрацията на ауксин, приложена към тъканта, се увеличава. Сега знаем, че това е така, защото по-високи от оптималните концентрации на ауксин стимулират образуването на етилен, който инхибира, вместо да стимулира растежа. Следователно повечето, макар и не всички, ефекти, причинени от високи концентрации на ауксин, могат да бъдат приписани на етилена. Примери за това са образуването на апикална флексура и поддържането на латентност на страничната пъпка. Друг пример е стимулирането на цъфтежа на ананаса. В този случай както етиленът, така и ауксинът имат ефективен ефект, като ефектът на ауксина отново се дължи на активирането на образуването на етилен. Наистина, ако имате стайно растение ананас, можете да използвате добре познатия метод за поставяне на ананас в найлонова торбичка с узрял банан, за да го накарате да цъфти. Един банан произвежда достатъчно етилен, за да стимулира ананаса да цъфти! Друг начин е просто да отрежете върховете на страничните клони. Повишеното ниво на ауксин от долната им страна, поради страничното разпределение на ауксина поради геотропизма, често е достатъчно, за да предизвика цъфтеж поради увеличаването на съдържанието на етилен.