7. HÉT: A NÖVÉNYEK HORMONÁLIS SZABÁLYOZÁSA ÉS ÖNREPRODUKCIÓJA

KULCSFOGALMAK

1. Az auxinok

Magyarázat:
Az auxin elnevezés nem egyetlen anyagot jelöl, ezért pontosabb, ha többes számban (auxinok) használjuk. A tankönyvben is említett indol-ecetsavon kívül léteznek egyéb auxinok is, pl. az indol-propionsav és a fenil-ecetsav.

Az auxinok közös jellemzője, hogy izolált szárdarabokban is fokozzák a sejtek megnyúlását. (Ez azért lényeges, mert a gibberellinek nevű hormoncsoport is stimulálja a hajtások megnyúlását, de csak érintetlen növények esetén.)

Az auxinok hatása valószínűleg azon alapszik, hogy beindítanak (illetve gyorsítanak) egy ún. K⁺- H⁺ pumpát, amely megnöveli a sejtek káliumion-koncentrációját, a sejtfal közegét pedig savassá teszi. A savas közeg a cellulózrostok közötti hidrogénkötések megbontása révén fellazítja a sejtfalakat. A megnövekedett ionkoncentáció ugyanakkor vízbeáramlást idéz elő a sejtbe, s az emiatt bekövetkező sejttérfogat- növekedés végül a sejt megnyúlásához vezet.

Az auxinok fő termelődési helyei a fiatal, fejlődésben lévő levelek, a fiatal, fejlődő magvak és termések. (A tankönyvben szereplő "növekvő hajtáscsúcs" kifejezés alatt tehát ezek összességét kell érteni, nem pedig a csúcsi osztódószövetet.) A hajtáscsúcs osztódószövetének közelében inkább csak a levelekből odatranszportálódott auxin mutatható ki, ezen régió saját hormontermelése kevésbé jelentős.

2. A fototropizmus és geotropizmus

Magyarázat:
A föld feletti hajtások jellemzője a fény hatására bekövetkező pozitív fototropizmus. (A "pozitív" kifejezés arra utal, hogy a hajtás a fény felé hajlik el. A fénnyel ellentétes irányba történő görbülés neve negatív fototropizmus lenne.)

A jelenség elsődleges (de valószínűleg nem kizárólagos) oka az auxinok fényérzékenysége. A megvilágított oldalon a fény elősegíti az auxinokat bontani képes enzimek aktiválását, és egyúttal csökkenti az auxinok felfogására képes receptorok számát is. Az árnyékos oldalon így több auxin lesz, s ez ennek az oldalnak az intenzívebb megnyúlását s így a hajtás automatikus fototropizmusát eredményezi.

A geotropizmus (vagy gravitropizmus) oka az, hogy a fényen kívül a gravitáció is befolyásolja az auxin transzportját. Vízszintes helyzetbe fektetett hajtásban és gyökérben egyaránt az alsó oldal lesz auxinban gazdagabb. Mivel a hajtás és a gyökér auxinérzékenysége eltérő (ld. a Biológia IV. tankönyv 9. oldalán található grafikont!), a magas auxinszint a szárban az alsó oldal gyorsabb, míg a gyökérben lassabb növekedését okozza. Érthető tehát, hogy a hajtás negatív, a gyökér pedig pozitív geotropizmust mutat.

Ugyanakkor meg kell említeni azt is, hogy az auxinok a hajtás csúcsi részéből a gyökér felé irányuló transzportja nem a gravitáció hatására történik. Az auxin akkor is a gyökér felé vándorol, ha a növény "fejjel lefelé" lóg, vagy ha csupán egy levágott szárdarabról van szó. Ez utóbbi esetre láthatunk példát a következőkben:

A rajzon 3 eltérő módon kezelt fűzfaágat láthatunk. A nyilak a hajtáscsúcs irányát jelölik. Az a) és b) esetben egyaránt látható, hogy a csúcs felé eső oldalon kihajtanak a rügyek (innen ugyanis az auxin elvándorol, így kikerülnek a gátlás alól), a gyökér felőli végen pedig új gyökerek képződnek. (Az új gyökerek kihajtása ellentmondásosnak tűnhet, de tudni kell, hogy az auxinok valóban gátolják a gyökerek növekedését, de az új gyökerek képződését viszont serkentik. Éppen ezt alkalmazzák a dísznövények gyökereztetését elősegítő porokban, pl. indol-ecetsavat.)

A c) ábra azt szemlélteti, hogy az auxintranszport fő helye a háncs. Ha ugyanis a háncsot lehántjuk, az láthatóan egyenértékű azzal, mintha az ágat elvágtuk volna. Figyeljük meg mindegyik esetben az új hajtások és gyökerek jellemző geotropizmusát is!

3. Nemzedékváltakozás (kétszakaszos egyedfejlődés)

Magyarázat:

Ha a növény ivarosan szaporodik, akkor az új generáció élete általában két haploid ivarsejt egyesülésével kezdődik. A megtermékenyüléssel képződő zigóta már diploid. A belőle kifejlődő diploid képződmények "végcélja", hogy ivartalan szaporítósejtet (azaz spórát, illetve magasabbrendű növényeknél spórának megfeleltethető sejtet, pl. mikrospórát vagy makrospórát) hozzon létre. Ezért hívják a diploid képződményeket magában foglaló szakaszt ivartalan nemzedéknek.

Mivel a spóra (illetve a spórával homológ mikro- és makrospórák) meiózissal képződnek, haploidok lesznek, s ezért már egy másik, az ivaros nemzedék tagjainak tekintjük őket. Ezt a nemzedéket azért nevezik ivarosnak, mert az ivarsejtek kialakulásával végződik és azok összeolvadásáig tart.

Az elmondottakból következik az a fontos tény is, hogy mivel a növények ivarsejtjeit haploid képletek osztódása hozza létre, ez az osztódás nem lehet számfelező (meiózis), hanem mindig mitózis.

Evolúciós tendencia, hogy a nemzedékváltakozásban az ivaros (haploid) szakasz egyre rövidül a fejlettebb növények felé haladva. Míg az Ulothrix nevű zöldalgánál még mindössze a zigóta képviseli az ivartalan nemzedéket, s máris osztódik, addig a moháknál már a teljes spóratartó diploid, a harasztoknál pedig maga a kifejlett növény is.

Az alábbi ábra az Ulothrix egyedfejlődését mutatja be. (Az ivarsejtek "+" illetve "-" jelölése arra utal, hogy ezeknél az alacsonyabb rendű növényeknél még nem különül el a fejlettebbeknél megszokott kisebb hímivarsejt és nagyobb petesejt, azokat itt + és - ivarjellegűeknek mondjuk. Az NV rövidítés a nemzedékváltakozást jelenti, az R! pedig a redukciós osztódásra utal.):

A zárvatermőknél az arányok teljesen megfordulnak: a haploid nemzedéket mindössze néhány sejt képviseli az embriózsákban. A jelenség oka valószínűleg az, hogy bonyolultabb testszerveződés haploid sejtekből - azok egyszeres információtartalma miatt - sokkal nehezebben alakulhat ki, mint a diploid alakokból.

KIEGÉSZÍTÉSEK

Egyéb növényi hormonok

A gibberellinek az auxinhoz hasonlóan a fiatal levelekben és termésekben képződnek. Egyik hatásuk az auxinokéval megegyező: serkentik a sejtek megnyúlását, különösen a növényi szártagok növekedését. A genetikailag törpe növényekben (pl. törpekukorica) jelentősen kevesebb gibberellin termelődik.

További hatásaik:

• Csírázó magvakban bontóenzimek szintézisét stimulálják.
  
• A virágképződést kiváltó kétkomponensű hormonrendszer (az ún. florigén) tagjai. A másik komponenst még ma sem ismerjük, hipotetikusan antezinnnek nevezték el.

A citokininek az osztódószövetekben képződnek (a gyökerekben is!). (A citokinézis szó maga is sejtosztódást jelent.) Fő hatásaik:

• Serkentik a sejtosztódást (de csak auxinok jelenlétében van meg ez a hatásuk, és fontos az is, hogy a szártagok megnyúlására viszont kifejezetten gátlólag hatnak).
  
• Gátolják a növényi szervek elöregedését (pl. a citokininoldatba helyezett letépett levél nem sárgul). Ezen hatásuk valószínűleg az ártalmas, ún. szabad gyökök megkötésén alapszik.

Az abszcizinsav lényegében a növények stresszhormonja. Szerepe, hogy kedvezőtlen környezeti hatások esetén (pl. túl hideg, túl meleg, vízhiány, őszi rövidülő nappalok, stb.) gátolja, lassítsa a növények növekedését, fejlődését, biztosítva ezzel ezeknek az időszakoknak az átvészelését. Termelődési helye a kloroplasztisz, hatása elsősorban a gibberellinszintézis gátlásán alapszik, emiatt gátolja a növekedést.

További szerepei:

• A levelek, termések lehullásának (az ún. abszcíziónak) az elősegítése.
  
• A rügyek, magvak nyugalmi állapotának előidézése, fenntartása. (Tél vége felé az addigra lassan lebomló abszcizinsav hiánya miatt csírázik ki a krumpli a kamrában.)

Az etilén (amelyről közismert, hogy gáz halmazállapotú) is termelődik stresszhelyzetekben, különösen fertőzéskor, sérüléskor, s ez az érintett szövetek idő előtti öregedését eredményezi. Etilén termelődését váltják ki az auxinok, a gibberellinek és a citokininek is (ennek jelentősége a növekedés szabályozásában rejlik: az etilén nem engedi a növekedést serkentő hormonok esetleges "túlszaladását", az etilén ugyanis növekedésgátló).

- feladatok -

- versenyfeladatok -

- 6. heti versenyfeladatok megoldása -

- vissza a tematikához -