Hormony roślinne. Ich rola w życiu roślin i w gospodarce człowieka

Hormony są to związki chemiczne wytwarzane przez organizm, koordynujące i regulujące już w znikomych ilościach procesy biochemiczne w komórkach oraz korelujące podstawowe funkcje życiowe organizmu. Produkowane są przez gruczoły dokrewne lub niektóre tkanki.

Hormony roślinne, podobnie jak hormony świata zwierzęcego, są substancjami organicznymi wytwarzanych w bardzo małych ilościach w jednej tkance lub organie roślinnym i następnie przenoszonymi do innych narządów, gdzie wywołują specyficzne efekty. Hormony roślinne tworzą się głównie w rosnących tkankach, w merystomach stożków wzrostu pędów i korzeni. Biorą one udział w różnych procesach metabolicznych przebiegających w roślinach i są czynnikami warunkującymi wzrost roślin. Wywierają wpływ na wydłużanie poszczególnych komórek w rosnących częściach rośliny, hamują rozwój pączków bocznych, przeciwdziałają opadaniu liści i owoców oraz wpływają na procesy kwitnienia i wzrostu owoców. Jako hormony przyranne wytwarzają tkankę bliznowatą w miejscu uszkodzenia rośliny.

Pierwsze sugestie nad możliwością występowania jakichkolwiek czynników, określanych dzisiaj ogólnie jako hormony roślinne, łączą się z obserwacjami Karola Darwina (1880), który zainicjował prace nad fototropizmem roślin. Wiadomo było bowiem od dawna, że rośliny wykazują fototropizm dodatni i wyginają się w kierunku światła. Darwin wykazał, że bodziec świetlny odbierany jest przez wierzchołek rośliny i następnie przekazywany do łodygi, wywołując odpowiednie ustawienie się rośliny do światła. Badania przeprowadzone przez Boysena – Jensena w Danii, Wenta w Holandii i innych badaczy wyjaśniły mechanizm reakcji tropicznych i wskazały, że czynnikiem przekazywanym od wierzchołka roślin do łodygi są substancje chemiczne. Obecnie znana jest struktura chemiczna i właściwości biologiczne substancji warunkujących wzrost i rozwój roślin; zalicza się do nich trzy grupy związków: auksyny indolowe, gibereliny i kininy.
Auksyny są to grupy hormonów spełniających najróżniejsze funkcje regulacyjne w roślinie. Biorą one udział w regulacji wzrostu elongacyjnego pędu i korzeni; hamują rozwój pączków bocznych, opadanie liści i owoców, a ponadto spełniają 20 różnych funkcji, związanych z procesami wzrostu i rozwoju roślin. Pierwsza auksyna została wyekstrahowana przez Wenta z koleoptyla owsa. Went umieścił odcięte wierzchołki koleoptyli owsa na bloczku agarowym na okres kilku dni i następnie stwierdził, że agar nabiera podobnych właściwości stymulowania wzrostu, jakie posiadał uprzednio wierzchołek koleoptyla. Obecnie wiemy, że każdy wierzchołek koleoptyla zawiera około 10 –10 g aktywnej substancji wzrostowej. Badania holenderskich badaczy Kegla i Hagena, Smitha i innych wskazują, że substancją wzrostową występującą w roślinach jest prawdopodobnie kwas 3-indolilo-octowy (IAA). Kwas ten wytwarza się w dużych ilościach w miejscu czynnego wzrostu w pączku szczytowym oraz w górnych częściach pędu i w młodych liściach.

Inną grupą hormonów roślinnych są gibereliny, które zostały odkryte w badaniach prowadzonych nad chorobą ryżu, objawiającą się nadmiernym wydłużaniem pędów i ich obumieraniem. Stwierdzono, że choroba ta jest wywołana przez grzyb Giberella fumi Cura. Wytwarza on substancję o właściwościach hormonów wzrostowych, której nadano od jego nazwy określenie giberelina. Badania nad jej strukturą chemiczną pozwoliły wyosobnić związek o wzorze syntetycznym C19H22O6, który nazwano kwasem giberelinowym. Gibereliny przyspieszają podziały komórkowe u roślin oraz wpływają na wzrost elondacyjny pędów niektórych roślin, takich jak np. karłowate mutanty kukurydzy. Pobudzające działanie giberelin na wzrost roślin ogranicza się wyłącznie do roślin młodych. Stosując gibereliny u młodych roślin fasoli typu krzewiennego, udało się je przekształcić w typ tyczkowy.

Trzecią grupą hormonów roślinnych są kininy, których przedstawicielem jest kinetyna-6-furfuryno-amino-pyryna. Otrzymano ją po raz pierwszy z kwasów nukleinowych zawartych w drożdżach i stwierdzono, że jest ona pochodną adeniny. Między innymi wpływa na tworzenie się i wzrost pączków roślin. Dodanie kinetyny do pożywki hodowlanej tytoniu pobudza do tworzenia się dużej ilości pączków.

Hormonom roślinnym przypisuje się także zdolności wytwarzania tkanki bliznowatej, tzw. kallusa w miejscu uszkodzenia roślin. Z uszkodzonych komórek uwalniają się substancje chemiczne, które pobudzają do wzmożonej aktywności podziału innych komórek i wytwarzania nowych tkanek. Niemiecki fizjolog Haberlandt nadał tym substancjom nazwę hormonów przyrannych. Dalsze badania wykazały, że właściwości te posiada kwas dwukarboksylowy o 12 atomach węgla i jednym wiązaniu podwójnym, tzw. kwas traumatynowy.

Przedstawione w ogólnym zarysie wiadomości o hormonach roślinnych wykazują ich doniosłą rolę w procesach wzrostu i rozwoju roślin. Poznanie właściwości biologicznych struktury chemicznej oraz uzyskanie tych substancji na drodze syntetycznej stworzyło możliwości zastosowania hormonów roślinnych jako czynników regulujących reakcję wzrostowe i rozwojowe roślin uprawnych. Stosowane preparaty kwasu indolilo-octowego i naftaleno-octowego ułatwiają rozwój korzeni sadzonek; kwasy 2,4-dwuchlorofenylo-oksyoctowy i naftaleno-octowy zapobiegają przedwczesnemu opadaniu gruszek i jabłek. Kwas indolilo-masłowy pozwala na otrzymanie owoców partenokarpicznych, nie posiadających nasion. Stosując ten preparat można uzyskać beznasienne owoce pomidorów, ogórków, truskawek i innych roślin. Silne właściwości syntetycznych auksyn do pobudzania metabolizmu roślin zostały wykorzystane jako środki zwalczające chwasty.