Auksiinid (IAA): taimekasvuhormoonide olemus, roll ja kasutus

Auksiinid (IAA) – sügav juhend taimekasvuhormoonide olemusest, rollist, toimemehhanismist ja sünteetilistest variantidest ning nende praktilisest kasutusest aianduses ja põllumajanduses.

Auksiinid on taimehormoonide (või taimekasvuhormoonide) klass, millel on mõned morfogeeni sarnased omadused. Auksiinidel on peamine roll paljude kasvu- ja käitumisprotsesside koordineerimisel taime elutsüklis — nad on olulised taime keha arenguks, kudede diferentseerumiseks ja reaktsioonideks keskkonnamuutustele. Auksiinide toime sõltub nende kontsentratsioonist, paiknemisest koes ning koostoimest teiste hormoonide ja signaaliradadega.

Auksiine ja nende rolli taimede kasvus kirjeldas esmakordselt hollandi teadlane Frits Warmolt Went. Kenneth V. Thimann isoleeris auxiini ja leidis, et selle keemiline struktuur on indool-3-äädikhape (IAA). Went ja Thimann kirjutasid 1937. aastal koos raamatu taimehormoonide kohta "Phytohormones".

Biosüntees ja keemiline olemus

Enim levinud looduslik auxiin on indool-3-äädikhape (IAA). IAA sünteesitakse peamiselt lehtede ja kasvavate pungade rakkudes aminohappe trüptofaani baasilt läbi mitme biokeemilise astme. Taimes toimub IAA süntees, konjugatsioon (sidumine suhkrute või aminohapetega), oksüdeerumine ja lagunemine — kõik need protsessid reguleerivad aktiivse auxiini taset koes.

Transport ja jaotumine

Auksiin liigub taime sees nii difusiooniga kui ka sihitud, polaarsuunalise transporti võimaldavate transportervalkude kaudu. See polaarsuunaline transport loob auxiini gradiendid, mis on võtmetähtsusega suunatud kasvureaktsioonide kujunemisel. Olulised transpordivalgud on PIN‑perekonna transpordiproteiine ning AUX1/LAX aminohappe sarnased transporteerijad.

Rakusisene signaalitamine

Auxiini toimemehhanismis on keskne roll TIR1/AFB retseptoritel ning AUX/IAA repressori‑ ja ARF (AUXIN RESPONSE FACTOR) transkriptsioonifaktoritel. Kui auxiini tase tõuseb, seondub auxiin TIR1/AFB‑retseptoriga, mis põhjustab AUX/IAA repressori lagunemise ja võimaldab ARFidel aktiveerida või pärssida sihtgeenide ekspressiooni. Selle kaudu reguleerib auxiin rakkude kasvuks vajalike geenide tööd.

Peamised füsioloogilised rollid

• Raku elongatsioon: auxiin soodustab raku seina lõtvumist ja vee sissetoomist, mis viib rakupikkuse suurenemiseni, eriti varre ja võrsete kasvus.
• Apeelse dominants: kõrgema auxiini tase võrsetipus pidurdab lateraalsete pungade kasvu — seepärast on tippmugul oluline võrsete suunatud kasvus.
• Tropismid: valguse ja raskusjõu suunatud kasvureaktsioonid (fototropism ja geotropism) põhinevad auxiini ümberjaotusel koes, mis teeb ühe külje rakkudele kiirema kasvu.
• Juure ja võrse diferentseerumine: auxiin soodustab juurte teket ja võrsendamist ning koos teiste hormoonidega (nt toksiinid/tsütokiinid) määrab organogeneesi suuna koe kultiveerimisel.
• Vaskulaarne diferentseerumine: auxiin mõjutab trahhei ja floeemi arengu mustreid ning aitab suunata kambiumi aktiivsust.
• Koosmõju teiste hormoonidega: auxiin interakteerub tsütokiinide, giberelliinide, eetri (etüleeni) ja abscissiinhappega, kujundades kompleksseid arengureaktsioone.

Sünteetilised auxiinid ja kasutus

Lisaks looduslikele auxiinidele on mitmeid sünteetilisi aineid, mis käituvad auxiinide moodi. Need on kasutusel aianduses ja põllumajanduses:

• madalates kontsentratsioonides kasutatakse rooting‑pulbreid ja taimi juurdumiseks vajalikku stimulatsiooni;
• kõrgemates kontsentratsioonides ja spetsiifiliselt valitud ühendid toimivad herbitsiididena (näiteks 2,4‑D, dicamba ja teised); need tekitavad taimedes tasakaaluhäireid ja võivad põhjustada surma;
• Agent Orange on ajalooliselt tuntud näide sünteetiliste auxiinide segust (peamiselt 2,4‑D ja 2,4,5‑T), mille kasutusega kaasnes tõsiseid keskkonna- ja tervisekahjusid, osaliselt dioxiinide saastumise tõttu.

Praktilised rakendused ja ettevaatus

• Auksiinipõhiseid preparaate kasutatakse seemnete idandamisel, pistikute juurdumisel ja põllukultuuride reguleerimisel.
• Taimekultuuris (laborites) reguleerib auxiini ja tsütokiinide suhe organogeneesi: kõrge auxiin‑tsütokiini suhe soodustab juurte teket, madal suhe soodustab võrsete/lehestiku teket.
• Kuna sünteetilised auxiinid võivad olla keskkonnale ja inimtervisele kahjulikud, tuleb nende kasutamisel järgida ohutusjuhiseid ning regulatsioone.

Mõõtmine, uurimine ja mudeltaimed

Auxiini tasemeid ja dünaamikat uuritakse biokeemiliste analüüside, biosensorite ja molekulaarsete markerite abil. Modeltaim Arabidopsis thaliana on andnud palju teadmisi auxiinisignaali ülekandest, PIN‑transporti koordineerivatest võrkudest ning geeni regulatoritest.

Kokkuvõte

Auksiinid on mitmekülgsed taimehormoonid, mis juhivad rakkude kasvu, koestruktuure ja taime vastust keskkonnale. Nende toime sõltub kontsentratsioonist, ruumilisest jaotusest ning koostoimest teiste signaalidega. Mõistmine, kuidas auxiinid töötavad, võimaldab paremini hallata taimesüsteeme nii teadusuuringutes kui ka põllumajanduses, kuid nõuab samal ajal hoolikat ohutus- ja keskkonnakasu kaalumist, eriti sünteetiliste derivaatide puhul.

Küsimused ja vastused

K: Mis on auxiinid?

K: Milline on auxiinide roll taimede kasvus?

K: Kes kirjeldas esimesena auxiinide rolli taimede kasvus?

K: Kes isoleeris auxiini ja leidis, et selle keemiline struktuur on indool-3-äädikhape (IAA)?

K: Kas Went ja Thimann kirjutasid koos raamatu taimehormoonide kohta?

K: Kas on olemas sünteetilised auxiinid?

K: Kas sünteetilisi auxiine võib kasutada herbitsiididena?

Otsing