هورمون های سیتوکینین و نقش آن ها در رشد و توسعه گیاهان
هورمون های سیتوکینین ها یکی از مهم ترین گروه های هورمونی در گیاهان هستند. این خانواده نقش کلیدی در تنظیم رشد و توسعه سلولی ایفا میکنند. هورمون های سیتوکینین با تأثیر بر فرآیندهایی مانند تقسیم سلولی، تمایز سلولی، تأخیر در پیری برگ ها و تنظیم مسیرهای رشد، نقش مهمی در فیزیولوژی گیاه دارند. این تنظیم کننده های رشدی گیاه به دو دسته ی کلی طبیعی (درون زا) و سنتتیک (مصنوعی) تقسیم می شوند.
تاریخچه هورمون های سیتوکینین
سیتوکینینها برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ به عنوان فاکتورهای محرک تقسیم سلولی در کشت بافت گیاهی شناسایی شدند. از آن زمان، تحقیقات گسترده ای در مورد نقش این هورمون ها در فیزیولوژی گیاهان انجام شده است. سیتوکینین ها نه تنها در رشد و نمو گیاهان نقش دارند، بلکه در تعادل هورمونی و پاسخ به تنش های محیطی نیز اهمیت فراوانی دارند.
دستهبندی هورمون های سیتوکینین
سیتوکینینهای طبیعی (Endogenous Cytokinins)
سیتوکینین های طبیعی به طور طبیعی در گیاهان تولید می شوند و عمدتاً مشتقات آدنین هستند. مهم ترین انواع این گروه عبارتند از:
- زآتین (Zeatin): رایج ترین سیتوکینین طبیعی که در بسیاری از گیاهان یافت می شود و نقش کلیدی در تقسیم سلولی دارد.
- کینتین (Kinetin): اولین سیتوکینینی که کشف شد، کاینتین است اما به طور طبیعی در گیاهان کمتر دیده می شود.
- ایزوپنتنیل آدنین (Isopentenyl Adenine – iP): در برخی گیاهان به عنوان سیتوکینین فعال نقش دارد.
این ترکیبات در ریشه ها، دانهها و بخش های مریستمی تولید میشوند و از طریق آوندهای چوبی و آبکش به سایر بخش های گیاه انتقال می یابند.
سیتوکینینهای سنتتیک (Synthetic Cytokinins)
سیتوکینینهای مصنوعی ترکیباتی هستند که اثرات مشابهی با سیتوکینینهای طبیعی دارند و در کشت بافت، کشاورزی و باغبانی مورد استفاده قرار میگیرند. برخی از مهمترین آنها عبارتاند از:
- بنزیل آدنین (BA – 6-Benzylaminopurine): این هورمون که با نام BAP شناخته می شود، پرکاربردترین سیتوکینین سنتتیک که در کشت بافت گیاهی برای تحریک ساقه زایی (شاخساره زایی) استفاده میشود.
- تیدیازورون (TDZ – Thidiazuron): یک تنظیمکننده رشد قوی که در ریزازدیادی و افزایش جوانه زایی بسیار مؤثر است.
- دیفنیل اوره (DPU – Diphenylurea): یک ترکیب اوره ای که اثرات مشابهی با سایر سیتوکینین ها دارد.
این ترکیبات معمولاً در کشت بافت و زراعت برای بهبود رشد و افزایش عملکرد گیاهان استفاده می شوند.
بیوسنتز و انتقال سیتوکینینها
سیتوکینین های طبیعی در گیاه عمدتاً از طریق مسیر متابولیکی که شامل آنزیم ایزوپنتنیل ترانسفراز (IPT) است، ساخته می شوند. این آنزیم گروه ایزوپنتنیل را به آدنین اضافه می کند و در نهایت ترکیبات فعال سیتوکینین تشکیل می شوند.
پس از سنتز، سیتوکینین ها از طریق آوندهای چوبی و آبکش به سایر بخش های گیاه منتقل شده و بر رشد و توسعه تأثیر می گذارند.
مکانیسم عمل سیتوکینین ها
سیتوکینین ها از طریق یک مسیر انتقال سیگنال که وابسته به گیرندههای هیستیدین کیناز (Histidine Kinase – HK) است، عمل میکنند. در این مسیر:
- سیتوکینین به گیرنده های خاص خود در غشای پلاسمایی متصل می شود.
- این اتصال باعث فعال شدن آبشاری از فسفریلاسیون درون سلولی می شود.
- پیام به هسته انتقال یافته و بیان ژن های مرتبط با رشد و تقسیم سلولی آغاز می شود.
نقشهای فیزیولوژیکی هورمون های سیتوکینین در گیاهان
تحریک تقسیم سلولی
سیتوکینین ها همراه با اکسین ها، تقسیم سلولی را در مریستم های گیاه تحریک می کنند. در کشت بافت گیاهی، نسبت سیتوکینین به اکسین تعیین کننده نوع اندام زایی است:
- نسبت بالای سیتوکینین به اکسین → شاخساره زایی
- نسبت بالای اکسین به سیتوکینین → ریشه زایی
تأخیر در پیری برگ
یکی از نقش های کلیدی سیتوکینین ها جلوگیری از تخریب کلروفیل و تأخیر در پیری برگ است. این هورمون ها باعث حفظ فتوسنتز و کاهش سرعت تجزیه پروتئین های برگ می شوند.
تحریک جوانهزنی و رشد شاخهها
سیتوکینین ها اثر غالبیت انتهایی (Apical Dominance) را کاهش داده و باعث تحریک رشد جوانه های جانبی می شوند.
تنظیم تعادل آب در گیاه
سیتوکینین ها روزنه ها را تحت تأثیر قرار داده و گیاه را در برابر تنش های محیطی مانند کم آبی مقاوم تر می کنند.
کاربردهای هورمون های سیتوکینین در کشاورزی و زیست فناوری
افزایش عملکرد محصولات کشاورزی
استفاده از سیتوکینین های مصنوعی می تواند باعث افزایش رشد، گل دهی و تولید میوه شود.
تأخیر در پیری محصولات پس از برداشت
اسپری سیتوکینین ها بر روی میوه ها و سبزیجات می تواند ماندگاری آن ها را افزایش دهد.
استفاده در کشت بافت گیاهی
در ریزازدیادی (Micropropagation)، سیتوکینین ها برای تکثیر سریع گیاهان سالم و یکنواخت استفاده می شوند.
جمع بندی
هورمون های سیتوکینین به عنوان یکی از مهمترین هورمون های گیاهی، نقش کلیدی در تنظیم رشد و توسعه گیاه دارند. سیتوکینین های طبیعی در تقسیم سلولی، تأخیر در پیری و تحریک رشد شاخه ها نقش دارند، در حالی که سیتوکینین های سنتتیک به طور گسترده در کشاورزی و زیست فناوری برای بهبود عملکرد گیاهان استفاده می شوند.
“مرجع کشت بافت گیاهی ایران برای مطالعه جدیدترین مقالات “
منابع
- Taiz, L., Zeiger, E. (2010). Plant Physiology
- Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
- Davies, P. J. (2004). Plant Hormones: Biosynthesis, Signal Transduction, Action.
- Research Gate | Initiation pretreatment with Plant Preservative Mixture™ increases the percentage of aseptic walnut shoots.
