§20. Өсу заттары. Өсімдіктерге өсу заттарының әсер ету механизмі. Ауксин мен гиббереллиннің әсері
Бұл тақырыптың оқу мақсаты: өсімдіктердің өсуіне стимуляторлардың әсер ету механизмін зерттеу.
Сендерге өсімдіктердің қандай гормондары белгілі? Фитогормондар екі топқа қандай белгілері бойынша бөлінеді? Ауксин мен гиббереллиннің өсімдік ағзасына, оның жеке мүшелеріне әсері қандай?
Тақырыпты табысты меңгеру үшін 9-сыныпқа арналған оқулықтан 28-параграфты; 10-сыныптан 15-параграфты қайталау керек.
«Өсу заттары» ұғымы. Биологияда «өсу заттары» деп фитогормондарды ғана емес, өсімдік ағзасындағы өсу үдерістерін арттыруға қабілетті әрі табиғи, әрі жасанды (синтетикалық) бірқатар затты атайды. Сонымен қатар «өсу заттары» деген термин кейде «өсу факторлары» деген терминнің аналогы ретінде қолданылады. Бірақ соңғы термин көбінесе өсімдіктерге емес, саңырауқұлақтар мен микроағзаларға қатысты айтылады.
Өсімдіктерде өсуді ынталандыратын (стимулдайтын) үш классикалық, табиғи фитогормон бар екені естеріңде болар. Бұлар – ауксин, гиббереллин және цитокинин. Физиолог-ғалымдар бұл заттардың әрқайсысының әсерін бөліп қарастырғанымен, табиғатта өсімдік ағзасында осы өсу заттарының ешқайсысы абсолютті түрде жеке әсер ете алмайды. Өсімдікте әрқашан өсу гормондарының қандай да бір қоспасы өндіріледі. Өсімдік түріне, оның жеке ерекшеліктеріне, өсу жағдайлары мен физиологиялық қажеттіліктеріне байланысты үш гормонның екеуі немесе барлық үш гормон жасушалар мен ұлпаларға әртүрлі пропорцияда өндіріледі және әсер етеді. Мысалы, қосалқы тамыр қарқынды дамыған кезде ауксин мен цитокининнің әртүрлі қоспасы әсер етеді. Ал сабақ өскенде және тармақталғанда ауксин мен гиббериллин қоспасы әсер көрсетеді.
Яғни «өсу заттары» деген түсініктің өзі кең мағынада қолданылады және стимулдайтын үш фитогормоннан тұрады. Олардың түрлі арақатынастағы қоспасы және бірқатар басқа заттар (өсу факторлары) өсімдіктер, сондай-ақ саңырауқұлақтар, микроағзалар, соның ішінде бактериялар жасушаларының өсуі мен көбеюін стимулдауға қабілетті.
Ауксин мысалында өсу заттарының өсімдіктерге әсер ету механизмі. Ауксин – өсімдік жасушаларының созылуын ынталандыратын фитогормон. Сондықтан ол сабақ өскен кезде өте қажет. Ауксиннің әсер ету механизмі әлі толық зерттелген жоқ, бірақ зерттеушілердің түрлі топтары белгілі бір ұғым қалыптастырды. Едәуір сенімді гипотезаға сәйкес, ауксин молекуласы өсімдік жасушаларында өзгерістерге апарып соғатын мынадай жауап реакцияларының каскадын тудырады:
Осылай ауксин өркендердің өсуіне және аз дәрежеде камбий жасушаларын стимулдау есебінен олардың жуандауына қатысады. Өсу ең төбесіндегі жасушалар – меристемалар (өсу нүктесі, жасушалар қарқынды бөлінетін жер) есебінен емес, ол жерден біраз төмен жерде жүзеге асады. Егер тамырға қатысты айтсақ, «бөліну аймағында емес, созылу аймағында» өседі. Бұл кезде ауксин бүйір өркендердің түзілуін (тармақталуын) басып, сабақтың орталық осінің өсуін стимулдауы мүмкін. Ал төбе бүршіктерін (жасушалардың көбею нүктесі) алып тастаған кезде бүйір өркендердің өсуін белсенді етеді.
Аз концентрацияда және басқа гормондармен бірге ол тамырдың түзілуі мен өсуін күшейтеді.
Ауксиннің синтетикалық аналогтары белгілі бір (әдеттегіден жоғары) концентрацияда гербицидтер ретінде қолданылуы мүмкін.
Гиббереллиннің әсер ету механизмі әлі толық дәлелденіп зерттелмеген. Түрлі ғалымдар тобының айтуынша, гиббереллиннің жасушаларға әсер етуінің қатаң теориясы жоқ. Ол ядро ішіндегі генетикалық үдерістерге әсер етеді деген пікір бар. Бұл теория гиббереллиннің тіпті аз мөлшерінің метаболизмді күшейтуіне негізделген. Бірақ бұл пікірге қарсы екі факт дәлел. Біріншіден, шынайы көрінетін өсу үдерістері үшін гиббереллин өсімдіктерде едәуір көп концентрацияда өндіріледі. Екіншіден, гиббереллин ешқашан өсімдік ағзасында өздігінен «жұмыс істемейді». Олар ауксинмен және (немесе) цитокининмен бірге өндіріледі де, стимулдайтын фитогормондар кешені құрамында әсер етеді.
Гиббереллин әсерінің ауксиннен айырмашылығы ол тармақталуды, мысалы, шалғам, сәбіз және т.б. жертағандап өсетін басқа түрлердің «қылтиып шығуын» стимулдайды. Сонымен қатар гиббереллиндер ұрықтанбай-ақ (партенокарпия) ұрықсыз жемістердің түйіндеуіне, кейбір түрлердің жапырақтарының солуын тежейді, арпа дәнінде уыттың (солод) артуына мүмкіндік береді.
Білу және түсіну:
1. Өсу заттары және өсу факторлары дегеніміз не?
2. Ауксин мен гиббереллин арасындағы байланысты анықтаңдар.
Қолдану:
1. Өсу заттарын зерттеу және қолдану не үшін керек? Ауксин мен гиббереллин әсерін салыстырыңдар.
2. Саябақтар мен демалыс орындарында жануарлардың мүсіндерін немесе басқа фитомүсіндер «кесу» үшін сәндік бұталардың қарқынды өсуі және бұтақтануы үшін параграф материалы негізінде қандай амалдар ұсынар едіңдер.
Талдау:
1. Ауксиннің жас өсімдікке әсерін сызба түрінде бейнелеңдер. Ауксин мен гиббереллиннің бірлескен әсерін ескерсеңдер сызба өзгереді ме?
2. Өсімдік тіршілігінде өсу заттарының рөлі маңызды екенін мысалдар келтіріп, дәлелдеңдер.
Синтез:
1. Неліктен өсімдіктерде өсу заттары жеке емес бірге өндіріледі және не әсер етеді? Талқылаңдар.
2. Неге кейбір фитогормондар (гиббереллин) басқа ағзаларға да, мысалы, саңырауқұлаққа да әсер ететінін, ал бактерия жасушаларының көбеюін белсенді ететін көптеген «өсу факторлары» өсімдік жасушаларына тән стимулятор ретінде әсер етпейтінін талқылаңдар. Бұл құбылысты эволюциялық көзқарас тұрғысынан бағалаңдар.
Бағалау:
Ғалымдардың мынадай пікірін талқылаңдар.
1. Химиялық табиғаты бойынша ауксинге жақын жасанды синтезделген заттар әрі өсу стимуляторы, әрі гербицидтер (мөлшеріне байланысты) ретінде табысты қолданылатыны белгілі. Табиғи аналогтарына қарағанда оларды қолдану едәуір тиімді. Бұл табиғи ауксиннен айырмашылығы жасушаларда осы заттарды биохимиялық жою механизмдерінің болмауына байланысты болуы ықтимал. Зерттеу барысында гиббереллиннің әсерін едәуір дәл анықтау үшін осы өсу заттарының әсерін толық бөгейтін ингибитор-заттар табылған. Солардың негізінде астық тұқымдастардың жапырылуға тұрақты, аласа сорттары және өнімділігі жоғары (клон жеміс ағаштары), аласа және ергежейлі өсімдіктерді өсіру әрекеті жасалды.
2. Жоғарыда аталған синтетикалық агенттердің қолданылуының экономикалық және экологиялық салдарын бағалаңдар.