Κύκλος ζωής. Αύξηση. Διαφοροποίηση. Ανάπτυξη

Transcript

1 Κύκλος ζωής Αύξηση Διαφοροποίηση Ανάπτυξη

2 Αύξηση Μη αναστρέψιμη μεγέθυνση των κυττάρων, συνοδευόμενη από βιοσύνθεση νέων πρωτοπλασματικών συστατικών Κυτταρική διαίρεση Κυτταρική επιμήκυνση

3 Διαφοροποίηση Σχηματισμός εξειδικευμένων κυττάρων ως προς τη μορφή, την σύσταση και τη λειτουργία

4 Αύξηση + Διαφοροποίηση Ανάπτυξη

5 Εξωτερικοί παράγοντες 1. Φως 2. Θερμοκρασία 3. Νερό 4. Θρεπτικά 5. Αέρας - CO 2 - O 2 - SO 2, NO x O 3

6 Εσωτερικοί παράγοντες Ορμόνες Περιβαλλοντικό σήμα Ορμόνες Απόκριση (ενεργοποίηση γενετικού υλικού)

7 Ετυμολογία ορμώ, θέτω σε κίνηση, ξεκινώ διαδικασία έναρξη αναστολή ρύθμιση Εξάρτηση δράσης από: αναπτυξιακοί ρυθμιστές PGR Plant Growth Regulators - ιστό δέκτη - ποσότητα ορμόνης, ανάλογα με τον ιστό - χρόνο, κατά την ανάπτυξη του ίδιου ιστού ευαισθησία (ιστού)

8 Φυτορμόνες 1. Παραγωγή σε έναν ιστό μεταφορά φυσιολογική δράση ή/και παραγωγή και δράση στον ίδιο ιστό 2. Δραστικές σε πολύ μικρές ποσότητες βλαστός ανανά: 6 μg ΙΑΑ kg -1 ανάλογο μιας βελόνας σε 20 τόνους άχυρο 3. Ευρύ φάσμα δράσης 4. Συνεργατική ή ανταγωνιστική μεταξύ τους δράση 5. Διαφορετικοί ιστοί στόχοι αποκρίνονται με διαφορετικό τρόπο στον ίδιο χημικό ρυθμιστή

9 Φυτορμόνες Οι φυτορμόνες διακινούνται μεταξύ διαφορετικών οργάνων μέσω των αγγείων του ξύλου ή του ηθμού και η ταχύτητα μετακίνησής τους εξαρτάται από το ρυθμό της διαπνοής ή από τη μεταβολική ζήτηση φωτοσυνθετικών προϊόντων

10 Φυτορμόνες: 6 κατηγορίες 1. ΙΑΑ αυξίνες 2. κυτοκινίνες 3. GA γιββερελλίνες 4. αιθυλένιο 5. ABA (αμπσκισικό οξύ) ρυθμίζουν διαδικασίες ανάπτυξης (αύξηση και διαφοροποίηση) ρυθμίζουν διαδικασίες ωρίμανσης, γήρανσης, ληθάργου ή άμυνας 6. βρασσινοστεροειδή

11 PGRs Δράση: ευρεία: διαφορετικοί ιστοί/ποικίλες διεργασίες θετική και αρνητική για την ίδια διεργασία, οι μεταξύ τους αναλογίες καθορίζουν το τελικό αποτέλεσμα

12 Συντίθεται Αυξίνη - από τρυπτοφάνη - στο κολεόπτυλο - στις ακραίες περιοχές του βλαστού - στις θέσεις έκπτυξης φύλλων - στα νεαρά φύλλα Μεταφέρεται μέσω του αγωγού συστήματος, (μέσω των παρεγχυματικών κυττάρων του ξυλώματος, και των ηθμοσωλήνων) σε ρίζες, καρπούς, σπέρματα

13 Αυξίνη 1. Ελεύθερο ΙΑΑ αυξινική δράση 2. Ένωση με διάφορες ουσίες αδρανοποίηση / αποθήκευση 3. Αποικοδόμηση Η δράση του ΙΑΑ εξαρτάται από τη συγκέντρωσή του στους ιστούς στόχους: 1. Ταχύτητα βιοσύνθεσης 2. Ταχύτητα μεταφοράς 3. Ταχύτητα αδρανοποίησης 4. Ταχύτητα αποικοδόμησης

14 ΙΑΑ φυσιολογικές δράσεις 1. επηρεάζει τη φυτική ανάπτυξη Κυτταρικές διαιρέσεις Μεγέθυνση των φυτικών κυττάρων 2. κυριαρχία κορυφής 3. παραγωγή επιγενών ριζών (άρα φυτών-κλώνων) 4. ωρίμανση καρπών (παραγωγή άσπερμων ποικιλιών) 5. τροπισμοί (φώτο- και γέω-)

15 πρωτογενές τοίχωμα ΙΑΑ φυσιολογικές δράσεις 1α. Κυτταρικές διαιρέσεις 1β. Μεγέθυνση των φυτικών κυττάρων αύξηση επιφάνειας κυτταρικού τοιχώματος αύξηση πλαστικότητας μ ε σ α ία π λ ά κ α μικροινίδια πηκτίνης μικροινίδια κυτταρίνης πλασματική μεμβράνη μικροινίδια ημικυτταρίνης

16 Μεγέθυνση κυττάρου, πώς; 1. Χαμηλό ph στο κυτταρικό τοίχωμα προκαλεί αύξηση της επιφάνειάς του 2. Το IAA προκαλεί ελάττωση στο ph του κ.τ. 3. Έλλειψη ΑΤΡ αναστέλλει την επίδραση του ΙΑΑ

17 Μεγέθυνση κυττάρου, πώς; κυτταρικό τοίχωμα πλασμάλημα κυτταρόπλασμα H +

18 Μεγέθυνση κυττάρου, πώς; H + H + ATP H + H + H + ΙΑΑ H + H + H + ADP + P i

19 Μεγέθυνση κυττάρου, πώς; H + H + ATP H + H + H + ΙΑΑ H + H + ADP + P i

20 Μεγέθυνση κυττάρου, πώς; Αυξίνη Χαλαρό τοίχωμα Πίεση σπαργής Μη πλαστικό τοίχωμα Αύξηση κυττάρου Σύνθεση νέου τοιχώματος Αυξίνη

21 2. Κυριαρχία της κορυφής ΙΑΑ δράσεις

22 ΙΑΑ δράσεις 3. Επαγωγή έκπτυξης επιγενών ριζών Ριζοβολία μοσχευμάτων για βλαστητικό πολλαπλασιασμό φυτών

23 4. Ωρίμανση καρπών ΙΑΑ δράσεις Τα σπέρματα παράγουν αυξίνη Κανονικές συνθήκες Αφαίρεση αχαινίων Μερική αφαίρεση αχαινίων

24 5. Τροπισμοί ΙΑΑ δράσεις

25 Άλλες δράσεις 1. Διαφοροποίηση αγωγού ιστού (ενεργοποίηση καμβίου & διαφοροποίηση) 2. Επούλωση τραυμάτων με επαγωγή διαφοροποίησης (συνεργασία με κυτοκινίνη)

26 Εφαρμογές 1. Σχηματισμός καρπών (παρθενοκαρπία) σε συνδυασμό με γιββερελλίνες 2. Ζιζανιοκτόνο (πλατύφυλλα δικότυλα ζιζάνια) έντονη λειτουργία της αναπνοής, ανεξέλεγκτη διάταση των κυττάρων, και ως εκ τούτου ανωμαλίες στη μορφογένεση

27 Κυτοκινίνες Παράγωγα της αδενίνης Βιοσύνθεση στη ρίζα Δράσεις 1) προώθηση κυτταροδιαιρέσεων 2) επηρεάζουν τη διαφοροποίηση των ιστών (σε συνεργασία με αυξίνη) 3) συντονίζουν την ανάπτυξη του υπέργειου έναντι του υπόγειου τμήματος ενός φυτού 4) καθυστέρηση της γήρανσης των φύλλων

28 2. Ο λόγος κυτοκινίνη / αυξίνη ρυθμίζει την παραγωγή ριζών ή βλαστών σε κυτταροκαλλιέργειες

29

30 3. Συντονισμός της ανάπτυξης του υπέργειου έναντι του υπόγειου τμήματος ενός φυτού Απρόσκοπτη τροφοδοσία του βλαστού με κυτοκινίνη υποδηλώνει την συνεχή παρουσία μιας υγιούς και δραστήριας ρίζας και επιτρέπει την ανεμπόδιστη ανάπτυξη του υπέργειου τμήματος.

31 4. Οι κυτοκινίνες καθυστερούν τη γήρανση των φύλλων καπνός 1. Σε κομμένα φύλλα εξωγενής κυτοκινίνη καθυστερεί την αποικοδόμηση των χλωροφυλλών 2. Σε άθικτα φύλλα εξωγενής κυτοκινίνη καθυστερεί την διαδικασία γήρανσης Γενετικώς τροποπ. για κυτοκινίνες άθικτο

32 Γιββερελλίνες Υψηλότερες συγκεντρώσεις στα ανώριμα σπέρματα Περισσότερα από 84 είδη (C 20 -GAs, C 19 -GAs) - διαφορές στη δομή & δραστικότητα GA 3 οι περισσότερο μελετημένες Σημείο βιοσύνθεσης: ρίζα - κορυφές νεαρών βλαστών (καταβολές φύλλων) Μεταφορά και προς τις δύο κατευθύνσεις

33 Γιββερελλίνες - Δράσεις 1) επαγωγή κυτταρικών διαιρέσεων και κυτταρικής επιμήκυνσης - προώθηση της επιμήκυνσης του βλαστού 2) επαγωγή της φύτρωσης των σπερμάτων 3) επαγωγή της άνθισης 4) επαγωγή της αύξησης των καρπών

34 1) Οι γιββερελλίνες επάγουν τις διαιρέσεις και την επιμήκυνση των κυττάρων προώθηση της επιμήκυνσης του βλαστού Σημαντική επιμήκυνση βλαστών σε νάνες ποικιλίες

35 2) Γιββερελλίνες & άρση του λήθαργου σε σπέρματα και οφθαλμούς Στα σπέρματα υποκαθιστούν - την έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες - τον ρόλο του φωτός

36 2) Γιββερελλίνες & φύτρωση σπερμάτων απόδοση σε σάκχαρα από τομές ενδοσπερμίου (mg / 100 mg) 5 4 ενδοσπέρμιο με στρώμα αλευρώνης ενδοσπέρμιο χωρίς στρώμα αλευρώνης συγκέντρωση GA 3 που εφαρμόστηκε ( ppb)

37 Φύτρωση και γιββερελίνες

38 3) Γιββερελλίνες & άνθηση σχηματισμός αρσενικών ανθέων στα δίοικα φυτά

39 3) Γιββερελλίνες & άνθηση Υποκατάσταση της αναγκαίας περιόδου ψύχους από τη γιββερελίνη σε φυτά του γένους Brassica. Το φυτό ανθίζει όταν υποστεί μία αναγκαία περίοδο με χαμηλές θερμοκρασίες (εαρινοποίηση)

40 4) Γιββερελλίνες & ωρίμανση καρπών προωθούν την καρπόδεση και την ανάπτυξη ορισμένων καρπών μπορεί να υποκαταστήσουν την επικονίαση και να επάγουν την ανάπτυξη καρπών από τους οποίους απουσιάζουν τα σπέρματα (παρθενοκαρπικοί καρποί) Αύξηση του μεγέθους του καρπού σε άσπερμες ποικιλίες σταφυλιών

41 ΑΒΑ - Αμπσκισικό οξύ, «η ορμόνη της καταπόνησης» Τερπενικής προέλευσης (όπως και οι γιββερελλίνες) ή από διάσπαση της βιολαξανθίνης Θέση βιοσύνθεσης: ώριμα φύλλα (ιδιαίτερα σε stress) ρίζα Μετακίνηση μέσω αγωγού συστήματος

42 ΑΒΑ - Δράσεις 1) λήθαργος στους κορυφαίους οφθαλμούς 2) λήθαργος στα σπέρματα/αναστολή φύτρωσης 3) επάγει το κλείσιμο των στομάτων

43 1) ABA προκαλεί λήθαργο στους κορυφαίους οφθαλμούς

44 1) ABA προκαλεί λήθαργο στους κορυφαίους οφθαλμούς Το μήκος της ημέρας σχετίζεται με την άρση του ληθάργου μεβαλονικό οξύ μεγάλη μέρα φυτόχρωμα μικρή μέρα GA ABA αύξηση λήθαργος

45 2) Το ΑΒΑ αναστέλλει την φύτρωση των σπερμάτων Καλαμπόκι - μετάλλαξη απώλεια ικανότητας σύνθεσης ΑΒΑ ελάττωση ευαισθησίας στο ΑΒΑ

46 3) ΑΒΑ & κλείσιμο στομάτων Η σύνθεση ΑΒΑ επάγεται από την έλλειψη νερού αύξηση της πρόσληψης νερού διέγερση έκπτυξης πλευρικών ριζών καταστολή της αύξησης της επιφάνειας των φύλλων

47 Αιθυλένιο ένα αέριο ως ρυθμιστής της φυτικής ανάπτυξης Κυριότερες φυσιολογικές δράσεις Προώθηση της ωρίμανσης των καρπών Γήρανση - Αποκοπή φύλλων και καρπών Τροποποίηση εκδήλωσης φύλου

48 Ωρίμανση καρπών Μία άκρως ελεγχόμενη και συντονισμένη σειρά βιοχημικών και φυσιολογικών αλλαγών Κλιμακτηριακοί καρποί Μη Κλιμακτηριακοί καρποί Δραματική αύξηση αναπνοής κατά την ωρίμανση Ντομάτες Μπανάνες Αβοκάντο Εσπεριδοειδή Φράουλες Σταφύλια

49 Προώθηση της ωρίμανσης των καρπών αποδόμηση της χλωροφύλλης και βιοσύνθεση άλλων χρωστικών μαλάκωμα του σαρκώδους μέρους με ενζυμική αποδόμηση της πηκτίνης μετατροπή αμύλου, οργανικών οξέων και ελαίων σε σάκχαρα

50 Προώθηση της ωρίμανσης των καρπών αποδόμηση της χλωροφύλλης και βιοσύνθεση άλλων χρωστικών μαλάκωμα του σαρκώδους μέρους με ενζυμική αποδόμηση της πηκτίνης μετατροπή αμύλου, οργανικών οξέων και ελαίων σε σάκχαρα

51 Προώθηση της υδρόλυσης του κυτ. τοιχώματος πυρήνας ενεργός υποδοχέας αιθυλένιο DNA επεξεργασία mrna mrna βιοσύνθεση υδρολυτικών ενζύμων κυτταρικό τοίχωμα συσκευή Golgi ενδοπλασματικό δίκτυο εκκριτικό κυστίδιο

52 Προώθηση της ωρίμανσης των καρπών

53 Αποκοπή φύλλων, καρπών και ανθέων Αιθυλένιο

54 Γήρανση Αποδόμηση χλωροφυλλών «Αποκάλυψη» καροτενοειδών Μεταφορά θρεπτικών και δομικών λίθων στο φυτό Διάλυση χλωροπλαστών Κατάρρευση κυττάρου

55 Τροποποίηση εκδήλωσης φύλου σε κάποιες οικογένειες φυτών, μεταξύ αυτών και τα κολοκύθια, το αιθυλένιο είναι συνδεδεμένο με την προώθηση του θηλυκού γένους στα άνθη

56 Το αιθυλένιο προωθεί τις κυτταρικές διαιρέσεις!!! Ποικιλίες ρυζιού την εποχή των μουσώνων Βύθιση Παραγωγή αιθυλενίου Επιμήκυνση μεσογονάτιων Ανάδυση

57 Ανταγωνιστές της δράσης του αιθυλενίου - Εφαρμογές CO 2 στη μετασυλλεκτική πρακτική: αναστολή δράσης αιθυλενίου, άρα καθυστέρηση της ωρίμανσης των καρπών, άρα παράταση της αποθήκευσης Άλατα Ag στα άνθη: αναστολή δράσης αιθυλενίου, άρα καθυστέρηση της γήρανσης και αποκοπής