Земна флора
Наші партнери
Етилен - гормон старіння
Здавна відомо, що одне гнилий яблуко в бочці викликає псування всіх інших. Це спостереження отримало просте наукове пояснення. У гнилому яблуку виробляється летюча речовина - етилен (С2Н4), що викликає руйнівні зміни в сусідніх здорових плодах. Це призводить до їх псування, і вони, у свою чергу, починають виділяти етилен, який діє на інші плоди. Таким чином відбувається ланцюгова реакція, і в результаті незначна кількість етилену справляє дуже великий ефект. Звичайна практика зберігання яблук при підвищеній концентрації СО2 полягає в тому, що двоокис вуглецю пригнічує дію етилену.
Хоча вчені знали про ці досить прості факти дуже давно, вони не припускали, що вплив етилену на клітини рослини і протилежний вплив двоокису вуглецю — це компоненти нормальної фізіологічної регуляції в рослині. Вважалося, що етилен утворюється в результаті зараження рослини певним патогеном або, можливо, внаслідок фізіологічного руйнування рослинних клітин, зумовленого їх ушкодженням, несприятливою температурою або просто старінням. Однак недавні експерименти показали, що етилен являє собою звичайний метаболіт, що виробляється здоровими клітинами рослин, що здійснює нормальний регуляторний контроль таких морфогенетичних явищ, «як дозрівання плодів і опадіння листя. (Оскільки етилен утворюється в незначних кількостях і може проявляти активність і в тих клітинах, в яких він не виробляється, його можна розглядати як рослинний гормон.
Різноманітні морфологічні реакції, що виникають в інтактних рослинах у відповідь на обробку їх етиленом, були відомі задовго до того, як стало ясно, що етиленграє роль природного регулятора у рослинах. Вплив етиленом на этиолированные проростки гороху робить, наприклад, значний вплив з їхньої зростання. Ця реакція використовувалася як біотест для визначення даного гормону. Вирощені у темряві семиденні проростки гороху складаються з витягнутого тонкого непігментованого стебла, різко загнутого гачком апексу, жовтуватої верхівкової бруньки та коріння. При поміщенні проростків у струм повітря, що містить етилії, їх розтяг у довжину пригнічується, а латеральне зростання активується. В результаті безпосередньо під апікальною точкою утворюється потовщення стебла. Стебла втрачають також звичайну чутливість до сили земного тяжіння, стаючи діагеотропними або агеотропними. Як ми вже бачили, нормальна орієнтація стебел і коренів, зумовлена геотропізмом, є, принаймні частково, наслідком поперечної міграції ауксину у відповідь різні односторонні роздратування, включаючи силу тяжкості і світло. Етилен, мабуть, пригнічує цей нормальний латеральний транспорт ауксину і таким чином запобігає реакціям, які призводять до нормальної геотропічної орієнтації рослини.
Вплив етилену на вирощені на світлі рослини не менш дивовижні. У багатьох рослин, таких як картопля і томати, етилен викликає різко виражену епінастію (згинання вниз) листя, що пояснюється латеральним набуханням клітин на верхній стороні основи черешка і середньої жилки листа. Іноді на стеблі розвивається велика кількість придаткових коренів, що зумовлено активацією клітинного поділу в камбії. Ці групи клітин організуються в кореневу меристему, з якої потім на стеблі формується корінь. Таким чином, етилен не тільки перешкоджає розтягуванню клітин та нормальній геотропічній орієнтації.рослини, але, можливо, викликає також латеральне набухання клітин та впливає на клітинний поділ. Протягом багатьох років етилен виявляли та кількісно визначали за допомогою біотестів, подібних до описаних вище реакцій проростків гороху. Тепер всі визначення етилену проводять методом газової хроматографії, що дуже зручно, тому що етилен це газ і перед визначенням його не потрібно перетворювати на летюче похідне. Пробу повітря з тканини або навколо неї відбирають шприцом і вводять у колонку, в якій етилен відокремлюється від інших присутніх газів. На іншому кінці колонки гази виявляють за допомогою полум'яно-іонізаційного детектора, чутливого до дуже низької концентрації етилену (1 год. на млрд.). Ця концентрація набагато «іже тієї, яка викликає фізіологічну, записана самописцем,
Завдяки використанню чутливого газового хроматографа було доведено, що етилен справді продукується здоровими рослинами та робить внесок у регуляцію їх розвитку. Ми зараз знаємо, що етилен бере участь у підтримці апікального вигину у вирощених у темряві проростків, наприклад гороху. (Такий вигин, що виникає у втечній частині зародка, відіграє важливу роль у запобіганні чутливій апікальній точці росту від пошкодження після проростання насіння, коли апекс пробивається через грунт.) На світлі освіта етилену в проростку знижується і стебло випрямляється, орієнтуючи листя в потрібному для фотосинтезу напрямку . Але якщо після того, як етіолована рослина виявилася на світлі, обробити її етиленом, то апікальний вигин не випрямиться в може навіть сформуватися заново.
Можливо також, що етилен безпосередньо відповідає за контрольоване ауксином пригнічення зростання латеральних нирок у рослин, які виявляють апікальне домінування.Раніше ми відзначали, що вплив ауксину, що сприяє зростанню відокремлених частин стебла, зазвичай досягає оптимальної межі в міру збільшення наноситься на тканину концентрації ауксину. Зараз ми знаємо, що це відбувається тому, що концентрації ауксину вищі за оптимальні стимулюють утворення етилену, який інгібує, а не стимулює зростання. Тому більшість, хоч і не всі ефекти, викликані високими концентраціями ауксину, можна приписати етилену. Прикладами можуть бути утворення апікального вигину і підтримка спокою бічної нирки. Ще один приклад – це стимуляція цвітіння ананасу. У разі ефективну дію надають і етилен, і ауксин, причому вплив ауксину знову-таки зумовлена активацією освіти етилену. Дійсно, якщо у вас є кімнатна рослина ананаса, то, щоб викликати її цвітіння, ви можете використовувати добре відомий спосіб, який полягає в тому, що ананас поміщають у поліетиленовий мішок з дозрілим плодом банана. Банан утворює достатньо етилену, щоб стимулювати зацвітання ананаса! Інший спосіб - це просто обрізання кінчиків бічних гілок. Підвищений рівень ауксину на нижній стороні, зумовлений латеральним розподілом ауксину внаслідок геотропізму, часто виявляється достатнім, щоб викликати цвітіння завдяки збільшенню вмісту етилену.