Abscisinsyra (ABA) verkningsmekanism, funktioner, effekter

den abscisinsyra (ABA) är en av de viktigaste hormonerna i grönsaker. Denna molekyl deltar i en serie av väsentliga fysiologiska processer, som frön och tolerans före miljöbelastning.

Historiskt brukade den relatera till abscisinsyra med abscission-processen av löv och frukt (därav dess namn). Men idag accepteras att ABA inte deltar direkt i denna process. Faktum är att många av de traditionella funktioner som tillskrivs hormoner har utmanats av nuvarande teknik.

I växtvävnader leder bristen på vatten till förlust av turgor i växtens strukturer. Detta fenomen stimulerar syntesen av ABA, utlösande responser av den adaptiva typen, såsom stängning av stomata och modifieringen av generens expressionsmönster.

ABA har också isolerats från svampar, bakterier och vissa metazoaner - inklusive människor, även om ingen specifik funktion av molekylen har bestämts i dessa linjer..

[TOC]

Historiskt perspektiv

Från de första upptäckterna av ämnen som hade förmåga att fungera som "växthormoner" började vi misstänka att det skulle finnas en tillväxthämmande molekyl.

1949 isolerades denna molekyl. Tack vare studien av vilande knoppar bestämdes det att dessa innehåller viktiga mängder av ett potentiellt hämmande ämne.

Detta var ansvarigt för att blockera auxins verkan (växthormon som är känt främst för sitt deltagande i tillväxt) i coleoptiles av havre.

På grund av dess inhiberande egenskaper kallas detta ämne ursprungligen dormin. Därefter identifierade vissa forskare substanser som kunde öka abscissionprocessen i bladen, och även i frukt. En av dessa sovsalar identifierades kemiskt och kallades "abscisina" - genom dess verkan under abscission.

Följande undersökningar kunde bekräfta att samtalen dorminas och abscisinas var kemiskt samma substans, och hände till att vara benämnd "abscisinsyra".

särdrag

Abskisinsyra, förkortat som ABA är ett växthormon involverat i ett antal fysiologiska svar, såsom svar på miljörelaterade spänningsperioder, embryomognad, division och cell töjning i frögroning, inklusive.

Detta hormon finns i alla växter. Det kan också hittas i vissa mycket specifika arter av svampar, bakterier och vissa metazoaner - från cnidarians till människor.

Det syntetiseras i det inre av plantplastider. Denna anabola väg har som en föregångare molekylen som heter isopentenylpyrofosfat.

Det erhålls vanligtvis från de lägre delarna av frukterna, speciellt i den lägre regionen av äggstocken. Abscisinsyra ökar i koncentration när fruktens fall närmar sig.

Om abscisinsyra appliceras experimentellt i en del av de vegetativa knopparna blir bladprimordierna katafyller och äggulan blir en vinterstruktur.

De fysiologiska reaktionerna hos växterna är komplexa och flera hormoner är inblandade. Exempelvis verkar gibberiliner och cytokininer ha kontrasterande effekter mot abscisinsyra.

struktur

Strukturellt har abscisinsyramolekylen 15 kolatomer och dess formel är C₁₅H₂₀O₄, där kol 1 'presenterar optisk aktivitet.

Det är en svag syra med en pKa nära 4.8. Även om det finns flera kemiska isomerer av denna molekyl, är den aktiva formen S - (+) - ABA, med sidokedjan 2-cis-4-träns. Form R har visat aktivitet endast i vissa försök.

Verkningsmekanism

ABA kännetecknas av en mycket komplicerad verkningsmekanism som inte har blivit helt avslöjad.

Det har ännu inte varit möjligt att identifiera en ABA-receptor - som de som har hittats för andra hormoner, såsom auxiner eller gibberiliner. Emellertid förefaller vissa membranproteiner vara involverade i signalering av hormonet, såsom GCR1, RPK1, bland andra..

Dessutom är ett betydande antal andra budbärare som är involverade i överföringen av hormonsignalen kända..

Slutligen har flera signalvägar identifierats, såsom PYR / PYL / RCAR-receptorerna, 2C fosfataser och SnRK2-kinaserna..

Funktioner och effekter på växter

Abscisyra har kopplats till ett brett spektrum av väsentliga växtprocesser. Bland dess huvudfunktioner kan vi nämna utveckling och spiring av fröet.

Det är också inblandat i svar på extrema miljöförhållanden, såsom kyla, torka och regioner med höga saltkoncentrationer. Nästa kommer vi att beskriva det mest relevanta:

Vattenspänning

Det har betonat inblandningen av detta hormon i närvaro av vattenstress, där ökad hormon och förändring i mönstret av genuttryck är väsentlig i växtsvar.

När torkan påverkar växten kan det bevisas för att bladen börjar viska. Vid denna tidpunkt flyttar abscisinsyran till bladen och ackumuleras i dem, vilket genererar stängningen av stomatan. Dessa är ventilliknande strukturer som förmedlar gasutbyte i växter.

Abscisinsyra verkar på kalcium: en molekyl som kan fungera som en andra budbärare. Detta medför ökningen i öppningen av kaliumjonskanalerna som ligger på utsidan av plasmamembranet hos cellerna som utgör stomatan, som kallas vaktceller..

Således uppträder en signifikant vattenförlust. Detta osmotiska fenomen genererar en förlust i plantorns turgor vilket gör att den ser svag och slap ut. Det föreslås att detta system fungerar som ett varningsalarm för torka processen.

Förutom stängning av stomata innefattar denna process också en serie svar som omformar genuttryck, som påverkar mer än 100 gener.

Fröens vilande

Fröets sovande är ett adaptivt fenomen som tillåter växter att motstå ogynnsamma miljöförhållanden, oavsett om det är ljus, vatten, temperatur. Genom att inte spruka i dessa steg är tillväxten av växten säkerställd i tider där miljön är mer välvillig.

Att förebygga ett frö som spirer i mitten av hösten eller i mitten av sommaren (om det gör i dessa tider är risken för överlevnad mycket låg) kräver en komplex fysiologisk mekanism.

Historiskt har man ansett att detta hormon spelar en avgörande roll för att stoppa spiring under perioder som skadar tillväxt och utveckling. Det har visat sig att halterna av abscisinsyra kan öka upp till 100 gånger under fröens mognadsprocess.

Dessa höga halter av nämnda växthormon hämmar spridningsprocessen och i sin tur inducera bildandet av en grupp proteiner som hjälper motståndet från brist på extremt vatten.

Sprängning av fröet: eliminering av abscisinsyra

För att fröet ska groa och slutföra sin livscykel måste abscisinsyran elimineras eller inaktiveras. Det finns flera sätt att uppfylla detta syfte.

I öknar elimineras exempelvis abscisyra genom regniga perioder. Andra frön behöver ljus eller temperatur stimuli för att inaktivera hormonet.

Sprängningshändelsen styrs av hormonbalansen mellan abscisinsyra och gibberiliner (ett annat känt planthormon). Enligt vilket ämne som dominerar i växten sker grovbildning eller uppstår inte.

Abscission händelser

Idag finns det bevis för att stödja idén att abscisinsyra inte deltar i sin linda dvala, och ironiskt nog, även i AMPUTATION av löv - en process som har fått sitt namn.

För närvarande är det känt att detta hormon inte direkt kontrollerar fenomenet abscission. Den höga närvaron av syra återspeglar sin roll i främjande av senescens och respons på stress, händelser som föregår abscission.

Fördröjning i tillväxten

Abscisinsyra verkar som en antagonist (dvs spelar motsatta funktioner) av tillväxthormoner: auxiner, cyklininer, gibberiliner och brassinosteroider.

Ofta innefattar detta antagonistiska förhållande ett multipelt samband mellan abscisinsyra och olika hormoner. På detta sätt orkesteras ett fysiologiskt resultat i grönsaken.

Även om detta hormon har ansetts vara en tillväxthämmare finns det fortfarande inga konkreta bevis som fullt ut kan stödja denna hypotes..

Det är känt att unga vävnader har betydande mängder av abskisinsyra deficienta mutanter och detta hormon är dvärgar främst för sin förmåga att minska transpiration och genom den överdrivna produktionen av eten.

Cirkadiska rytmer

Det har fastställts att det finns dagliga fluktuationer i mängden abscisinsyra i växter. På grund av detta antas det att hormonet kan fungera som en signalmolekyl, så att växten kan förutse fluktuationer i ljus, temperatur och mängd vatten.

Potentiella användningsområden

Som vi nämnde är abscisinsyrasyntesvägen mycket relaterad till vattenstress.

Därför denna väg och alla kretsen involverade i regleringen av genuttryck och enzymer som är involverade i dessa reaktioner är ett potentiellt mål för alstring av genetiskt konstruerade varianter framgångsrikt tolerera höga saltkoncentrationer och perioder brist på vatten.

referenser

1. Campbell, N. A. (2001). Biologi: Begrepp och relationer. Pearson Education.
2. Finkelstein, R. (2013). Abscisinsyntes och respons. Arabidopsisboken / American Society of Plant Biologists, 11.
3. Gómez Cadenas, A. (2006). Fytohormoner, ämnesomsättning och verkningssätt, Aurelio Gómez Cadenas, Pilar García Agustín redaktörer. åtgärda säkerhetsbristerna.
4. Himmelbach, A. (1998). Signalering av abscisinsyra för att reglera växttillväxt. Filosofiska transaktioner av Royal Society of London B: Biologiska vetenskaper, 353(1374), 1439-1444.
5. Nambara, E., & Marion-Poll, A. (2005). Abscisinsyrabiosyntes och katabolism. Annu. Rev. Plant Biol., 56, 165-185.
6. Raven, P.H.E., Ray, F., & Eichhorn, S.E.. Biologi av växter. Reverté Editorial.