ABSCISIC ACID (ABA): FUNKSJONER OG EFFEKTER - BIOLOGI - 2026

Den abscisinsyre (ABA) er en av de viktigste hormoner i planter. Dette molekylet deltar i en serie viktige fysiologiske prosesser, for eksempel spiring av frø og toleranse for miljøstress.

Historisk sett var abscisinsyre assosiert med absursjonsprosessen for blader og frukt (derav navnet). Imidlertid aksepteres det i dag at ABA ikke deltar direkte i denne prosessen. Faktisk har mange av de tradisjonelle funksjonene som tilskrives hormoner blitt utfordret av nåværende teknologier.

Kilde: Av Charlesy (talkcontribs), fra Wikimedia Commons

I plantevev fører mangelen på vann til tap av turgor i plantestrukturene. Dette fenomenet stimulerer syntesen av ABA, utløser responser av den adaptive typen, slik som stenging av stomata og modifisering av ekspresjonsmønsteret til gener.

ABA har også blitt isolert fra sopp, bakterier og noen metazoaner - inkludert mennesker, selv om en spesifikk funksjon av molekylet ikke har blitt bestemt i disse linjene.

Historisk perspektiv

Fra de første funnene av stoffer som hadde evnen til å fungere som "plantehormoner", begynte det å mistenkes at det må være et veksthemmende molekyl.

I 1949 ble dette molekylet isolert. Takket være studien av sovende knopper var det mulig å bestemme at de inneholdt betydelige mengder av et potensielt hemmende stoff.

Dette var ansvarlig for å blokkere virkningen av auxin (et plantehormon som hovedsakelig er kjent for sin deltagelse i vekst) i coleoptilter til havre.

På grunn av dets hemmende egenskaper ble dette stoffet opprinnelig kalt dorminer. Deretter identifiserte noen forskere stoffer som er i stand til å øke absisjonsprosessen i blader, og også i frukt. En av disse sovesalene ble kjemisk identifisert og kalt "abscisin" - av dens virkning under absisjon.

Følgende undersøkelser kunne bekrefte at de såkalte dorminer og abscisins var kjemisk det samme stoffet, og det ble omdøpt til "abscisinsyre".

kjennetegn

Abscisic acid, forkortet ABA, er et plantehormon som er involvert i en serie fysiologiske reaksjoner, for eksempel responser på perioder med miljøstress, embryomodning, celledeling og forlengelse, blant annet ved frø spiring.

Dette hormonet finnes i alle planter. Det kan også finnes i noen veldig spesifikke sopparter, i bakterier og i noen metazoaner - fra cnidarians til mennesker.

Det syntetiseres inne i planteplaster. Denne anabole banen har som forløper molekylet kalt isopentenyl pyrofosfat.

Det er vanligvis oppnådd fra de nedre delene av fruktene, spesielt i den nedre regionen av eggstokken. Den abscisic syren øker i konsentrasjonen når høsten av fruktene nærmer seg.

Hvis abscisinsyre påføres eksperimentelt på en del av de vegetative knoppene, blir de foliar primordiaene katafile og knoppen blir en overvintringsstruktur.

De fysiologiske responsene til planter er komplekse og forskjellige hormoner er involvert. For eksempel ser det ut til at giberilliner og cytokininer har kontrasterende effekter på abscisinsyre.

Struktur

Konstruksjonsmessig har det abscisinsyre-molekylet 15 karbonatomer, og dens formel er C ₁₅ H ₂₀ O ₄ , hvor karbon 1 'har optisk aktivitet.

Det er en svak syre med en pKa nær 4,8. Selv om det er flere kjemiske isomerer av dette molekylet, er den aktive formen S - (+) - ABA, med 2- cis -4-trans-sidekjeden. R-skjemaet har vist aktivitet bare i noen tester.

Virkningsmekanismen

ABA er preget av å ha en veldig kompleks virkningsmekanisme, som ikke er blitt avslørt fullt ut.

Det har ennå ikke vært mulig å identifisere en ABA-reseptor - som de som er funnet for andre hormoner, for eksempel auxiner eller gibberelliner. Noen membranproteiner ser imidlertid ut til å være involvert i hormonsignalering, som GCR1, RPK1, blant andre.

Videre er et betydelig antall andre budbringere involvert i overføringen av hormonsignalet kjent.

Endelig er flere signalveier identifisert, for eksempel PYR / PYL / RCAR reseptorer, 2C fosfataser og SnRK2 kinaser.

Funksjoner og effekter på planter

Abscisic acid har blitt koblet til en lang rekke viktige planteprosesser. Blant hovedfunksjonene kan vi nevne utvikling og spiring av frø.

Den er også involvert i svar på ekstreme miljøforhold, som kulde, tørke og regioner med høye saltkonsentrasjoner. Vi vil beskrive det mest relevante nedenfor:

Vannspenning

Det er lagt vekt på deltagelse av dette hormonet i nærvær av vannstress, hvor økningen av hormonet og endringen i mønsteret for genuttrykk er essensielt i responsen fra planten.

Når tørken påvirker planten, kan det påvises fordi bladene begynner å visne. På dette tidspunktet reiser abscisinsyren til bladene og akkumuleres i dem, og får stomien til å stenge. Dette er ventillignende strukturer som medierer gassutveksling i planter.

Abscisic acid virker på kalsium: et molekyl som kan fungere som en andre messenger. Dette fører til økning i åpningen av kaliumionkanalene som ligger utenfor plasmamembranen til cellene som utgjør stomata, kalt skytsceller.

Dermed oppstår et betydelig tap av vann. Dette osmotiske fenomenet gir et tap i plantens turgor, noe som får den til å se svak og slapp ut. Det antydes at dette systemet fungerer som en advarsel om tørkeprosessen.

I tillegg til stomal nedleggelse, involverer denne prosessen også en serie svar som omformer genuttrykk, og berører mer enn 100 gener.

Frøsikring

Frøsvikt er et adaptivt fenomen som lar planter motstå ugunstige miljøforhold, det være seg blant annet lys, vann, temperatur. Ved ikke å spire i disse stadiene, sikres veksten av planten i tider hvor miljøet er mer velvillig.

For å forhindre at et frø spirer midt på høsten eller midt på sommeren (hvis det gjør det i disse tider er sjansene for overlevelse veldig lave) krever en kompleks fysiologisk mekanisme.

Historisk sett har dette hormonet blitt ansett å spille en avgjørende rolle i å stoppe spiring i perioder som er skadelig for vekst og utvikling. Det har blitt funnet at abscisinsyrenivået kan øke opptil 100 ganger under frømodning.

Disse høye nivåene av nevnte plantehormon hemmer spiringsprosessen, og induserer igjen dannelsen av en gruppe proteiner som hjelper motstand mot ekstrem vannmangel.

Frø spiring: fjerning av abscisinsyre

For at frøet skal spire og fullføre sin livssyklus, må abscisinsyren fjernes eller inaktiveres. Det er flere måter å oppnå dette formålet.

I ørkener fjernes for eksempel abscisinsyre gjennom perioder med regn. Andre frø trenger stimulering av lys eller temperatur for å inaktivere hormonet.

Spiringshendelsen er drevet av den hormonelle balansen mellom abscisinsyre og giberilliner (et annet kjent plantehormon). I henhold til hvilket stoff som dominerer i grønnsaken, oppstår spiring eller ikke.

Abisjoner

I dag er det bevis som støtter ideen om at abscisic acid ikke deltar i dvd-en av knoppen, og ironisk som det kan se ut, heller ikke i absurven av bladene - en prosess som den stammer fra sitt navn.

Det er foreløpig kjent at dette hormonet ikke direkte kontrollerer absksjonsfenomenet. Den høye tilstedeværelsen av syre reflekterer sin rolle i å fremme senescens og responsen på stress, hendelser som går foran absisjon.

Stunted vekst

Abscisic acid fungerer som en antagonist (det vil si at den utfører motsatte funksjoner) av veksthormonene: auxiner, citicinins, giberillins og brassinosteroids.

Ofte inkluderer dette antagonistiske forholdet et multippelt forhold mellom abscisinsyre og forskjellige hormoner. På denne måten blir et fysiologisk resultat orkestrert i planten.

Selv om dette hormonet har blitt betraktet som en veksthemmer, er det fortsatt ingen konkrete bevis som fullt ut kan støtte denne hypotesen.

Det er kjent at unge vev presenterer betydelige mengder abscisic syrer, og mutanter mangelfullt i dette hormonet er dverger: hovedsakelig på grunn av deres evne til å redusere svette og på grunn av den overdrevne produksjonen av etylen.

Hjerterytmer

Det er bestemt at det er daglige svingninger i mengden abscisinsyre i planter. Av denne grunn antas det at hormonet kan fungere som et signalmolekyl, slik at planten kan forutse svingninger i lys, temperatur og vannmengde.

Potensiell bruk

Som vi nevnte, er synteseruten av abscisinsyre sterkt relatert til hydrisk stress.

Av denne grunn utgjør denne ruten og hele kretsen som er involvert i reguleringen av genuttrykk og enzymene som deltar i disse reaksjonene, et potensielt mål å generere, gjennom genteknologi, varianter som vellykket tåler høye saltkonsentrasjoner og perioder med vann mangel.

referanser

1. Campbell, NA (2001). Biologi: begreper og relasjoner. Pearson Education.
2. Finkelstein, R. (2013). Abscisic syresyntese og respons. Arabidopsis-boken / American Society of Plant Biologists, 11.
3. Gómez Cadenas, A. (2006). Fytohormoner, stoffskifte og virkemåte, redaktører Aurelio Gómez Cadenas, Pilar García Agustín. Sciences.
4. Himmelbach, A. (1998). Signalering av abscisinsyre for å regulere planteveksten. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 353 (1374), 1439-1444.
5. Nambara, E., & Marion-Poll, A. (2005). Biosyntese av abscisic acid og katabolisme. Annu. Rev. Plant Biol., 56, 165-185.
6. Raven, PHE, Ray, F., & Eichhorn, SE Plant Biology. Redaksjonell Reverté.