Brassinoszteroidok
A növényi hormonok olyan anyagok, amelyeket a növény egy bizonyos helyén gyártanak, és amelyek egy másikba kerülnek, ahol nagyon alacsony koncentrációban hatnak, szabályozva a növény növekedését, fejlődését vagy anyagcseréjét. A hormonkoncentráció és a szöveti érzékenység változásai sokféle hatást váltanak ki a növényekben, amelyek közül sok a környezettel való kölcsönhatásokat foglalja magában, mint alkalmazkodás típusát, tekintve, hogy a növények mozdulatlan szervezetek. A természetben előforduló növényi hormonoktól való megkülönböztetés céljából a fiziológiai hatásokat kiváltó, de szintetikus eredetű vegyületeket "növényi növekedésszabályozóknak" nevezik.
Növényi hormonokként általában ötféle vegyületet ismerünk el: auxinok, citokininek, gibberellinek, etilén és abszcizinsav. Ezek mindegyikének megvannak a maga élettani hatásai. Például az auxinek részt vesznek a sejt megnyúlásában. A citokininek sejtosztódást váltanak ki, késleltetik a levelek öregedését (öregedését) stb. A gibberellinek kiváltják a mag csírázását és virágzását stb. Az abszcisav indukálja a magok nyugalmi állapotát, a sztómák bezáródását (a növény légzőszerkezetei) stb. Az etilén annak ellenére, hogy kémiailag nagyon egyszerű vegyület, képes kiváltani bizonyos gyümölcsök érését.
Ezen öt, klasszikusnak tekintett fitohormon mellett az elmúlt évtizedben komoly tudományos bizonyítékokat szereztek arról, hogy a növényfejlődés különböző folyamataiban más vegyületek is szerepet játszanak, mint például a poliaminok, jázmonsav, szalicilsav és brassinoszteroidok. Utóbbiról itt fogunk beszélni bővebben.
A brassinoszteroidok felfedezése
Az 1960-as évek elején egyes kutatók feltételezték, hogy a pollenszemek felgyorsult csírázása és növekedése összefüggésbe hozható a növekedésserkentők jelenlétével. 1970-ben Mitchell és munkatársai arról számoltak be, hogy a repce virágporának (Brassica napus L.) egyes kivonatai erőteljes megnyúlást (megnyúlást) okoztak a bab szárán. Ez a válasz különbözött attól, amelyet más gibberellinek neveznek. A növekedést legaktívabban elősegítő anyagokat a Brassica napus-ból izolálták, ezért "brassinóknak" nevezték őket. Mitchell és mtsai, prófétikusan, a növényi hormon státuszt tulajdonították a brassinóknak, mivel ezek specifikus szerves vegyületek voltak, növényektől elkülönítve, és amelyek növekedést váltottak ki, amikor más növényekben percenként alkalmazták őket. Tévesen jósolták azonban, hogy szerkezete hasonló a zsírsavakéhoz.
A "brassinók" valódi kémiai jellegét csak az Egyesült Államok különböző laboratóriumaiban végzett nagy összehangolt erőfeszítések után fedezték fel. Egy kísérleti üzemben 227 kilogramm pollent vontak ki a B. napusból, amelynek eredményeként négy milligramm olyan anyagot kaptak, amelyet röntgenkristályográfia alapján szteroid laktonként azonosítottak, és brassinolidnak nevezték el. Két évvel később a brassinolidot és annak izomerjét (kémiai variánsát), a 24-epi-brassinolidot kémiailag szintetizálták, így feleslegessé vált a növényi kivonatok hatalmas extrakciójának szükségessége. A szintetikus vegyületek sokféle változatával az 1980-as években sok kutató arra törekedett, hogy meghatározza fiziológiai hatásukat a legkülönbözőbb biológiai rendszerekben.
Bizonyíték van arra, hogy ezek a vegyületek, mint a gibberellinek és az auxinok, széles körben elterjedtek a növényvilágban, mind a magasabb, mind az alacsonyabb növényekben. A brassinoszteroidokat főleg a virágporban, a levelekben, a rügyekben, a virágokban és a magokban találták különböző arányban és formában.
A brassinoszteroidok bioszintézise
A brassinoszteroid molekuláknak négy gyűrűjük van (A, B, C és D) és egy oldalláncuk van (1. ábra). Öt szénatomból álló blokkok, izoprének nevezett kondenzációjából keletkeznek. A brassinoszteroidok olyan szteroidok, amelyek 27, 28 vagy 29 szénatomot tartalmaznak, és az A és B gyűrűkön és az oldalláncon különböző szubsztituensek vannak. Kémiailag több mint 50 növényi eredetű brassinoszteroidot azonosítottak. A brasinolid eddig az, amely a legmagasabb biológiai aktivitást produkálja közöttük, és közvetlenül a kampeszterinből vagy a szterinek általános szintézisével szintetizálható. A növényi szterinek a brassinoszteroidok prekurzoraként betöltött szerepük mellett a sejtmembránok szerves alkotóelemei, ahol szabályozzák folyékonyságukat és permeabilitását.
Mint fent említettük, a "brassinoszteroidok" kifejezést olyan szteroidokhoz rendelték, amelyek elősegítik a növényi szövetek növekedését. Szintézisükben azonban több köztes szteroid is található, így kétség merült fel a brassinoszteroidok jellemzőivel kapcsolatban. Ennek a helyzetnek a tisztázása érdekében Bishop és Yokota azt javasolta, hogy a brassinoszteroidokat olyan szteroidokként határozzák meg, amelyek oxigénje a C-3 szénatomon, és további a C-2, C-6, C-22 és C-23 szénatomokon (a szteroidok numerikus sorrendje szerint). szénatomok, 1. ábra).
Élettani hatások
Másrészt a brassinoszteroidok hatással vannak az in vitro vagy a mikrotenyésztési folyamatokra is. Ez utóbbi alternatív módszer a növényfajok tömeges szaporodásához. Növényi sejtek, szövetek tenyésztésével vagy szervek izolálásával hajtják végre az anyanövénytől mesterséges tápközegben, steril körülmények között. A fajok mikrotenyésztésére alkalmazott módszerek két folyamaton alapulnak, főként: az organogenezis, amely különböző szövetekből új hajtások képződéséből áll, és a szomatikus embriogenezis, amely embriók képződéséből áll nem nemi sejtekből, például levelekből, szárak, gyökerek stb. Jelenleg a brassinoszteroidokat egyre jobban vizsgálják a mikrotenyésztési folyamat során, mivel arról számoltak be, hogy ezek serkentik az új hajtások képződését, a palánták regenerálódását a szomatikus embriókból, és a közelmúltban megállapították, hogy elősegítik a szomatikus embriók kialakulását.