التنسيق الحاثي (الهرموني) عند النباتات

التنسيق الحاثي (الهرموني) عند النباتات
مواد النمو النباتية



- هل تمتلك النباتات جهازاً عصبياً؟
- كيف يتم تنظيم النشاط الفيزيولوجي عند النباتات؟

لاحظ النباتات الموجودة في بيئتك، وتتبع مراحل نمو جذورها وسوقها، وظهور الأوراق وسقوطها، وتشكل الأزهار وتكون الثمار ونضجها لإعطاء البذور

إن كل ذلك يتم بتنظيم خلايا النبات التي تنمو وتتمايز لإعطار أنسجة مختلفة تؤدي وظائف معينة، مما يؤمن استمرار حياة النبات بالشكل الأمثل.

كيف يتم التنسيق والتنظيم عند النبات؟
تبين أنه يتم بواسطة مواد كيميائية تعرف بمواد النمو النباتية تركبها جميع خلايا النبات الحية وخاصّةً البراعم والقمم، حيث لا يملك النبات جهازاً عصبياً.

ونتيجة دراسات عديدة أمكن التعرف على خمسة أنماط ئيسية منها وهي:

1- الأكسينات: أهم وظائفها: تنشط استطالة الخلايا - التمايز الخلوي - إنتاش البذور - تكوين ثمار بدون بذور
2- الجبريلينات: أهم وظائفها: الاستطالة - تكوين الأزهار - إنتاش البذور - نمو البراعم - تكوين ثمار دون بذور
3- السايتوكينينات: أهم وظائفها: انقسام الخلايا
4- حمض الأبسيسيك: أهم وظائفها: تساقط الأوراق والثمار
5- الإيتيلين: أهم وظائفها: نضج الثمار

- تعد الأكسينات أول مواد النمو النباتية التي تم عزلها من النبات والتعرف إلى تركيبها وآلية عملها. وكلمة الأكسين (Auxin) مشتقة من اليونانية وتعني الاستطالة.

---------------------------------------------

اكتشاف الأكسينات

تم اكتشاف الأكسينات والتعرف إلى طبيعتها الكيميائية ودورها من خلال تجارب عديدة استخدم فيها كوليوبتيل نبات الشوفان (وهو غمد يحيط بالورقة الأولى لنبات الفصيلة النجيلية) له شكل جراب أنبوبي مسدود الذروة بنيته شبه ورقية طوله (2سم) وقطره (1.5مم).

ويمثل أول جزء يظهر من نباتات الفصيلة النجيلية فوق التربة في أثناء نمو البادرة ثم تثقبه الورقة وتخرج منه.

نجري التجارب التالية
أ- القمة غير مغطاة
ب- القمة مغطاة بغطاء خارجي منفذ للضوء
ج- تغطية الجزء تحت القمة بغطاء عازل للضوء
د- تغطية القمة بغطاء عازل للضوء (ورق القصدير)
هـ- قطع قمة الكوليوبتيل

الملاحظات
أ - ب - ج يحدث فيها انجذاب للضوء الذي يؤثر عليها جابنياً
د - هـ - لا يحدف فيها انجذاب للضوء

الاستنتاج
إن ثمة الكوليوبتيل هي المسؤولة عن الانجذاب الضوئي، حيث يتشكل فيها عامل محرض للنمو يؤثر في مسافة معينة تليها مسبباً النمو، وعند تعرض القمة للضوء من جانب واحد يسبب انحناء القمة نحو الضوء
وقد تبين لاحقاً أن انحناء السوق نحو الضوء ينطبق عليه ما ينطبق على الكوليوبتيل.

ما هي الطبيعة الكيميائية للعامل المحرض على النمو؟
للإجابة على هذا السؤال أجريت التجارب التالية:
أ- قطع قمة الكوليوبتيل
ب- إعادة القمة المقطوعة إلى سطح القطع
ج- وضع قطعة من هلام الأغار بين القمة والمقطع
د- وضع صفيحة بلاتين بين القمة والمقطع
هـ- وضع طبقة من زبدة الكاكو بين القمة والمقطع

الملاحظات
أ - د - هـ لا يحدث فيها نمو
ب - جـ يحدث فيها نمو

الاستنتاج
1- العامل المحرض على النمو يصنع في القمة، ويؤثر في المنطقة التي تليها مسبباً النمو
2- هذا العامل ينحل بالماء لأنه غير هلام الأغار
3- هذا العامل ليس تياراً كهربائياً لأنه لم يمر من صفيحة البلاتين
4- هذا العامل لاينحل بالدسم لأنه لم يمر من زيدة الكاكو

وقد تم عزل هذا العامل فيما بعد وتبين أنه الأكسين الذي يتصف بكل ما تقدم

فما هي الأكسينات؟
هي مجموعة من الحموض العضوية وحيدة الوظيفة كتلتها المولية مرتفعة تصنع في النبات بتراكيز منخفضة وتسبب الاستطالة، يعرف الطبيعي منها باسم: حمض الخل الأندولي ويرمز له بـ (IAA)

---------------------------------------------


كيف تمت معايرة الأكسينات؟
تؤخذ قطعة أغار مشربة بالأكسين، وتوضع على سكح قطع كوليوبتيل أزيحت قمته وبشكل جانبي.
ينمو الكوليوبتيل مشكلاً زاوية انحناء تتناسب طرداً مع تركيز الأكسين.

أين يتم صنع الأكسين في النبات؟
يتم صنعه بشكل رئيسي في القمم النامية للأعضاء الهوائية، وتصنع كميات قليلة منه في قمة الجذر، ومعظم الأكسينات الموجودة في الجذر تأتي إليه من الأعضاء الهوائية.

كيف تنتقل الأكسينات في النبات؟
يتم ذلك باتجاه واحد غير قابل للعكس من الأنسجة التي تركبه إلى الأنسجة الأخرى، وهذا ما يدعى بالانتقال القطبي أي من القمة إلى القاعدة.

ما مصير الأكسينات بعد تأدية عملها في الأنسجة؟
إن عمل الأكسين مؤقت حيث يزول بعد تأدية عمله، ويتم ذلك وفقاً لآليتين هما:
أ- يفقد الأكسين فعاليته بتأثير أنظيمات نوعية
ب- يحدث تخريب ضوئي له بتأثير الضوء

دور الأكسينات في استطالة الخلايا ونموها
يتأثر معدل استطالة خلايا النباتات ونموها بعاملين هما:
1- التركيز الملائم من الأكسين
2- نوع النسيج النباتي المتأثر

آلية تأثير الأكسين في استطالة الخلايا
- تسبب الأكسينات زيادة في مرونة الغلاف الخلوي، مما يؤدي إلى تمدده بتأثير قوة انتباج الخلية
- ينتج عن ذلك استطالة الخلية وزيادة حجمها وتصبح هذه الاستطالة غير قابلة للعكس بسبب ترسب مواد جدارية من السللوز بالتأثير المباشر وغير المباشر للأكسينات.

---------------------------------------------



الانجذاب الضوئي

بينت الدراسات أن كمية الأكسين تكون غير متكافئة في حالة الساق أو الكوليوبتيل المعرض إلى ضوء من جانب واحد، حيث يكون تركيز الأكسين في الطرف المظلل أعلى مما هو عليه في الطرف المضاء.

ما سبب تفاوت تركيز الأكسين في الطرفين؟
أ- يفقد الأكسين فعاليته ويتخرب بتأثير الضوء في الطرف المضاء
ب- يهاجر الأكسين من الطرف المضاء إلى الطرف المظلل
ج- يثبط تركيب الأكسين في الطرف المضاء، ويستمر في الجانب المظلل

ماذا ينتج عن عدم التكافؤ في توزع الأكسجين في طرفي الساق أو الغمد؟
تنمو الخلايا وتستطيل في الطرف المظلل بشكل أكبر من نموها واستطالتها في الطرف المعرض للضوء، أي يحدث نمو متفاوت ويسبب ذلك الانجذاب الضوئي.

---------------------------------------------



الانجذاب الأرضي

تعد الجاذبية الأرضية من العوامل البيئية الهامة في توجيه نمو كل من الساق والجذر، فالجذور تنمو نحو الأسفل (انجذاب موجب) بينما تنمو السوق نحو الأعلى (انجذاب سالب) ولهذا الأمر أهمية كبيرة في الزراعة.

ويمكن ملاحظة ذلك بوضع نبات بشكل أفقي عدة أيام، حيث نجد أن الجذر أو الساق لاتبقى أفقية بل ينمو الجذر نحو الأسفل والساق بالعكس.

يفسر الانجذاب الأرضي السالب للساق والموجب للجذر بالتداخل بين عمل عدة مواد نمو نباتية، بعضها منشط كالأكسينات والجبريلينات، وبعضها مثبط كحمض الأبسيسيك، فالأكسينات تهاجر بتأثير الجاذبية الأرضية، ويصبح تركيزها كبيراً في القسم السفلي لكل من الساق والجذر الأفقيين، لذلك تكون سرعة النمو والاستطالة أكبر في القسم العلوي من الجذر الأفقي، بينما تكون كبيرة في القسم السفلي للساق الأفقي، لماذا؟

إن تركيز الأكسين المسبب لاستطالة خلايا الساق يفوق استطالة خلايا الجذور، كما وجد حمض الأبسيسيك في خلايا المناطق التي لاتحدث فيها استطالة، مما يثبط النمو فيها.
ينتج عن ذلك انحناء ونمو الساق إلى الأعلى، والجذر إلى الأسفل.

---------------------------------------------



الأهمية الاقتصادية لمواد النمو النباتية

تم حالياً اصطناع مواد نمو نباتية لها تركيب مشابة لمواد النمو الطبيعية، واستخدمت هذه المواد على نطاق واسع في كثير من المجالات الاقتصادية، نذكر منها:

1- انتاج ثمار دون بذور
ترش الأزهار غير الملقحة بالأكسينات أو الجبريلينات الصناعية، مما يسبب نمو المبيض وتضخمه متحولاً إلى ثمرة لا تحوي بذور (تشكل البذور يتطلب حدوث الإخصاب) ومثال لهذه الثمار بعض أنواع البندورة والمشمش والكرز.

وقد تنتج ثمار بدون بذور بشكل طبيعي من أزهار غير ملقحة، وهذا يعرف بالتكون البكري الطبيعي، حيث توجد نسب عالية من الأكسينات في مبايض أزهار هذه النباتات كما في الموز والأناناس

2- تكوين الأزهار
إن تعرض النباتات وخاصة المعمرة منها لدرجات حرارة منخفضة يحرضها على الإزهار، وتدعى هذه العملية بالتربيع، وقد اكتشف أن معدلات الجبريلينات تزداد بشكل ملحوظ في أثناء عملية التربيع، كما أن معالجة النباتات غير الخاضعة للتربيع بالجبريلينات يؤدي إلى تكون الأزهار.

3- تكوين الجذور العرضية على العقل النباتية
إن بعض أنواع الأكسينات تسرع تشكل الجذور العرضية على العقل النباتية عند زراعة هذه العقل في التربة، لذلك تغمس هذه العقل محلول ذي تركيز منخفض من هذه الأكسينات قبل زراعتها في التربة، فيساعد ذلك على تنشيط تكوين الجذور العرضية عليها.

وتستخدم هذه الطريقة في المشاتل الزراعية، وخصوصاً عندما تكون هذه العقل عائدة لنبات ذي نمو جذري بطيء أم معدوم كالزيتون.

4- تأخير تساقط الأوراق والثمار
إن ثبات الأوراق والثمار على النبات مرتبط بوجود أكسينات خاصة ينتجها النبات، وعندما يقل إنتاج هذه الأكسينات فإن ذلك يضعف اتصال الأوراق والثمار مع النبات مما يسبب سقوطها، وقد أمكن حالياً تأخير ذلك بمعالجة النباتات بالأكسينات والجبريلينات ومثال ذلك تأخير تساقط أوراق وثمار نبات البندورة والتفاح والإجاص وسواها.

5- زيادة فترة تخزين المحاصيل الزراعية
ترش هذه المحاصيل مثل درنات البطاطا بالأكسينات الصناعية، فتمنع هذه الأكسينات نمو براعم الدرنات، وتطيل فترة سباتها مما يساعد على زيادة فترة تخزينها.

---------------------------------------------