Fitohormonii

Fitohormonii sunt substanțe produse de plante care coordonează creșterea, dezvoltarea și răspunsurile la mediu. Ei acționează în cantități mici și nu trebuie confundați cu nutrienții pe care planta îi absoarbe din sol. Auxinele sunt implicate în alungirea celulelor și în unele răspunsuri la lumină și gravitație. Giberelinele, citokininele, acidul abscisic și etilena influențează alte etape, precum germinarea, diviziunea celulară, răspunsul la stres sau coacerea fructelor. Efectul depinde de țesut, de concentrație și de prezența altor semnale.

Un lăstar crescut lângă fereastră se poate curba fiindcă celulele de pe cele două părți ale tulpinii se alungesc diferit. Un fruct se poate coace sub influența etilenei, dar procesul nu are o singură cauză: contează și starea plantei și condițiile de mediu. Fitohormonii nu sunt „glande” ale plantei după modelul endocrin uman; multe celule vegetale pot produce semnale. Lecția Sensibilitatea și mișcarea la plante arată ce stimuli pot declanșa răspunsuri, iar aceasta descrie câteva mesaje chimice care le coordonează. Când compari doi hormoni, întreabă ce proces influențează și în ce condiții, nu memora o singură etichetă pentru fiecare.

Auxinele (acidul indolilacetic, sintetizat din triptofan în meristemele apicale și în frunzele tinere) se deplasează polar, dinspre vârf spre bază. Ele acidifică peretele celular: pompele de protoni din membrană scot H⁺, pH-ul peretelui scade, expansinele relaxează legăturile dintre fibrele de celuloză, iar celula absoarbe apă și se alungește. Într-un lăstar luminat lateral, auxina se acumulează pe partea umbrită, unde celulele se alungesc mai mult, iar lăstarul se curbează spre lumină (fototropism). Concentrația optimă este diferită pe organe: valorile care stimulează alungirea tulpinii inhibă alungirea rădăcinii. Auxina produsă de mugurele terminal inhibă dezvoltarea mugurilor laterali (dominanța apicală); de aceea înlăturarea vârfului unui lăstar duce la ramificare. Auxinele sintetice se folosesc la înrădăcinarea butașilor și ca erbicide selective.

Giberelinele stimulează alungirea tulpinii, germinarea semințelor și înflorirea; au fost descoperite la ciuperca Gibberella fujikuroi, care produce boala „plantelor nebune” la orez. La germinarea orzului, giberelinele din embrion determină stratul de aleuronă să sintetizeze amilaze, care hidrolizează amidonul din endosperm în zaharuri folosite de embrion. Acidul abscisic induce repausul semințelor și închiderea stomatelor în secetă, când celulele-gardă pierd ioni de potasiu și apă; în semințe este antagonistul giberelinelor, pentru că menține repausul pe care giberelinele îl întrerup. Citokininele, sintetizate mai ales în vârful rădăcinilor, stimulează diviziunea celulară și întârzie îmbătrânirea frunzelor. Etilena este un hormon gazos care determină coacerea fructelor, căderea frunzelor și a fructelor. Un măr copt, care eliberează etilenă, grăbește coacerea unei banane verzi așezate lângă el într-un spațiu închis; din acest motiv bananele se transportă verzi și se coc la destinație, în camere cu etilenă.

Exemplu rezolvat 1: experimentul cu coleoptil de ovăz (Went).

1. Se taie vârful coleoptilului; creșterea în lungime se oprește.
2. Vârful tăiat se ține pe un bloc de agar, în care difuzează substanța de creștere (auxina).
3. Blocul de agar se așază asimetric, pe o parte a coleoptilului decapitat.
4. Coleoptilul se curbează, pentru că partea sub bloc primește mai multă auxină și crește mai mult.
5. Concluzie: vârful produce o substanță care stimulează alungirea celulelor.

Exemplu rezolvat 2: raportul auxină/citokinină în culturi de țesuturi.

1. Un fragment de țesut de tutun se cultivă pe un mediu cu cei doi hormoni.
2. Raport mare auxină/citokinină: se formează rădăcini.
3. Raport mic: se formează lăstari.
4. Raport apropiat de 1: celulele se divid fără să se diferențieze, formând o masă numită calus.

Exemplu rezolvat 3: de ce se ramifică un gard viu tuns?

1. Mugurele terminal produce auxină, care se deplasează spre bază și inhibă mugurii laterali (dominanța apicală).
2. Tunderea îndepărtează vârful, deci sursa de auxină, iar citokininele din rădăcini nu mai sunt contracarate.
3. Mugurii laterali pornesc în creștere și apar ramuri noi, iar gardul se îndesește.
4. Control: dacă pe suprafața tăiată se aplică pastă cu auxină, ramificarea laterală este din nou inhibată.

Greșeli frecvente

• Greșit: Fitohormonii sunt nutrienți minerali ai plantei.
  Corect: Sunt molecule de semnalizare care reglează creșterea și alte procese.
• Greșit: Un fitohormon produce mereu același efect în orice țesut.
  Corect: Efectul depinde de țesut, concentrație și interacțiunea cu alți hormoni.
• Greșit: Auxina stimulează creșterea tuturor organelor la orice concentrație.
  Corect: Concentrația care stimulează alungirea tulpinii inhibă alungirea rădăcinii.

Înainte și după