В этой статье мы расскажем об ауксине — главном «дирижёре» роста растений. Этот гормон отвечает за то, чтобы стебли вытягивались вверх, корни крепли, а побеги знали, куда расти. Он помогает растениям тянуться к свету, пускать новые корни и даже решает, какие почки прорастут, а какие останутся в запасе, и как растению реагировать на силу притяжения.
История открытия
Ауксин открыли благодаря наблюдению за фототропизмом — способностью растений изгибаться в сторону света.
В 1880 году Чарльз Дарвин и его сын заметили, что проростки изгибаются к свету, но если накрыть их верхушку — никакого изгиба. Исследователи предположили, что в верхушке есть какое-то вещество, которое сообщает растению, откуда исходит свет.
Прошло полвека, и в 1928 году учёный Вент подтвердил это экспериментально. Он срезал верхушки овса, положил их на агар и потом использовал этот агар на растениях. Те, которые получил «заряженный» агар, снова начали изгибаться к свету. Так он доказал, что в верхушке действительно есть гормон роста.
В 1946 году этот гормон впервые выделили из растений. Им оказалась индолилуксусная кислота (ИУК). Она синтезируется в молодых частях растения (листья, побеги, семена) и двигается сверху вниз, помогая клеткам растягиваться и расти. По дороге часть гормона разрушается, а часть откладывается в запас.
Так выяснилось, что ауксин является одним из главных регуляторов роста растений, а его изучение помогло создавать удобрения и стимуляторы роста. Сам гормон смогли выделить и определить только в 1935 году (это сделал Ф. Кегль), а потом его детально изучили Н.Г. Холодный и Ф. Вент в 1937-м. Сейчас известно, что ауксинов на самом деле несколько, но самый главный — индол-3-уксусная кислота (ИУК). Его ещё называют гетероауксином, а чаще просто ауксином.
Основные свойства ауксина
- Стимулирует растяжение клеток. Ауксин заставляет клетки увеличиваться в длину, ослабляя их стенки и помогая впитывать воду. В результате стебли и побеги вытягиваются, а листья становятся больше.
- Регулирует закладку органов (корней, листьев, цветов). Этот гормон как бы «решает», где у растения появятся новые корни, листья или цветы. Например, если растение повреждено, ауксин может «направить» рост в нужное место, чтобы быстрее восстановиться.
- Влияет на рост корней и побегов. Интересно, что в больших дозах ауксин тормозит рост корней, а в маленьких — наоборот, помогает им развиваться. Поэтому его используют в препаратах для укоренения черенков.
- Обеспечивает фототропизм и гравитропизм. Благодаря ауксину растения знают, куда расти. Он накапливается в затенённой стороне стебля, заставляя её растягиваться, поэтому стебель наклоняется к свету (фототропизм). В корнях всё наоборот: больше ауксина скапливается в нижней части, и это замедляет рост, из-за чего корень загибается вниз под действием силы тяжести (гравитропизм).
- Подавляет рост боковых почек (апикальное доминирование). Пока верхушка побега активно растёт, боковые почки «спят» — всё благодаря ауксину. Он подавляет их развитие, заставляя растение тянуться вверх. Но если верхушку срезать, ауксин исчезает, и боковые почки начинают расти, образуя новые побеги.
- Участвует в образовании плодов без опыления (партенокарпия). Некоторые растения могут завязывать плоды без опыления — например, бананы или некоторые сорта томатов. Это тоже заслуга ауксина: он запускает процесс формирования плодов, даже если семена внутри не образуются.
Интересные исследования ауксина
Растения чувствуют, куда тянуться — даже без мозга
Учёные обнаружили, что ауксин «общается» с клетками через сложную сеть белков-переносчиков, благодаря которым растение «понимает», где верх, где низ, и где свет. «Корень» сего, простите за каламбур, — если положить растение на бок, ауксин перераспределится так, что корни согнутся вниз, а стебли — вверх. Это работает даже в космосе, где нет гравитации. Источник: Haswell & Verslues, 2015.
Ауксин управляет растением как Wi-Fi
В 2018 году учёные выяснили, что ауксин распространяется по растению сигналами, похожими на электрические импульсы. Это объясняет, почему растение так быстро реагирует на изменения окружающей среды. Суть в том, что, если повредить один лист, ауксин мгновенно передаст сигнал остальной части растения, как будто оно «чувствует боль» и начинает защитные реакции. Источник: Фендрих и др., 2018.
Тропические растения обманывают ауксин ради выживания
Некоторые лианы научились «взламывать» систему ауксина. Вместо того чтобы тратить силы на рост вверх, они заставляют ауксин двигаться так, что побеги сразу начинают обвиваться вокруг опоры. Отличная ложь во благо — это позволяет им быстро карабкаться вверх и забираться на деревья, не тратя энергию на отращивание толстого стебеля. Источник: Соуза-Баэна и др., 2018.
«Мутанты» без ауксина не растут
Генетики вывели растения с отключённой системой ауксина. Эти мутанты не могли вытягивать стебли, у них не формировались корни, а цветки так и не распускались. Когда этим бедолагам искусственно ввели ауксин, они начали расти как ни в чём не бывало. Это доказало, что без ауксина нормальное развитие растений невозможно. Источник: Тиле и др., 2006.
Ауксин можно использовать для суперурожаев
Учёные разработали синтетические аналоги ауксина, которые помогают сельскохозяйственным культурам давать больше плодов. Фишка в том, что благодаря этим веществам можно выращивать больше продуктов питания без увеличения площади полей. Например, обработка томатов ауксином позволяет получать плоды без семян! Источник: Zhao, 2010.
Как получают ауксин для удобрений?
Если бы растения могли сами заказывать себе гормоны, они бы точно выбрали ауксин — ведь он отвечает за их рост, корни и стебли! Но, чтобы использовать его в удобрениях, нужно как-то добыть это чудо-вещество.
Натуральный ауксин: добыча из растений
- Растения сами вырабатывают индолуксусную кислоту (ИУК) — главный природный ауксин. Чаще всего его получают из молодых побегов и семян (там его больше всего).
- Экстракция. Грубо говоря, из растений делают «сок», а затем выделяют нужное вещество.
Но проблема в том, что натурального ауксина добывается мало, и он быстро разрушается. Поэтому удобрения на его основе — редкость.
Синтетические ауксины: химия в деле!
Чтобы сделать ауксин более доступным, учёные создали его искусственные аналоги. Самые популярные:
- индолилмасляная кислота (ИМК) — отлично стимулирует укоренение черенков;
- нафтилуксусная кислота (НУК) — часто встречается в стимуляторах роста;
- 2,4-Д — мощный ауксин, но в больших дозах действует как гербицид.
Эти вещества синтезируют в лабораториях, а затем добавляют в удобрения. Они устойчивее природного ауксина и действуют дольше.
Как это превращается в удобрения?
Ауксин можно использовать в разных формах:
- жидкие растворы — для обработки семян и черенков;
- таблетки — растворяются в воде, удобны в использовании;
- порошки — часто смешивают с корневином или другими стимуляторами.
Для чего применяют ауксин?
- Для укоренения черенков — обмакиваете срез в стимулятор, и корни появляются быстрее.
- Для обработки семян — это стимулирует рост ещё до посадки.
- Для партенокарпии — помогает завязываться плодам без опыления (например, у томатов и огурцов).
- Для общего улучшения развития растений и, следовательно, большей урожайности.
Хотя натуральный ауксин встречается в природе, удобнее использовать его синтетические версии — они дешевле, устойчивее, работают так же хорошо, и плоды, выращенные с их помощью, не вредны для человека.
Препараты с ауксином
На основе ауксина создано множество препаратов для стимулирования роста растений:
- «Корневин» — содержит индолилмасляную кислоту, используется для укоренения черенков.
- «Гетероауксин» — аналог природного ауксина, применяется для стимуляции роста корней.
- «Циркон» — комплексный препарат с регуляторами роста, включая ауксиноподобные вещества.
- 2,4-D — синтетический ауксин, используется как гербицид против сорняков.
* * *
Ауксин — универсальный гормон, без которого растения не смогли бы нормально развиваться. Он не только регулирует рост, но и помогает адаптироваться к окружающей среде. Благодаря исследованиям и созданию препаратов на основе ауксина, агрономы могут контролировать укоренение, формирование плодов и даже бороться с сорняками.
