حقيبة تعليمية

                                   بسم الله الحمن الرحيم

   الكلية التقنية الزراعية\الموصل               قسم تقنيات الانتاج النباتي

                                  لطلبة السنة الثالثة

 مادة\ منظمات النمو النباتية :Plant Growth Regulators

                              إعداد/ الدكتور: محمد علي حسين الحديدي

  إن النبات ينمو ويتطورعندما تتوفر له ظروف النمو ومقوماته وهي العناصر الغذائية والماء والظروف البيئية من حرارة وضوء وهواء….وهذه لا تكفي بل أن هناك مركبات عضوية خاصة يحتاجها النبات وهي تتحكم في سلوك النبات ويطلق عليها اسم هورمونات النمو النباتية phytohormones .

تعريف: مركب عضوي كيميائي ينتج بشكل طبيعي بكميات صغيرةفي جزء من النبات ثم ينتقل الى جزء آخر من النبات حيث يقوم بالتاثير على النمو أو على وظائف أخرى وبتراكيز قليلة.

وكلمة phyto هي كلمة لاتينية تعني نبات…وكلمة hormone  تعني القوة المحركة  activity arouser أوimpulse  وكلمة أوكسين   auxin مشتقة من كلمة يونانية هي auxein  وتعني الزيادة أو النمو . وكان ساكس Sachs أول من افترض وجود المواد الكيميائيةالمنظمة للنموفي النصف الاخير من القرن التاسع عشر وافترض أن هذه المواد تنتج من أوراق النبات ثم تنتقل متجهة الى الاسفل. وقد فتحت هذه النظرية مجال الدراسة على تنظيم نمو النبات خلال القرن العشرين.

ان اصطلاح هورمون ينحصر بالمركبات الطبيعية المتكونة في النبات. وأما اصطلاح منظمات النمو المصنعة فهي التي تصنع من قبل الانسان وهي مشابهة في التركيب للمنظمات الطبيعية ولها نفس                                                     التأثيرات وتسمى growth regulators   أو مواد النمو growth substances وتقوم المنظمات المذكورة اما بتشجيع promote  أو تثبيط retard أو تحوير modify الفعاليات الحيوية وبتراكيز قليلة جدا. وهناك من المنظمات ما يؤثر على الازهار ومنها ما يؤثر على النمو وانقسام الخلايا.

اكتشاف الأوكسينات: Auxin Discovery

     إن اول اكتشاف للأوكسين كان عام 1882 من قبل ننكي وسايبر nenki and sieber واللذان اكتشفابأناندول حامض الخليك indole -3-acetic ( IAA) هو احد مكونات بول الانسان … وقد اكد هذا الاكتشاف كوكل kogl عام 1934 والذي بين لأول مرة ان هذا المركب يشجع نمو بعض الانسجة النباتية ..حيث عزل الاوكسين من الخميرة والثايمين B1 ومزارع الفطر المسمى rhizopus suinus .. وقدم الكثير من الباحثين ادلة على ان الاوكسين يوجد في البذور المنبتة والانسجة المرستيمية والاجنة ولم يعزل من انسجة النباتات الزهرية لغاية عام 1959.

  ويوجد IAA في المناطق المرستيمية والانسجة النشطة كالبراعم الطرفية والاوراق الحديثة بكميات تقدر بـ 6 ميكروغرام microgram في كل كيلو غرام من المادة النباتية وقد شبه العالم نش nitsch ذلك بوزن إبره حياكة موجودة في   22طنا من القش … وسبب قلة النسبة هذه هو استمرارية تحطم الاوكسين بواسطة الانزيم المؤكسد للاوكسين auxin oxidase ومن المواد التي تثبط هذا الانزيم وتحافظ على رفع مستوى الاوكسين هي الفينولات .

  وينتقل الاوكسين في جميع الانسجة اي لا يوجد نسيج معين لانتقاله , الا ان بعض التجارب تثبت بأن انتقاله خلال اللحاء انشط منه في اي نسيج اخر .

وتوجد اربعة مجموعات رئيسية من منظمات النمو هي ..

1- الاوكسينات : مثل IAA , NAA , IBA , 2,4-D …الخ .

2- السايتوكاينينات مثل BA , BAP , Kinetin, 2iP ..الخ .

3- مجموعة الجبرلينات : مثل : GA3

4- مجموعة المثبطات : مثل حامض الابسيسيك .

  توزيع الاوكسينات في النبات : Distribution of auxins in plant

   توجد الاوكسينات بكميات ضئيلة في الانسجة النباتية بحدود 10 مايكرغرام في الكيلوغرام الواحد وزن طازج من النسيج النباتي . واعلى هذه التراكيز في القمم النامية مثل اغماد الرويشات والقمم النامية للسيقان والجذور والاوراق. كما ان البذور تحتوي على الاوكسين والانسجة التي تحتوي على الاوكسين هي الانسجة التي في حالة نمو وتوسع كالسلاميات والاوراق. وينتج الاوكسين ايضا من قبل الكائنات المرضية وتلك المتعايشة مع الجذور مثل المايكورايزا mycorrhizas ( فطر له قابلية النمو والتعايش مع الجذور ) ويفيد في توفير المواد الغذائية لها .  وكذلك بعض الكائنات المرضية pathogens . وان حركة الاوكسين تختلف عن حركة العصارة اللحائية داخل النبات بالاتي:

1- حركة الاوكسين بطيئة وقد تصل الى 0.5 – 1.5 سم / ساعة في الجذور والسيقان 1) مايكرو غرام = 1\1000 من الملغرام).

2- من المحتمل ان ينتقل الاوكسين بصورة حرة من مكان تكوينة الى مكان فعاليتة .

3- حركة الاوكسين قطبية polar transport فتتجه من الاعلى الى الاسفل في الساق اي ان الحركة سفلية basipetal اما في الجذور فالحركة من الاسفل الى الاعلى اي acropetal .

4- قلة انتقال الاوكسين (اي قلة انتقالة بطريقة الانتشار ) بل ينتقل ضد منحدر التركيز وقلة انتقاله عند انعدام الاوكسجين O2.

5- قلة الحركة الجانبية

6- هناك شكلين من الاوكسينات هي الحرة  free والتي يمكن فصلها بسهولة بعملية الانتشار والمرتبطة bound والتي يصعب فصلها الا باستخدام المذيبات العضوية حيث ترتبط بالسايتوبلازم الخلوي كما أن بعضها يتحول إلى مركبات أخرى وبعضها يتهدم بفعل الانزيمات مثل انزيم IAA Oxidase .

7- ان حركة الاوكسين تكون بالاتجاه الموجب اي ان الجهة المعرضة للضياء تكون سالبة الشحنة والجهة المظللة تكون موجبة الشحنة والمركبة تكون بالاتجاه الموجب مما يؤدي الى زيادة النشاط والنمو في الجهة المظلله .

8- تحتاج حركة الاوكسين الى الطاقة ATP  .

فرضية جارلس دارون: Charles Darwin postulate

    إفترض جارلس دارون Charles Darwin  عام 1881 وجود مثل هذه المواد المنظمة للنمو وأمكن فصلها من النبات عام 1926 ثم تم تحديد تركيبها في الثلاثينات وهو إندول حامض الخليك IAA )) indole acetic acid وتركيبه الكيميائي C10H9O2N وبما أن كمياته قليلة جدا في النبات فلم يكن من الممكن تقديرها لذا إستعمل الباحثون طريقة مناسبة للكشف عن النشاط الهورموني بقياس إستجابة النسيج الحي للهورمون بالطريقة التي تدعى بالفحص الحيوي  Bioassay والطريقة الشائعة لتقدير IAA هي طريقة بادرة الشوفان avena fatua test حيث يجمع الهورمون المراد الكشف عنه في قطعة أجار صغيرة حيث توضع على جانب من نهاية غلاف الرويشة لبادرة شوفان مقطوعة القمة فتنتقل المادة إلى أسفل خلال الانسجة الواقعة تحت قطعة الاجار مباشرة وتحفزها على الاستطالة مما يؤدي إلى إنحناء غلاف الرويشة ويعتبر هذا الانحناء مقياسا لنشاط الهورمون الموجود. وهناك مواد عديدة تؤثر على النموبنفس طريقة تأثيرIAA وهي التي تسمى بالاوكسينات.

   وتكون الجذور أكثر حساسية للاوكسينات وهي تظهر الاستجابة التحفيزية لـ IAAعند تركيز مقداره0.02 ppm)) parts per million أي جزء بالمليون أي حوالي 10-10 مول في حين أن السيقانلا تتأثرإلا إذا وصل التركيز إلى 20 جزء/ أي ما يعادل التركيز السابق بمليون مرة وهو ما يساوي 10-4 مول. أما الخاصية الاخرى للأوكسينات فهي توجيه النقل بواسطة اللحاء….فالعضو الذي يحتوي على كمية كبيرة من الاوكسينيصبح موقعا لاستهلاك الكاربوهيدرات وغيرها من المواد الغذائية الاخرىfrom source to sink  أي من تامصدر الذي هو مكان الانتاج إلى مكان الاستهلاك. ويكون هذا التأثير واضحا خلا ل عملية تكوين البذور والثمار فبمجرد إخصاب البويضةفإنها تقوم بتكوين الاوكسين بسرعة وينتقل بعض منه غلى داخل جدار المبيض مما يجعل كلا من البويضة وجدار المبيض مواقع إستهلاك للغذاء وينموان مكونان البذور والثمار على التوالي. وإذا لم يتم إخصاب البويضة فلا تتكون الثمارباستثناء الثمار العذرية كالموز والتي تنتج الاوكسين بدون حصول الإخصاب .  

   ويتم إنتاج الاوكسينات في النباتات الخضرية في قمم السيقان والاوراق الحديثة ويتم بالمقابل توجيهها للنقل اللحائي إلى هذه المنطقة. أما حركة الاوكسينات فتكون من القمة إلى القاعدة في السيقان وأما في الجذور فتكون باتجاه قمة الجذر فقط. وهذا ليس له علاقة بالجاذبية حيث أنه لو تم قلب النبات فإن الاوكسين يستمر بالحركة بنفس الاتجاه. أما تأثيرالتركيز على النمو فهو مبين في الشكل البياني.

   وبما أن الاوكسينات يتم إنتاجها في قمة الساق فانها تتهدم باستمرارفي كافة أجزاء النبات مما يخلق تدرجا مرتفعا في تركيز الاوكسين عند القمة وتركيز واطىء في الاسفل وقد يختفي عند قمة الجذر. ويتم نقل الاوكسين من خلية لأخرى في معظم الانسجة الحية وليس في اللحاء فقط . ويعتبر IAA الوحيد من مجموعة الاوكسينات الذي يوجد في الطبيعة كهورمون, كما أنه يحضر صناعيا ويستعمل كمنظم للنمو …أما 2,4-D فيستعمل كمبيد للحشائش والادغال وأوكسين منظم للنمو بتراكيز واطئة.

الانتحاء الضوئي: Phototropism

   عند تعرض النبات النامي للضوء من جانب واحد فإنه ينتحي جهة الضوء…وهذا يتتج بسبب إستطالة الخلايا التي  توجد بالجانب المظلم أو المظلل بمعدل أكبر من الخلايا بالجانب المضاء, وهذا الاختلاف في الاستجابة لمعدل النموالذي يسببه الضوءيسمى بالانتحاء الضوئي.  ويعرف الانتحاء الضوئي: بأنه حركة النبات التي يؤثر عليها الضوء حيث ينحني النبات او يلتف إستجابة للضوء والحركة تكون موجبة باتجاه الضوء وسالبة باتجاه الجهة البعيدة عن الضوء.

 وهو ناتج عن عدم إنتظام في توزيع الاوكسين. حيث أن التركيز الاعلى للأوكسين يوجد في الجانب المظلل. وقد تختلف الاستجابة باختلاف كثافة الضوء. وقد يعزى وجود الاوكسين في الجهة المظلمة إلى عاملين هما:  – 1 إن الضوء يعمل على إنتقال الاوكسين جانبيامن الجانب المضاء إلى الجانب المظلم.

2 – أو تثبيط الانتقال القاعدي للأوكسين.

   لقد أوضح دارون Darwin 1881  أن بادرات الشوفان تنحني باتجاه الضوء عند تعريض قمة البادرة إلى الاضاءة من جهة واحدة. وعند تغطية قمم البادرات وتسليط الضوء فان الانحناءلا يحدث … وهذا يثبت بأن هناك تأثير ينتقل من القمة إلى الاسفل ويؤثر في انحناءغمد الرويشة أو إستطالة الغمد.

   وعند قطع قمم البادرات وتعريض الجزء المتبقي للضوءلم يحدث الانحناء وكما أوضح Paal 1928 خلال تجاربه عند قطع القمم النامية ووضعها فوق مكعبات من الآجار agar (وهو مادة مكونة من سكريات متعددة تشبة الجلاتين ) فأنها تدفع مادة ما داخل مكعبات الاجار . ثم اخذ قطع هذه المكعبات ووضعها فوق النباتات المقطوعة القمة فسببت انحناء الرويشة  Curvature of coleoptile  ويمكن استعمال هذه المكعبات بدلا من القمم المنزوعة وتعتمد درجة الانحناء على تركيز الهورمون في المكعبات.

   وقد قامJensen & Boysen   بأزالة القمة الطرفية لغمد الريشة اسفل القمة ببضع مليمترات من الطرف ووضع مكعب من الجلاتين مكانها ثم اعاد وضع القمة المزاله فوق قطعة الجلاتين واسقط الضوء عليها من جانب واحد فنتج عن ذلك انحناء للغمد .. كما هو في الغمد العادي دون اي معاملة .

واثبت ايضا في تجربة اخرى انه يمكن منع الانحناء بوضع شريحة رقيقة من الميكا ( معدن طبيعي وتوجد بشكل شرائح او رقائق نصف شفافة وهي مادة عازلة صلبة غير منفذه ) . عرضياً  اسفل قمة الغمد ببضع مليمترات فقط لنصف المسافة في الجانب المظلم للبادرات . كما أجرى العالم Went 1926-1928 نفس التجارب على بادرات الشوفان وسجل الاكتشاف القطعي للأوكسين.

اما وضع الميكا في الجانب المضاء لغمد البادرات فأنه لا يمنع الانتحاء واثبت بذلك بان محفزالانتحاء يمر الى اسفل الجانب المظلم لغمد الرويشة.

   وقد ظهر أن بول الانسان غني بمواد النمو مثل IAA حيث قام Kogl& Smith   باستخلاص 40  ملغم من الاوكسين من 33 غالون من البول (الغالون = 4.5          لتر) وهذه لها نشاط يعادل خمسون ألف مرة نشاط البول العادي. كما إستخلصا مادة من زيت جنين الذرة corn germ oil وسميت auxenolonic acid حامض أوكسينولونيك أوكسين B  ال heteroauxin أو ما يسمى IAA . وقد عزل من عصير بلزمة الخميرة عام 1934ومن مزارع فطر عفن الخبز أيضا     كما وجد في القمم النامية للنباتات. وتدل التقديرات أنه يلزم 20,000  طن من قمم أغماد الرويشات لانتاج 1  غم من الاوكسين… وقد تم حساب أن 1 ملغم منه يستطيع أن يسبب إنحناء أغماد الرويشات بدرجة  10ºدرجات لخمسين مليون غمدا أزيلت منها القمم النامية. واتي لو وضعت واحدة بجانب الاخرىلاصبح طولها خمسين ميلا أي ثمانين كيلومترا.

   وعموما هناك نوعين من منظمات النمو هما:

 -1 الداخلية endogenous hormones وهي المنتجة داخل انسجة النبات.

2- الخارجية exogenous    =    وهي المنتجة خارج النبات أي الصناعية.

كما ان الاوكسينات تقسم إلى نوعين حسب قابليتها للحركة وهما:

1 – الاوكسينات الحرة : free auxins وهي الاوكسينات القابلة  للانتشار وتخرج من النسيج النباتي بسرعة كما هو الحال في الاوكسين المنتشر من غمد رويشة الشوفان coleoptile tip  والاوكسينات التي يمكن إستخلاصها بواسطة المذيبات العضوية.

2 – ألاوكسينات المرتبطة: bound auxins وهي الاوكسينات التي تتحرر من الانسجة النباتية بعد تعرضها لعملية تحلل مائي أو إنزيمي أو تحلل مائي أو تحلل ذاتي.

      البناء الحيوي للاوكسين :

    يعتبر الحامض الاميني tryptophan هو المنشئ الحيوي للاوكسين  في النباتات .. حيث يتحول التربتوفان الى إندول حامض البيروفيك مما ينتج عنه indole pyruvic acid ثم يتم نزع جزيئة CO2 من حامض البيروفيك بمساعدة انزيم نازع للكاربون هو decarboxylase مما ينتج عنهindole acetaldehyde  ثم يتأكسد بعد ذلك الاندول أسيتالديهايد الى IAA بوجود  aldehyde dehydrogenase  النازع للهيدوجين.

     أما الاتجاه الثاني لانتاج IAA فيشمل نزع CO2 من التريبتوفان  tryptophan مكونا  tryptamine وهذا يحدث في بعض النباتات كالطماطة والشعير والتبغ ثم يتحول التريبتوفان الى اندول استلدهايد بواسطة انزيم amine oxidase ثم يتأكسد اندول أسيتلديهايد ويتحول الى IAA.

         الاتجاه الاول                                                   الاتجاه الثاني

Tryptamine                     tryptopha              indoepyrvvicacuj               

           Indoleacetaldehyde    

هدم أوتكسيرالاوكسين: auxin degradation

يتم هدم الاوكسين بطريقتين هما :

1- التفاعل الانزيمي : enzymatic reaction وتحدث هذه  العملية بواسطة  IAA oxidase   حيث يتحول فيها IAA الى methylene oxindole  بعملية اكسده .

2- التأكسد الضوئي :photo-oxidation هناك احتمال ان يتأكسد IAA  داخل الخلايا النباتية بتأثير الضوء بعد امتصاصه من قبل صبغات بيتا كاروتين ß-carotene والرايبوفلافين Riboflavin

التأثيرات الفسيولوجية للاوكسين :physiological effects of auxin

للاوكسينات تأثيرات متعددة بالاشتراك مع بعض الهرمونات الاخرى كالجبرلين والسايتوكاينين فمنها المحفزة ومنها المثبطه للنمو وتتلخص بالاتي :

1– تأثير الاوكسين على الاحساس والحركة في النبات : حيث ان الانتحاءات  tropismsمثل انحناء الساق والجذور والرويشة والمحاليق استجابه لمؤثرات البيئة تتسبب في اختلاف في النمو في الخلايا الغير معرضه للضوء فالانتحاء الارضي للجذورgeotropism يكون بفعل  الاوكسين وكذلك إتجاه الساق والاوراق في الانتحاء الضوئي phototropism كما ان بعض الحركات الناتجة عن اللمس التي تسبب التفاف السيقان والحوالق وتسمى الانتحاء الميكانيكي thigmotropism سببها الاوكسينات .

2– تحفيز الاوكسين لاستطاله الخلايا : auxin induce cell elongation

  سواء في غمد الرويشة او الجذور بسبب وجود الاوكسين الداخلي endogenous auxim  ووجد ان البراعم الطرفية للاغصان الطويلة تنتج اوكسينأ اكثر ولمدة اطول مما تكونه الاغصان القصيرة .

3- تحفيز الانقسام وتكوين الكالس: cel ldivision and callus formation

  حيث يؤثر على الخلايا المولده (الكامبيوم) ويحفزها على الانقسام كما ان تكوين الكالس في حالة الجروح والاضرار المرضية والاكثار بالعقل وتكوين الجذور عليها وتكوين طبقة الالتحام بين الاصل والطعم في حالة التطعيم له علاقة بالمحتوى الاوكسيني في النبات وهذا واضح في مزارع الانسجة النباتية حيث ان صناعة الاوكسينات ضرورية كذلك .

  من الاوكسينات الصناعية المستعملة هو IAA NAA , 2,4-D, IBA,

4– ابتداء تكوين الجذور : (نشوء الجذور ) Root initiation

   وجد ان اضافة الاوكسين الى الجذور يعرقل نموها واستطالتها لكنه يسبب زياده في تفرع الجذور الجانبية وتعتمد هذه الظاهره على الانقسام الخلوي في الدائره المحيطية .

وكما يشجع تكوين الجذور العرضية ويجب اضافة تراكيز واطئه لغرض التجذير في اشجار الفاكهة ونباتات الزينة لتجذير العقل الخضرية اما اضافة الاوكسين بتراكيز عاليه الى الجذور فيؤدي نتيجة عكسية حيث يزيد انتاج الاثلين الذي يثبط نمو الجذور .

 5- السياده القمية ونمو البراعم الجانبية : apical dominance and growth of lateral buds

  حيث ان البراعم الطرفية تسود في نموها على البراعم الجانبية :

وان ازاله البراعم الطرفية يشجع البراعم الجانبية على النمو : والسؤال المهم هنا : لماذا يثبط تركيز معين من الاوكسين نمو البراعم الجانبية بينما يحفز نمو البرعم الطرفي ؟

  واحدى التفسيرات لذلك هو ان البراعم الجانبية تكون حساسة لتراكيز معينة من الاوكسينات فأذا لم تصل التراكيز الى حد معين فلا يحدث نمو قوي أو أن التنافس على المغذيات بين البرعم الطرفي والجانبي ويكون مسوؤلا عن التسبب في السياده القمية. (حيث ان وجود الاوكسين يكون اكبر في البرعم الطرفي فيؤدي الى اجتذاب اكبر كمية من المواد الغذائية التى تسرع في النمو )

6– تثبيط او منع السقوط (الانفصال ): Inhibition of abscission

يسببه الاوكسين المتكون في الاوراق والثمار .. لذا فأن الرش على الاشجار بالاوكسينات بتراكيز وتوقيتات معينة يؤدي الى قله تساقط ثمار الفاكهة ومنع الخسائر الاقتصادية مثل الرش ب 2,4-D, NAA, IAA

7– تحفيز نمو الثمار وتكوين الثمار العذريه : Fruit growth and parthenocarpy

 ان الثمار الحقيقية هي الناتجة من جدار المبيض , اما الثمار الكاذبة فهي التي تنشأ من انسجة اخري كالتخت والكأس والتى تنمو بعد الاخصاب. وقد تنمو الثمره بدون اخصاب وتسمى بالثمار العذريه ووجد yasuda عام 1934 ان تحفيز نمو ثمار الخيار العذرية باضافة مستخلص حبوب اللقاح الى ازهار الخيار وجد انه يحتوي على الاوكسين .

وفي الموز وجد ان مصدر الاوكسين الذي يكون الثمار العذرية يأتي من المبيض مباشره . وقد يضاف الاوكسين رشاً لتشجيع هذه الظاهره الى الازهار لتكوين الثمار العذرية كالطماطم والتفاح والكمثرى والشليك او لتشجيع الاثمار في غير مواسمها الطبيعية .

8– الاوكسينات لمكافحة الاعشاب والحشائش :auxins as weed killers     مثل  MCPA , 2,4,5T  ,2,4-D                

9– تحديد الجنس :  sex expression لزيادة نسبة الازهار الانثوية في حالات محددة لزيادة الانتاج ويجب مراعاة التركيز وموعد الرش ونوعية الاوكسين المطلوب في هذه الحالة .

10- زيادة التنفس : وهي علاقة غير مباشره : ان زيادة التنفس تزيد من معدل النمو .

11- تحفيز تكوين الاثلين : والذي يسبب بدوره تشوه النموEpinasty   تدلى الاوراق يزيد من الشيخوخة وتساقط الاوراق والثمار .

12– تحفيز نقل المواد الحيوية والغذائية . الى الاماكن التى يتواجد فيها .

13– زيادة سرعة حركة البروتوبلازم: بواسطة الاوكسين والتاثير على نفاذية غشاء الخلية عند ادمصاصه على جدار الخلية ويسبب زيادة مرونة الجدار .

14تحفيز الانتحاء المائي :Hydrotropism

 حيث ان كثيرا من الجذور تنمو نحو المناطق الاكثر رطوبة اثناء تغلغلها في التربة ويعتقد ان هذه الظاهره ذات علاقة بفعل الاوكسينات

15- الانتحاء الكيميائي :  Chemotropismوهو حركة العضو النباتي بأتجاه منبه كيميائي خارجي كما في حاله نمو اللقاح خلال نسيج القلم بأتجاه المبيض اذا ان استطاله انبوب اللقاح تحدث بتاثير مواد كيميائية موجوده في البويض وجدار المبيض.

ميكانيكية عمل الاوكسينات :mechanism of action

فيما يخص كبر حجم الخلايا هناك رأيين هما :

1- الاول يقول ان الهرمون يقلل من مقاومة جدار الخلية الى مستوى الضغط الامتلائي  turgor pressure لذلك تتم عملية تمدد وكبر حجم الخلية .

2- الثاني : او النظرية الثانية : تقول ان كبر حجم الخلية ياتي نتيجة الزيادة في قوة او شدة او كثافة الضغط الازموزي.

انتقال الاوكسين : وجد كل من armson & cohen عام 1970 ان الاوكسين IAA المعلم بالكاربون C14  المشع يتحرك الى الاعلى بعد اجراء تجربة على انتقاله خلال بادرات الخيار.

الفحص الحيوي للاوكسين : نظرا لقلة وجود الاوكسينات في النباتات فأن فصلها يكون صعبا بالطرق الكيميائية لذا تستخدم الاختبارات الحيوية حيث تستخلص المادة كالاوكسين بأحد الطرق الكيميائية العضوية مثل diethylether ثم يضاف الى مكعب الجلاتين ثم يوضع هذا المكعب على العضو النباتي المراد دراستة لكي ينتشر الاوكسين الى خلايا النبات المرغوب دراستة كما فعل went مع غمد رويشة الشوفان ويسمى هذا الاوكسين بالاوكسين المنتشر ويطلق على هذه العمليه التي تستعمل فيها انسجة حية بالاختبار الحيوي bioassay للدلاله على وجود الاوكسين ومن هذه الطرق هي :

 1- اختبار انحناء غمد رويشة الشوفان وقد شرحت سابقأ

 2- اختبار النمو المستقيم في الشوفان straight growth  :

حيث تزال اغماد رويشات الشوفان والبزاليا النامية في الظلام من البادرات وتوضع مقاطع من سيقان الشوفان وسيقان البزاليا المتبقية في محلول يحتوي على تركيز معين من اوكسين صناعي فوجد بان نمو هذه القطع يزداد بأزدياد تركيز الاوكسين وهذا يبين فعالية الاوكسين .

3- اختبار انحناء ساق البزاليا المشقوق split pea stem test curvature

تؤخذ قطع من ساق بادرة البزاليا في الظلام وتشق طوليا وتغطس في محاليل الاختبار : حيث يحدث انحناء سلبي الى الخارج بسبب امتصاص خلايا القشرة الداخلية للماء … مما يسبب زيادة انتفاخ الخلايا والانحناء الموجود تحت البشرة الى جهة الخارج . كما ان خلايا البشرة تستجيب للاوكسين في نموها الطولي فيحدث الانحناء الموجب والذي يتناسب مع تركيز الاوكسين انظر الاشكال

متطلبات فعالية الاوكسينات  : لكي يكون الاوكسين فعالاً يجب ان تتوفر فيه المواصفات التالية :

1 – وجود حلقة غير مشبعة في صيغته التركيبية : حيث وجد ان فعالية الاوكسين تقل عند تشبع الاواصر المزدوجة في الحلقة … كما ان المجامع المعوضة واماكن التعويض تؤثر في فعالية الحلقة ..كما ان المجاميع المعوضة في الاماكن  2 و 6 فأنها تسبب فقدان فعالية الاوكسين وعند ارتباط ذرات الكلور في الاماكن 3  و 4 يؤدي الى زيادة الفعالية .

2- وجود سلسلة جانبية حامضية :

كلما ازداد طول السلسلة الجانبية الحامضية كلما قلت فعالية الاوكسين وان انفصال مجموعة الكاربوكسيل عن الحلقة غير المشبعة يسبب زيادة فعالية الاوكسين

3 – وجود وضع هندسي منظم بين الحلقة والسلسلة الحامضية الجانبية : فمثلا المركب Cis- cinnamic acid يزيد الفعالية في حين ان وجود النظير Trans-isomer  يقلل الفعالية .

 مضادات الاوكسين : Antiauxins

 هي مركبات تشبه الاوكسين في الصيغة التركيبية وعندما تحل محل الاوكسين فأنها تجعله غير فعالاً .. فهي تنافس الاوكسين على المواقع الفعاله في الخلية النامية .. عندما تتشابه تركيبتها مع تركيبة الاوكسين وعند زيادة تركيز الاوكسين فأنه يزيل تأثير مضاد الاوكسين .ا

التأثيرات الفسيولوجية للاوكسينات :

أ- التاثير على نمو الخلايا وتمايزها:

للاوكسينات تأثيرات على النمو وعلى استطالة الخلايا وتكون على الشكل التالي :

1- زيادة تراكيز الاوكسينات تزيد من النمو حتى تصل الى النمو الافضل ( المثالي) optimum growth واما اذا زاد التركيز عن الحد المثالي فأنه يؤدي الى تقليل النمو . واذا زاد التركيز عن الحد المعقول فأنه يؤدي الى توقف النمو في النبات مقارنه مع معامله المقارنه control.

2- ان السيقان السليمه intact stems واغماد الرويشات لا تظهر استجابات ايجابيه عند اضافه اوكسينات صناعيه خارجيه والسبب هو ان الاوكسينات الداخليه في هذه النباتات تكون كافيه لتدعم اعلى ما يمكن من النمو . وان اضافه مزيد من الاوكسينات لا يكون له تأثير أويكون تأثيره قليل جدا .

لذا فقد اصبحت قاعدة عامه ان الاوكسينات الخارجية نافعة في حالة اخذ انسجه نباتية واستزراعها مثل قطع السيقان والاجزاء النباتيه الاخرى التي قطعت وحرمت من التزود بالهرمون الطبيعي .

وان الاوكسين ضروري لكبرحجم الخلايا ونمو الاوراق والازهار والسيقان والاعضاء الاخرى.  وهو ضروري لابتداء نمو الخلايا غير المتمايزه عندما تزرع الانسجه النباتية على بيئه صناعية كما ان الاوكسين يساعد على التمايز الوعائي للخلايا  بمساعدة الاوكسين المنتج في الاوراق الفتيه .

 ووجد Jacobs, 1970 والباحثين معه ان تكوين الانسجه الوعائيه حول الجروح في سيقان نبات الكوليوس يتأثر بفعل الاوكسين حيث تتكون العناصر الخشبيه واللحائيه .

    واجريت تجربه بعمل جرح (قشط) في ساق نبات الكوليوس وازاله الاوراق الموجوده اعلى الجرح فوجد التئام الجرح كان ضعيفاً . وعندما ازيلت الاوراق الموجوده اسفل الجرح وجد ان التئام الجرح كان جيدا ولم يتأثر الالتئام . والسبب هو ان الاوكسين ينتقل الى الاسفل . وان وجود الاوراق اعلى الجرح فأن الاوكسين يصل الى الجرح اما في حالة ازالة الاوراق السفلى فأن الاوكسين ينزل الى الاسفل ايضا ولا تتأثر به المنطقه المجروحه .

    ومثال اخر عندما زرعت براعم في كتل من انسجه الكالس غير المتمايز فقد حدث تمايز لخلايا الكالس البرنكيمية وتحولت الى انسجه وعائيه في المناطق الملاصقة لهذا البرعم وهذا يدل على أن البرعم فيه تركيز عال من الاوكسين الذي اظهر هذا التأثير .

كما حصل نفس التاثير عندما وضع اسفين من الاكار wedge الحاوي على IAA  وسكريات في كتلة الكالس بدلا من البرعم المذكور .

ووجد  Thimann and Skoog 1934 ان الاوكسين ينتقل من البراعم العلويه للساق بأتجاه قاعدة النبات ( الباقلاء) مما يسبب تثبيط البراعم الابطيه فقاما بأزالة القمة الناميه لقطع هذا المصدر الاوكسيني مما ادى الى انطلاق البراعم الابطيه وزوال السياده عنها .

ب – تساقط الاوراق:Leaf abscission

   يحدث نتيجة تكوين طبقة من الخلايا تسمى طبقة الانفصال abscission layer عند قاعدة السويقة الورقيةpetiole  وكلما تقدم العضو بالعمر فان جدر الخلايا عند طبقة الانفصال تضعف وتنفصل بالنهايه وهذا يعتمد على مستوى الاوكسين في الخلايا على جانبي منطقة الانفصال حيث يقل الاوكسين عندما تصل الخلايا الى مرحله الشيخوخه .ولاثبات تأثير الاوكسين فانه قد تم ازالة نصل الورقه وبقيت السويقة الورقيه … وعندما اضيف الاوكسين الى الجزء المقطوع للسويقة فان سقوطها قد تأخر مقارنه بمثيلتها التي تزود بالاوكسين اي معامله المقارنه وبينت التجارب ان رش النبات بالاوكسين في المراحل المبكره من تكوين الاوراقيزيد من تثبيتها والعكس يحدث عند اضافته متأخرا عند تقدم الاوراق بالسن فأنه يسرع من تساقط الاوراق .

ج- نمو الجذور واستطالتها :Root growth &elongation

   إن استطالة الجذور حساسه للاوكسين على وجه التحديد . فالاوكسين IAA سيشجع نمو قطع الجذور والجذور السليمه ولكن بتراكيز واطئه تصل الى 10-8M مولارأو اقل . وان التراكيز المحفزه لنمو السيقان هي مابين 10-6 –  10-5  وهذه الاخيره تسبب منع نمو الجذور وهذا يعود جزئيأ الى تكوين غاز الاثلين الذي تحفزه التراكيز العاليه من الاوكسين ولكن التراكيز العاليه بين الاوكسين تشجع تكوين الجذور الثانويه او الفرعيه . كما تشجع الاوكسينات على تكوين الجذور العرضيه على السيقان اي على العقل .. لذلك تعامل قواعد العقل بالاوكسينات لتشجيع التجذير … وتخرج الجذور عادة في نبات الصفصافwillow  والانواع المشابهة له من قواعد العقل الساقيه .وتظهر ايضا من منطقه اللحاء     phloemواحيانا من مبادئ جذريه تكون في منطقه العقده

د- تكوين الازهاروالثمار: Flower and fruit development

    إن الاوكسينات ليس لها اي دورفي تنشئه وتكوين الازهار لا بل ان الاوكسينات الخارجيه تؤدي احيانا الى منع تكوين الازهار . في حين ان رش الاوكسينات على الازهار المتكونه فأنه يؤدي دورا مهما عليها .. فمثلا يتأثر جنس الازهار بعوامل البيئه والتغذيه والاوكسينات الخارجيه في العائله القرعيه والعديد من النباتات تكون الازهار الخنثى او تحمل الازهار الانثويه والذكريه على نفس النبات في مراحل النمو المبكره ولكن يجهض احد الاعضاء التكاثريه اما الانثوي او الذكري ووجد في منتصف الثلاثينات من القرن العشرين ان حبوب اللقاح غنيه بالاوكسين وان مستخلصات حبوب اللقاح تستطيع ان تحفز عقد الثمار في النباتات الغير ملقحه من العائله الباذنجانيه . مثل الطماطه … وتعرف هذه الظاهره بالعذريه parthenocarpy والتي تكون ثمار بدون بذور ففي كاليفورنيا يستخدم الاوكسين 4-chlorophenoxy acetic acid لتحفيز عقد الثمار في الاصناف المبكره من الطماطه عندما تعمل درجات حراره الليل البارده على تقليل العقد في نباتات مثل الخيار والقرع الاحمر والطماطه والفلفل والبرتقال .

كما قام Nitsch  في الخمسينات من القرن العشرين ايضأ باجراء دراسه على ثمار الشليك التي تحمل البذور وتسمى فقيره achene وهي من الثمار غير المتفتحه indehiscent fruit حيث توجد البذور على سطح الثمره فقام بازاله البذور من سطح الثمره فتوقف نمو الثمره ثم عامل بعض الثمار المزاله بذورها فيما بعد بالاوكسين فاستعادت نموها الطبيعي من جديد .

الاستعمالات التجاريه لللاوكسينات : Commercial applications of auxins

1- يستخدم الاوكسينات تجاريا في الزراعة لانها لا تتأكسد بواسطه الانزيمات التي تكسر او تحلل IAA والسبب الثاني انها اكثر ثباتا.

2- كما ان 2,4-D يستخدم و 2,4,5-T والـ dicamba عند التراكيز العاليه في حين انها تستخدم كمنظمات نمو في التراكيز الواطئة

3- انها رخيصة الثمن .

4- تستخدم للتجذير مثل  NAA و IBA بعد خلطها بمادة خامله على شكل مسحوق مثل مسحوق التالك Talcum powder بتراكيز معينه وتغمس قواعد العقل في هذا المسحوق قبل زراعتها .

5- يستخدم 4-CPA رشاً على نباتات الطماطه لزيادة الازهار وعقد الثمار في حين يستخدم NAA لتحفيز الازهار في نباتات الاناناس pineapple والسبب في ذلك ان الاوكسين يحفز انتاج الاثلين الذي يساعد على ذلك .

 6- يستخدم NAA لخف الثمار العاقده ومنع تساقط الثمار قبل الجني أي الحصاد في التفاح والكمثرى ويجب مراعاة التوقيت المناسب للرش فعند رش الاشجار في مرحله العقد المبكر بعد التزهير مباشره فانه يشجع تساقط الثمار الحديثة والسبب ايضا هو انتاج الاثلين المتعلق بالاوكسين .

وهذه العمليه تسمى الخف لتقليل عدد الثمار وتحسين نوعيتها. اما الرش قبل نضج الثمار فانه يثبت الثمار على الاشجار الى ان تنضج بشكل جيد ويمنع تساقطها .

وقد منع استخدام البعض منها في التطبيقات الزراعيه مثل  2,4-Dو 2,4,5-T لانها تسبب السرطان carcinogenic.

                                  الجبرلينات:Gibberellins

   هي مجموعه من الهرمونات التي  تنتمى الى مجموعه كبيره من المركبات المسماة تربينويدات terpenoids والمكونه من وحدات الايزوبرين isoprene units ويمكن ان تتحول الجبرلينات من شكل لاخر فيما بينها عن طريق احلال مجاميع من الهيدروكسيل OH ويعتمد ذلك على وجود انزيمات للتحفيز خلال مراحل تطور النبات واول ما اكتشف في اليابان في مزارع الرز حيث سببت كارثه كبيره للمحصول حيث خفض الانتاج بنسبة 40% وسمى المرض بالبادرات الهوجاء او الهيفاء او المجنونه foolish seedlings وباللغة اليابانيه bakanae  وذلك حوالي عام 1926 ووجد ان سبب الاصابه هو فطر كيسي اسمه Gibberella fujikuroi    من جنس جبريلا وفي عام 1935 تمكن الباحث يابوتا من عزل المركب على هيئه بلورات وسماه الجبرلين . وتمكن الامريكان عام 1954 من تحديد التركيب الكيميائي له وتم عزل وتشخيص اكثر من 52 نوعا منها واخذت ارقاماً تبدا من GA1 الى GA52  وقد وصلت إلى 80 حسب (عبدول 1987 ويوجد حاليا عدد اكبر منها . وقد يوجد اكثر من نوع واحد من هذه المجاميع في النبات الواحد .

اما تراكيب الجبرلينات فهي عباره عن حلقات سداسيه معقدة ومنها الاتيه :

وتتكون الجبرلينات في الاوراق الفتيه وتوجد في الجذور الارضيه والثمار وقد تحفز نموها .. وهو يعرقل نمو الجذور العرضية . وتستعمل الجبرلينات في العديد من التطبيقات الزراعية الهامه .

   إن جميع المركبات العضوية التى لها نفس التأثير الحيوي للجبرلينات تحتوي على هيكل كاربوني ثابت ومميز يسمى الجبين Gibbane. وثبت وجود الجبرلين في النباتات الدنيئة مثل السرخسيات والحزازيات والطحالب والبكتريا والفطر والنباتات الراقية كالحمضيات والفاصوليا وغيرها . وتعتبر المادة جبرلينا في الحالات التاليه :

ا- عندما تحتوي على الهيكل الكاربوني العام (الجبين).

ب- عندما تبدي نشاطاً حيوياً موجباً عند القيام بأحد الاختبارات الحيويه للكشف عن الجبرلين .

  انتاج الجبرلين :

 ينتج الجبرلين من قبل الفطريات والنباتات الراقيه وانت اضافه الجبرلين الخارجي الصناعي يسبب استطاله الساق في النباتات السليمه كما ان الجبرلين في انبات البذور وتنشيط مواد الاندوسبريم .خلال مرحله النمو المبكر للجنين ونمو الازهار والثمار.بعض الجبرلينات تضم عشرون ذرة كاربون ولذلك تسمى G20 gibberellins والبعض الاخر قد فقدت ذرة الكاربون رقم 20 وتسمى لذلك G19 gibberellins وقد يسأل البعض الاخر لماذا يوجد الكثير من الجبرلينات ؟:

 والجواب : ان نسبة كبيره من الجبرلينات المعروفه لها تأثير حيوي قليل او ليس لها تأثير وقد تلعب دور الوسيط في تصنيع الاشكال الفعاله من الجبرلينات. ويعتقد ان  GA1هو الرئيسي ان لم يكن الوحيد الذي ينظم استطاله الساق في النباتات .

التاثيرات الفسيولوجيه للجبرلينات :

1– النباتات القزميه :dwarf plants

 ان اكثر من ثلاثون مطفرا يؤثر على طول الساق (ارتفاع) نبات الذره … ونباتات الذره التى تعبر عن هذه الطفرات تمتلك سلاميات قصيرة بسبب انخفاض انقسام الخلايا وانخفاض معدل استطالتها وعند النضج maturity فانها تصل الى 20 -25% من ارتفاع النباتات الاعتياديه .

 وخمسة من هذه الطفرات على الاقل تظهر النوع الطبيعي الاعتيادي عندما تعامل بمادة GA3 ولكنها لا تظهر ولكنها لا تظهر اي استجابه للهرمونات ومنظمات النمو الاخرى : وبنيت تجارب الاختبارت الحيويه المدعمه بالتجارب الكيموحيويه والاشعاعيه وبالدليل القاطع ان استطالة السلاميات في الذره خاضعة لتأثير الجبرلينات ووجد بالتجربه ان الانواع القزميه فيها كميات منخفضه جدا من الجبرلين .

 2– النباتات المتورده : Rosette plants

 وهنالك تأييد لدور الجبرلين في استطاله الساق عن طريق دراسة النباتات المتورده والتورد هو حاله متطرفه من حالات التقزمdwarfism  التى تتقارب فيها السلاميات مما ينتج عنه نمو متقارب فيه الاوراق جدا من بعضها وان فشل السلاميه في النمو والاستطاله ينتج عن طفره وراثيه او يكون محفزا بيئيا وبغض النظر عن السبب فأن استطاله الساق تحدث بسبب اضافة الجبرلين ووجد ان النباتات المتورده توردا محدودا لا تزهر مثل السلق والملفوف أي اللهانة حيث تدخل هذه النباتات قبيل مرحله التزهير في مرحلة استطالة مكثفه للسلاميات يتبعها عملية او ظاهرة تكوين الساق الزهري bolting وهذه العمليه تبدأ عاده بأشاره بيئيه كأن تكون اما الفتره الضوئيه كما في حاله السلق او تأثير عاملين هما الفتره الضوئيه و درجات الحراره المنخفضه كما في حاله الملفوف .. وهذه النباتات وغيرها من النباتات المتورده يمكن حثها على تكوين السلق الزهري بأضافه الجبرلين الصناعي رشاً على هذه النباتات كما يبين الرسم على نبات البزاليا

 ويتبين من التجارب ما يلي :

1- ان الجبرلينات هي عوامل محدده limiting factors في نموسيقان النباتات المتورده.

2- ان تأثير النهار الطويل او البروده هي لأزاله تلك المحددات .

 وهنالك صور فعاله من GA20 في حين ان GA19 غير فعال والنباتات المتقزمه والمتورده تحتوي على كميه كبيرة من GA19 وكميه قليله من GA20 ستزداد ويقل GA19 

ان المعاملة بـ GA3 تعوض عن احتياجات البروده لكسر طور السكون سواء في البراعم او البذور ويتبين ان معامله النباتات بالبروده تؤدي الى حصول تغيرات في التصنيع الحيوي للجبرلين او ايض الجبرلين GA metabolism ولكن لا زال الموضوع يحتاج مزيدا من الدراسه.

3– منع أو تثبيط نمو الساق : Inhibition of stem growth

   يمكن تقليل اومنع الساق باستخدام مواد كيميائيه صناعيه والتى توقف التصنيع الحيوي للجبرلين. وتدعى هذه المواد بالمواد المضاده للجبرلين. والتى تشمل AMO-1618 و cycocel السايكوسيل CCC وفوسفون phosphon-D و ancymidol   والمسمى تجارياً A-REST  والألار alar والمسمى B-9 وهذه المواد تحجم الجينات المقزمه dwarfin genes عن طريق ايقاف خطوات معينه في تصنيع الجبرلين وبذلك تقلل من مستوى الجبرلين الداخلي وتثبط استطالة السلاميات .

   ووجد مزارعو نباتات الزينه أن هذه المواد مفيده في إنتاج ازهار ذاق سيقان قصيره من ازهاربنت القنصل والزنابق Lilies والداووي chrysanthemum عن طريق رش النباتات بأحد هذه المواد وهذا يؤثر فقط على طول الساق ولا يؤثر على حجم الزهره .

   وتحدث احياناً عمليه اضطجاع Lodging لنباتات القمح قبيل الحصاد بسبب ارتفاع الساق لذا ترش باحد مثبطات النمو لكي تعطي ساقاً قصيرة وقويه لتفادي الاضطجاع كما ترش احياناً على الاشجار لتقليل النموات الخضريه وتقلل من الحاجه الى التقليم مثل مادة الالار alar الذي يرش على اشجار التفاح والكرز كما يحسن من لون الثمار ويجعلها اكثر تماسكاً ولكن هذا لقي معارضة من حماة البيئة وجمعيات حمايه المستهليكين .

 -4انبات البذور : ٍSeed germination

 تم بحث دور الجبرلينات في انبات البذور في الخمسينات من قبل L.G.Paley فالحبوب النابته تفرز مجموعه من الانزيمات المائيه hydroenzymes وتشمل amylase-α وprotease والتي تشارك في هضم الـ CHO والبروتينات. وقد تنقطع حبة الشعير عرضياً الى قسمين احدهما يضم الجنين والاخر بدون جنين فالجزء الذي يضم الجنين يفرز الانزيمات المذكوره في حين لا ينتج النصف الاخر الخالي من الجنين اية انزيمات وعندما يعامل الاخير بالجبرلين فأنه سيحفزه على انتاج الفا امييلز .

 تأثير الجبرلينات على التزهير : Effect of GAs on flowering

  ان دور الجبرلينات في تكوين السيقان المشوهه على النباتات التمورده نتيجة لاضافة الهرمونات والاستعاضة بالجبرلين عن طول النهارواحتياجات البروده يساعد على دفع النباتات للتزهير .

5– تصنيع الجبرلين داخل النبات : GA biosynthesis

    من المعروف عموماً ان هناك ثلاثه مناطق مهمه لتصنيع الجبرلين في النبات وهي :

 1- البذور والثمار الناميه غير الناضجه خاصة في مراحل النمو السريع وكبر الحجم .

2- الاوراق الحديثة الخارجه من البراعم القميه والفروع الناميه.

3- قمم الجذور .

6– تغيير النسبة الجنسية في الازهار: Change of sex expression

لاحظ Galum 1959 أن رش نباتات الخيار بتراكيز من الجبريلين ما بيت 1-100 ppm  أدت إلى زيادة الازهار الذكرية.

7– زيدة المساحة السطحية للأوراق: Increase leaf area

يحصل تغييرفي الزاوية التي تشكلهاالورقة مع الساق بعد رشها بالجبرلين حيث تشكل أوراق نبات الداوودي زاوية قائمة مع الساق جراء الرش بالجبرلين.

8– كسرطورالسكون في النبات والبذور:Breaking dormancy of plants and seeds

يمكن كسر طور السكون في البطاطا بنقع الدرنات في محلول من GA تركيزه 25 ppm  لمده ساعة ونصف كما ان الجبرلين يلغي حاجه بذور الفاكهه ذات النواة الحجريه للبرود.

9– عقد ونشوء الثمار :fruit setting and initiation

فقد بين hield واخرين 1958 عندما رشت اشجار الليمون الحامض صنف beress بتركيز 100 ppm GA3 ادت الى زيادة عقد الثمار مع زيادة في المواد الصلبه الذائبه T.S.S وكذلك زيادة في عقد ثمار العنب العديم البذور Thompson seedless مع كبر حجم حبات العنب .

10– تحفيز تكوين الثمار العضويه : Parthenocarpy

عندما رشت اشجار الخوخ بتراكيز  500-50 ppm من GA3 وكذلك تين كاليميريا بتركيز 1000 ppm فتكونت ثمار عديمه البذور .

 حركه الجبرلين وانتقاله : GA movement and translocation

ان عمليه نقل الجبرلينات ليست قطبيه كما هو الحال في الاوكسينات وانما تنتقل في مجرى اللحاء مع المواد العضويه حسب قاعدة المصدر- مكان استهلاك (المركز) source-sink وان نقله عبر مجرى الخشب ليس واضحاً ولكن قد يصل الى مجرى الخشب عن طريق النقل الجانبي من اللحاء Lateral transport ومن المحتمل ان ينتقل الجبرلين المصنع في الجذور الى المجموع الخضري للنبات من خلال مجرى الخشب ( النسغ الصاعد) .. كما انه ليس من المؤكد نقل الجبرلين كهرمون حر او مرتبط مع مركب اخر .

ومن خلال الدراسات وجد الجبرلين في كلا من النسغ الصاعد والنازل.وان سرعه حركة الجبرلين تصل الى 25-5 ملم خلال اثنا عشرة ساعة.

 كيف تعمل الجبرلينات ؟

 اولا: تحفز نمو واتساع الخليه بسبب زيادة النشا المتحلل والسكريات المضاعفه .

ثانيا : يزيد من ليونة جدار الخليه wall plasticity وتوسع الخلايا .

ثالثا : تنشيط بعض الجينات في كروموسومات الخليه مما يؤدي الى تنشيط DNA وتكوين mRNA وبالتالي تكوين بعض الانزيمات مثل الفا اميليز و protease و phosphatase التي تحلل المواد الغذائيه كالكاربوهيدرات التى تستعمل لتغذيه الجنين الذي ينمو الى بادره .

الفعل المتبادل بين الجبرلين والاوكسين :

 هل ان الجبرلين يعمل مع الاوكسين ام انه يحفز تكوين وعمل الاوكسين ؟

في دراسه على نبات البازليا القزميه وجد ان رش الجبرلين على هذا النبات تسبب استطالة السلاميات في حين ان اضافة الاوكسين IAA لم تؤثر فيه وعندما قطعت بعض السلاميات وعوملت بمحاليل الجبرلين او الاوكسين كل على انفراد كانت استجابه القطع ضعيفة

اما في حالة مزج الهورمونين معا فقد لوحظ تأثير مشترك بينهما synergestic effect  وهذا يدل على ان الجبرلين يعتمد في عمله على الاوكسين

ومن التفسيرات الخاصه بذلك هو ان الجبرلين يسهل عملية تكوين IAA او انه يساهم في تحويل الحامض الاميني Tryptophan الى اوكسين بدليل زيادة نسبه الاوكسين في النبات بعد المعامله بالجبرلين .

                       السايتوكاينينات: Cytokinins

  اكتشاف السايتوكاينينات: اكتشف العالم النمساويHaberlandt  عام 1913 مادة في انسجة اللحاء تسبب انقسام الخلايا البرنكيميه في درنات البطاطا المجروحه وان الاكتشاف الحقيقي للسايتوكاينينات كان عام 1955 من قبل العالم miller واخرين حيث توصلو الى عزل مادة الكاينيتن من سبرمات سمك الرنكه herring fish sperms ووجد ان هذه المادة تحفز انقسام خلايا نخاع التبغ في مزرعة نسيجيه.

   كما وجد Vanover beek وجماعته بأن حليب جوزالهند يحتوي على مواد تحفز انقسام الخلايا هي مادة المايو اينوسيتول myo-inositol والمستعمله حاليا في مزارع الانسجه .كما تم عزل مركب اخر من اندوسبرم حبوب الذره في مرحلة النضج الحليبي سميت بالزيتين المستخرج من اندوسبرم بذور الذره في الطور الحليبي وهذا المركب من اكثر الانواع فعالية وهناك مركبات اخري مثل    Benzylamino purine (BAP) و isopentyladenine (IPA) وهناك انواع اخرى منها الطبيعيه والصناعيه وغالبا ما توجد في الاجنه والثمار الحديثه والجذور. وهناك نوعين من السايتوكاينينات هما الطبيعي او الداخلي الذي يتكون داخل النبات endogenous والصناعي او الخارجي ويسمى exogenous وهذه بعض التراكيب الكيمائيه لبعض السايتوكاينينات :                                                

        تعريف السايتوكاينين : Cytokinin definition

    هي مركبات عضوية كيميائيه نباتيه هرمونيه تعمل على تشجيع انقسام الخلايا ونموها وتأخير الشيخوخه في الاوراق .. تنتج في قمم الجذور وتنتقل الى الاعلى خلال مجرى الخشب وتشجع تكوين البراعم الابطية axillary buds  وتمايز الخلايا.

 وقد اكتشفها في الاربعيناتfolke skoog  في جامعة madison  Wisconsin-باستخدام حليب جوز الهند  coconut milk وهناك نوعين من السايتوكاينينات هما :

 1- من نوعية الادنين  adenine typeوالتى يمثلها الكاينتين kinetin والزيتين  zeatinمن اسم الذره لانه موجود في بذور الذره zea mays في الطور الحليبي ..والـ thidiazuron (TDZ) والـ  ,adiphenylurea والـ  6- Benzylamino purine BAP

تصنع معظم انواع السايتوكاينينات من نوعية phenyl urea في النباتات وتعمل السايتوكاينينات بالتناغم مع الاوكسينات.

أين توجد السايتوكاينينات؟……توجد في البذوروالثمار غير الناضجة بنسب عالية حيث تصلها السايتوكاينينات المصنعة في الجذور. كما يشيع وجود السايتوكاينينات في جزيئات tRNA  Transfer ribonucleic acid  الناقل أي أنه موجود في الخلايا الجسمية على هذا الاساس.

 طريقه عمل السايتوكاينين : mode of action

    تلعب نسبة اوكسين / السايتوكاينين ck/auxin دوراً هاما في نمو النبات فالسايتوكاينن لوحده ليس له تأثير على الخلايا البرنكيميه وعندما تزرع بوجود الاوكسين فقط فأن الخلايا تكبر في الحجم ولكنها لا تنقسم وعند اضافة السايتوكاينين فأن الخلايا تتوسع في الحجم وتبدأ بالتمايز وعندما يوجد الاثنان معاً بمستويات متساويه فأن الخلايا البرنكيميه تكون كالس غير متمايز .. وكلما زاد تركيز الاوكسين فانه يشجع تكوين الجذور .

    وتشارك السايتوكاينينات في عمليات حيوية عديده بضمنها انقسام الخلايا وتشكيل السيقان والجذور وتنظم نمو البراعم الابطيه والسيادة القميه. وان فرضية المنع المباشر تفترض ان هذه التأثيرات تنتج عن نسبة السايتوكاينين /الاوكسين auxin/ck حيث تقول هذه النظريه ان الاوكسين ينتقل من البراعم العلويه خلال الفروع الى الاسفل لمنع نمو البراعم الابطيه. وهذا يشجع نمو السيقان العلوية نتيجه لتثبيط نمو البراعم . ويحدد عمليه التفرع الجانبي .

   اما السايتوكاينين فينتقل من الجذور الى السيقان ويشجع نمو البراعم الجانبيه وعند ازالة قمة الفرع فأن البراعم الابطيه لا تمتنع من النموأي أنها تستمر بالنمو ويزداد بذلك نمو الفروع الجانبيه وتصبح النباتات اكثر شجيريه. في حين ان عمل السايتوكاينين في النباتات الوعائيه توصف على انها pleiotropic اي ان جين مفرد يستطيع ان يؤثر في العديد من الصفات.

 والسايتوكاينينات تؤدي الى تقليل الشيخوخه للاعضاء النباتيه عن طريق منع  تكسير البروتينات بل وتسبب تنشيط تصنيع البروتينات وتجميع المواد الغذائيه من الانسجه المجاوره عن طريق  تنظيم عمل انزيمات خاصه بالبروتينات. حيث وجد في دراسة على شيخوخة اوراق التبغ ان اوراق التبغ البري اصفرت في حين ان الاوراق المحولة transgenic leaves بقيت خضراء في معظمها .

 ومن فؤائد او استعمالات السايتوكاينينات :

 1- يزيد من انقسام الخلايا والنمو .

2- يزيد من كميه الحاصل حيث وجد في احدى الدراسات ان رش بادرة القطن بالسايتوكاينين زاد الحاصل بنسبة 10 – 5% تحت ظروف الجفاف .

3- لها فؤائد في إعطاء المقاومه ضد بعض الكائنات المرضيه مثل مقاومة pseudomonas syringae  في نبات Arabidopsis thaliana ونبات التبغ .

 التصنيع الحيوي للسايتوكاينين :Biosynthesis

  ان IPT transferase adenosine phosphate –isopentyl يحفز التفاعل الاول في تصنيع سايتوكاينين الآيزوبرين ويستعمل AMP  و ADP او ATP كمواد اساسيه substrate ويستخدمdimethylallyl  iphosphate DMAAP))اويستخدم  hydrxymethylbutenyl diphosphate (HMBDP) كواهبات. لـ  prenyl ويعتبر هذا التفاعل الخطوه المحددة لمعدل  rate  تصنيع السايتوكاينين .

وان المركبين MBDP و DMAPP المستخدمين في تصنيع السايتوكاينينات ينتجان بواسطة مسار methylerythritol diphoshate pathway MEP))

 او يمكن ان ينتج السايتوكاينين عن طريق تدوير recycle  tRNAs في النباتات والبكتيريا.

الاختبار الحيوي للسايتوكاينين: Cytokinin bioassay

1طريقة تأخير شيخوخة الورقة: Delaying leaf senescence

إستخدمها Mothes حيث وجدأن إضافة السايتوكاينين الطبيعي أو الصناعي إلى محلول يضم اوراقا مقطوعة للتبغ فوجد أنه مانع للتدهور لأنه يسبب تأخير هدم الكلوروفيل والبروتينات والأحماض النووية في الاوراق المعرضة للظلام في نبات اللزيج xanthium.

– 2 كما أن    stewart and shantz 1959أجريا أول طريقة لفحص السايتوكاينينات حيويا لعزل أنسجة من منطقة قريبة جدا من الكامبيوم من جذور الجزر ثم زرعت في وسط صناعي غذائي معقم , ثم أضيف حليب جوز الهند coconut milk والذي سبب زيادة في المزرعة النسيجية.

التاثيرات الفسيولوجية للسايتوكاينينات: Physiological effects of cytokinins

للسايتوكاينينات تأثيرات عديدة هي:

1 تحفيز انقسام وتمايز الخلايا ونشوء وتكوين المرستيمات وتمايز الجذور وتكوين الكلوروبلاست وتحمل الاجهاد stress والشيخوخه فالسايتوكاينين يستطيع في النهايه ان يبرمج خلايا الورقه المتمايزه الى خلايا سيقان والمساعدة في تكوين السيقان في مزارع الانسجة بشكل غير محدود .

2 تحفيز انقسام الخلايا في مزراع الانسجة Stimulation  of cell division in tissue culture  وتكوين الكالس وتمايز الخلايا وتكوين البراعم الخضريه ويحدث الاتي لاجل انقسام الخلايا :

أ – تكوين  DNA و RNA

ب- تكوين البروتينات والانزيمات

ج- انقسام النواة

د- انقسام الخليه

ان السايتوكاينينات معروفه بمقدرتها على تحفيز انقسام الخلايا في مزارع الانسجة علما بان معظم الخلايا البالغة والمتمايزة لا تنقسم والخلايا المشتقه من لب الساق ومنطقة القسرة والفلقات والاوراق ستنقسم وتكبر عند زراعتها على بيئة صلبه لانتاج كتل من الخلايا غير متمايزة هي نسيج الكالس كما ستتكون كتل lumps من الكالس في بيئة سائله مع التحريك الخفيف لتشجيع انفصال الخلايا لتكوين مزرعة خلويه حره. وفي كل الاحوال فأن استمرار انقسام الخلايا ونموها لا يحدث الا بوجود السايتوكاينن وبعد اجراء التقسيمات المستمرة فان المزرعة النسيجية ستكتسب القدرة لتصنيع السايتوكاينين وسوف تنمو بعد ذلك على بيئة لا تزود بالهرمونات الصناعية .. وتسمى مثل  هذه الانسجة بالانسجة المروضه habituated وبمجرد اكتساب هذه الصفة فأن الانسجة تصبح مستقره تماما. وهذا يعني ان الانسجة لن ترجع الى حالة الاحتياج للسايتوكاينين .

3– تحفيز اتساع الخلايا :Stimulation of cell expansion

تجدر الاشاره الى ان وجود السايتوكاينين مع الاوكسين يسبب نمو الكالس اما زيادة نسبة السايتوكاينين الى الاوكسين فانه يسبب تكوين السيقان shoots وعند معاملة قطع ورقية من الفاصوليا بالسايتوكاينين يحدث اتساع للخلايا .. كما ان معامله اجزاء من اوراق الباقلاء النامية في الظلام بالكاينتين فقد ادى  الى اتساع الخلايا ايضا لانه يزيد من معدل انقسام الخلايا وتوسعها .

4- التأثير على نشاط بعض الانزيمات مثل انزيم tyramine methylphenase الخاص بتكوين الجذور في اجنه الشعير المنبتة. وتشجع انزيم الفا اميليز  amylase -α والـ protease بالتأثير على الجين الخاص بانتاج الانزيم .

5– التأثير على الازهار : effect flowering يحفز السايتوكاينين تكوين الازهار في النباتات التى تتطلب النهار الطويل والبرودة. كما يحفز تكوين الثمار العذرية في التين والعنب وتحويل بعض ازهار العنب الذكرية الى انثوية .

6– كسر السكون في البذور والبراعم :Breaking dormancy of seeds and buds وجد ان بذور الخس والتبغ التى تتطلب الضوء لانباتها سوف تنبت في الظلام عند معاملتها بالسايتوكاينين .. وطبيعياً فان بعض النباتات تنبت عند ما تكون مجاورة للجذور النباتيه لانها تفرز سايتوكاينين يسهل انبات تلك البذور. كما أن السايتوكاينينات تعوض عن إحتياجات البرودة وهي تشابه عمل الجبرلين في هذه الحالة.

7- التأثير على نشوء الكلوروبلاست: Effect on chloroplast initiation في مزارع الانسجة وعند غياب الضوء فان البلاستيدات تصبح بيضاء .. وعند اضافة السايتوكاينين تتكون الحبيبات البلاستيدية والصفائح الحشويه والكلوروفيل. كما ان الاحتفاظ بالكلوروفيل في الخضراوات الورقية ممكن عند رشها بتراكيز تتراوح بين 10 – 1 ppm  من الكاينيتين حيث يمنع تحلل الكلوروفيل ويقلل من التنفس كما انه يستخدم في اطالة عمر الازهار المقطوفة والمسنه .

8– للسايتوكاينينات دور كبير في نمو البادرات لانه يتخلق في البذور وبعد ان يكبر النبات ياخذ دوراً في لكننة الجدر الخلوية اي تكوين مادة اللكنين lignin فيها.

9- التأثير على السيادة القمية : Effect on apical dominance ان المعاملة بالسايتوكاينين يشجع نمو البراعم الابطية ويحررها من السيادة القمية وبذلك يتضاد مع عمل الاوكسين وهذا يصب في مصلحة تكوين مكنسة الساحرة witches broom  والتي تظهر على طيف واسع من النباتات وغالبا ما تنتج عن التطفل من قبل الفطريات والبكتيريا وتطفل نبات الهدال mistletoe الذي يمتص العصارة من نسغ الشجرة .

 وتعرف مكنسة الساحرة: على انها نمو غير طبيعي على شكل مكنسة مجزأة تحصل في اغصان الاشجار والشجيرات وتختلف عن النمو الطبيعي وتتميز بقصر العقد وصغر الاوراق والتفرعات الكثيرة واسبابه مرضية او نتيجة اضافة السايتوكاينين احياناً.

10- تأخير شيخوخة الورقة:Delay of leaf senescence  إن الآلية التى يكون فيها السايتوكاينين قادر على تأخير الشيخوخه دوراً في تحريك او نقل المواد الغذائية .. وتوضح تجارب K. Mothes   ومساعديه باختصار هذه النقطة (الشكل 16.15 ) صفحة 328 من الكتاب مقدمه في فسلجة النبات introduction to plant physiology

  ففي هذه التجربة رشت الورقة بمادة مغذية معلمة بالكاربون C14 هي C14-glycine أو C14aminobutyric acid   كمثال بعد ان تمت معاملة قطعة من الورقة بالسايتوكاينيين وهو الكاينتين على نقطة معينة فإن المادة المشعة تجمعت عند المنطقة المعاملة في جهة النصل وعندما عوملت الجهة الثانية إن النصل بالكاينتين فإن المادة المشعة إنتقلت إلى الجهة المعاملة بالكاينتين.  أما في معاملة المقارنة التي لم تعامل بالكاينتين فلم يحدث أي تحرك للمادة المشعة فيها. كما موضح في الرسم. 

 فمن الثابت ان المادة الاشعاعية تنتقل الى وتتجمع في المنطقة المعامله بالسايتوكاينين ..  وهناك العديد من التجارب المشابهة قادت الى فرضية مؤداها ان السايتوكاينين يوجه نقل المواد الغذائية بتحفيز الايض في المنطقة المعاملة به. وهذه خلقت مكانأ جديدا للأستهلاك وهي المنطقة التي تتميز بجذب نواتج الايض ( العمليات الحيويه ) metabolites من المنطقة المعامله اي المصدر source. وعند معاملة أوراق مفصولة عن النبات الأم بالأوكسين لتشجيع نمو الجذور على السويقة الورقية petiole فإن الجذور النامية أصبحت مصدرا لإنتاج السايتوكاينين الذي ينتقل إلى نصل الورقة, وعندما أزيلت هذه الجذور فإن ذلك عجل من شيخوخة الورقة.

10– تمنع السايتوكاينينات نشاط فايروس موزاييك التبغ TMV tobacco mosaic virus             عند معاملة الاوراق بالكاينتين بتركيز 50  ppm.

11- إن رش الثمار والأزهار والخضراوات الورقية المقطوفة بالسايتوكاينين يزيد من عمرها الخزني  shelf life   كما يشجع تكوين الثمار العذرية في العنب والتين.

       مثبطات وموانع النمو: Growth inhibitors and retardants

 الاثلين : Ethylene

تعريف : مركب هيدروكاربوني غازي بسيط تركيبه الكيمائي هوCH2=CH2  لا يحتاجه النبات للنمو الخضري الاعتيادي , ولكنه يؤثر على العديد من التفاعلات الوظيفية ( الفسيولوجية ) في النبات حيث انه يشجع نضج الثمار ويمنع استطالة الخلايا ويحفز تكوين الازهار في الاناناس وله تأثير مهم على تكوين الجذور والسيقان. ويبدو انه ينتج في كل انسجة واجزاء النبات وخصوصا المسنه والتي دخلت مرحلة الشيخوخة او مرحله النضج مثل انضاج ثمار الموز والتفاح والكمثرى والطماطة والبطيخ ……الخ.

نبذه تاريخية عن الاثلين : HISTORICAL BACKGROUND

 في العام 1901 كان الاثلين يعرف على انه غاز الاضاءة وقد لوحظ انه يسبب التأثيرات التاليه على بادرات البزاليا النامية في الظلام :

1- يثبط استطالة الساق .

2- توسع وتضخم في قطر الساق .

3- يسبب الحركة الافقية في الساق بسبب الجاذبيه Geotropism.

  وفي عام 1910 نصح الباحث cousins بعدم وضع او حفظ البرتقال بجانب الموز على ظهور السفن لان بعض المواد المتطايرة غيرالمعروفة تخرج منه وتسبب نضج ثمار الموز , وبالرغم من أن هذا غير صحيح لان ثمار البرتقال غير كلامكتيرية ولا تنتج الاثلين وبينت الدراسات المتزايدة بأن الاثلين هو منظم او هرمون نمو وبين Zimmerman  & Hitchcock   (1935) بأنه من الممكن فصل الاثلين بطريقة الفصل الكروماتوكرافي chromatography وهي طريقة أكفأ بمليون مرة من الطريقة المانو مترية manometric technology  حيث يمكن الكشف عن اجزاء بالمليون الى حد ppm. 1

 كما وجد pratt & Goesch  عام 1969 ان غاز الانارة ينتج اثلين الذي يسبب اصفرار ثمار البرتقال ويسرع من نضج ثمار التفاح .

 وجود الاثلين وانتاجه :Ethylene presence and production

يتكون الاثلين وينتج طبيعيا في الثمار والبذور والاوراق والجذور والازهار. وينتج من المناطق المجروحة والبذور النابتة وهو مكون طبيعي لعمليات الايض النباتي و يؤثر على نمو النبات . وينتج الاثلين بمعدل 100 – 0.5 نانوليتر / غرام / ساعة . وانه يحدث الاتي :

1- ان معامله النبات بالاوكسين تزيد من انتاج الاثلين بمقدار الضعف او اكثر.

2 – يزيد انتاج الاثلين بزيادة  معدل التنفس ( كلايمكتريك).

3 – يزيد انتاج الاثلين بارتفاع درجة الحرارة وانتاج مزيد من الاوكسجين .

حركة الاثلين : Ethylene movement

    يتحرك الاثلين بسهوله في انسجة النبات بعملية الانتشار بسبب صغر جزيئاته وسهولة ذوبانها بالماء والانظمة المحبة للدهون Lipophillic systems وهي شبيهة بحركة CO2 وهو ينتقل خلال المسافات البينية للخلايا والاغشية الخلوية . وان وجود طبقة الكيوتكل على جسم النبات يمنع خروجه الى حد ما مما يحافظ على تركيزه داخل الخلايا .

البناء الحيوي للاثلين :Ethylene biosynthesis

   اوضح العالم 1966 yangetal  ان المركب الاساسي لانتاج الاثلين هو الحامض الاميني methionine الذي يحتوي على الكبريت ويعتبر كمادة ممهدة precursor لانتاج الاثلين .

 وهناك مركبات اخرى تعمل كمواد ممهدة وسيطة وهناك عدة انزيمات ضرورية لتحويل المثيونين الى اثلين ومنها الـ  and peroxidase transminase and glucose oxidase وأثبت وجودها في الطماطة وانسجة التفاح . وينتج الاثلين من الذرات رقم   4 و 3 في مركب المثيونين واثبت ذلك باستخدام الكاربون المشع C14– مثيونين الذي تحول  الى C14– ethylene وان الضوء و (FMN) Flavin monoucleotide يحفزان او يشجعان تكوين وتصنيع الاثلين وإن انزيما ألـ peroxidase and hydrogen peroxidase يكونان ضروريان للتفاعل .

الفحص الحيوي للاثلين : Ethylene bioassay

   تنمى بذور البزاليا في مكان مظلم لمدة اسبوع ويطلق غاز الاثلين في هذا المكان وسوف يكون له التأثيرات التالية  والمسماة بالتأثير الثلاثي او الاستجابة الثلاثية وهي :

1- سيقل طول البادرات او النباتات .

2- تضخم الساق وكبر حجمه.

3- فقدان خاصية الجاذبية الارضية geotropism.

      التاثيرات الفسيولوجية للاثلين : physiological effects of ethylene

 1– انبات البذور ونمو البادرات  germination and seedling growth: seed  يزداد انتاج الاثلين في مرحلة الانبات وهذا يساعد البادرة على تحمل الضغط الذي تظهره حبيبات التربة خلال عملية الانبات حيث يزيد من سمك الساق وقطره .

2– يسبب الاثلين تدلي الاوراق الى الاسفل:  Leaf epinasty  والذي يعود سببه الى معدل النمو العالي في الجزء العلوي للسويقة الورقية بسبب التراكيز المتزايدة للاوكسين عند قاعدة السويقة والتي تزيد بدورها انتاج الاثلين وقد يحدث التدلى بعد استخدام 2,4-D .

3– تأثير الاثلين على الازهار :effect on flowering

   ألمعروف عادة ان الاثلين هو مثبط للتزهير في حين انه يقوم بتشجيع التزهير في نبات الاناناس  pineapple من عائلة bromiliaceae من ذوات الفلقة الواحدة وهذا يعود الى ان الاوكسين حفز تكوين الاثلين ويستخدم اصحاب المزارع مادة الاثيفون ((ethephon 2_chloroethyl phosphonic acid))  والذي يتفكك لينتج الاثلين كما انه يزيد نسبة الازهار الانثويه .

4–  تأثيرالإثلين على السكون :effect of ethylene on dormancy

   إن معاملة درنات البطاطا بالاثلين بشكل متقطع ولفترة قصيرة سرعت من كسر السكون في البراعم في حين ان المعاملة لفترة طويلة منعت نمو البراعم واظهرت نفس التاثيرات على الكورمات corms والابصال bulbs والجذور والعقل الخشبية كما ان الاثلين ينهي سبات بذور البرسيم .

5– التاثير على السيادة القمية : effect on apical dominance ethylene حيث يسبب حدوث السيادة القمية وهو ينتج ايضا في القمم المرستيمية وبذلك يقوم بتثبيط نمو الفروع الجانبية ووجد بأن CO2 بتركيز 5% قد ينهي السيادة القمية لأن CO2 ينافس الاثلين.

6– تأثير الاثلين على النباتات النامية في الظلام: effect on etiolated plants

   حيث تعاني نباتات الظلام مشاكل متعددة لانها  تفتقد الى الكلوروفيل وضعف النمو والالتواءات وبالتالي ضعف تطور النبات حيث ان الاثلين يمنع حركة الاوكسين للاستجابة للجاذبية الارضية .

7– تأثير الاثلين على النمو الخضري : effect on vegetative growth حيث يعتبر الاثلين مانعاً قوياً لنمو الجذور والسيقان والاوراق .

8– تأثير الاثلين على التساقط : effect on abscission Ethylene

    يشجع الاثلين على تساقط الاوراق حيث يزداد تركيزه قبل حصول عملية االتساقط ويعود سبب التساقط الى نقص مستوى الاوكسين بسبب تضاد الاثلين antagonism مع تصنيع الاوكسين او تأخير حركة الاوكسين او تكسيره وتفكيكيه .

 كما ان الاثلين يلعب دوراً في تحليل جدر الخلايا كما ان زيادة الانزيمات المحللة لجدر الخلايا تسبب التساقط وهذا له تطبيقات مفيدة عند رش نباتات القطن قبيل الجني لكي تتساقط الاوراق وتسهيل عملية الجني.

9– الاثلين يساعد على نضج الثمار:Ethylene promote fruit ripening  فهو يوجد بتراكيز تتراوح مابين 1.0 -0.2 ppm  ويصل الى pmm 6 قبيل عملية النضج او ذروة التنفس climacteric peak كما انه يشجع بعض الانزيمات المحلله مثل انزيم الاميليز والسليوليزcellulase والبروتيزprotease والبكتنيزpectinase والتي تقوم بتحليل المواد الغذائية المخزنة في الثمرة الى سكريات ونشا كما ان الحموضة تنخفض وتزيد نسبة المواد الصلبة الذائبة T.S.S. كما ان الاثلين يزيد من نفاذية غشاء الخلية والتي تسهل عملية تبادل المواد الغذائية .

 10-الاثلين يشجع شيخوخة الاوراق والاعضاءالنباتية:Ethylene promote senescence

 ميكانكية عمل الاثلين :Mechanism of ethylene action

  هناك عدة فرضيات لتفسير عمل الاثلين منها :

أ- ان الاثلين قد يرتبط مع بعض البروتينات المعدنية في الخلية وبذلك ينظم عمل الخلية. وهذه الفرضية تعتمد على دليلين هما:

أ- ان التغيرات الحاصلة في الفعاليات البايولوجية تتناسب مع الصيغة التركيبية للغاز .

ب- ان غاز CO2 قد يثبط ارتباط الاثلين مع العنصر الثقيل بعملية التثبيط التنافسي competetive inhibition كما ان النسب الواطئة من O2 تثبط عمل الاثلين .

2- ان الاثلين قد يرتبط بطبقات الاغشية فيغير من وظيفتها : حيث قد يرتبط بالطبقة الدهنية للغشاء……. وفي التجارب وجد بأن المايتوكوندريا المعزوله المعاملة بالأثلين قد توسعت وإستنتج من ذلك بأن الإثلين يزيد من نفاذية الاغشية membrane permeability.

3- ان الاثلين قد يسبب تحولات في العمليات الحيويه المتعلقة بالاحماض النوويه والبروتينات من خلال التحولات في RNA والبروتينات والانظمة الانزيمية مثل التغيرات الحاصلة في انزيمات الفرز والهدم . كما ان تثبيط النمو بعد المعاملة بالاثلين يحصل بعد خمسة دقائق اي ان التأثير على البروتين يكون سريع جداً.

          المواد المانعة والمثبطة للنمو: growth inhibitors &retardants

تعريف:Definition

  هي مركبات كيميائية توخرأو تقلل انقسام الخلايا واستطالتها وفي النهاية نمو النبات ككل. وقد يحمل كلا الاصطلاحين نفس المعنى وقد يتداخلان مع بعضهما واصطلاح inhibitor تعني ايقاف في حين تعني كلمة retard تقليل وقد تصنع هذه المواد داخليا endogenous في النبات او خارجيا exogenous في المختبر .

وجود حامض الابسيسيك : يوجد هذا الحامض في نباتات مختلفة مثل مغطاة البذور وبعض معراة البذور. ويوجد في الجذور والسيقان والاوراق والثمار والبذور ويوجد في نبات القيقب Sycamore ونبات وشجرة القضبان (betula) Birch والملفوف أي أللهانة وأوراق الورد والبطاطا والليمون والأفوكادو.

نبذه تاريخية : Historical background

    إبتدأ العالم الألماني vanderlek بحاجة مابين عام1937-  1918 على العنب واستنتج وجود نوعين من المواد المثبطة لانقسام الخلايا في النباتات الخشبية وشخص مكان الانتاج و نقلها .

   وقام Addicot وجماعتة منذ عام 1961 بالبحث عن المواد المتكونه طبيعيا والتي تسرع من عملية انفصال الورقة, وقام wareing وجماعته بالبحث عن المثبطات التي تسبب كمون او سكون البراعم في النباتات الخشبية وفي عام 1961 تم التوصل الى اكتشاف هذا الهرمون المثبط.  وقام العالمان wareing and eagle بعزل مادة مثبطة من اوراق نبات شجرة القضبان betula الذي يسبب السكون عند معاملة البراعم النامية في البادرات بهذه المادة واقترحا مصطلح  الدورمين dormin على هذه المادة غير المعروفة . وقد تمكن العالمان carns and liu بفصل مادة بلورية من الياف القطن الناضجة المجففة واسمياها abscisin الابسيسين رقم (1) والذي يعجل من انفصال اعناق اوراق القطن المقطوعة النصل وفي عام 1963 اعلن العالم ohkuma ومساعدوه عن فصل مادة بلورية اخرى تسرع من عملية الانفصال أسموها abscisin ابسيسين رقم ( 2 ) من ثمار القطن الفتية ووصفوا خواصها الفسلجية والكيميائية على انها C5H2OO4.

    وقد قام مجموعة من العلماء بمقارنة صفات الدورمين المحضر من اوراق نبات الاسفندانacer  مع حامض الابسيسيك 2 من ناحية الوزن الجزيئي ودرجة انصهار المادتين فوجدا انهما متشابهتان تماما. وقد تم عزل ABA من العديد من مغطاة البذور ومعراة البذور وجذور النباتات والسيقان والاوراق والثمار والبذور وذكر milborrow عام 1984 بأن وجود ABA في الانسجة النباتية هوكالاتي :

 1- النباتات المائية 3-5 ميكروغرام / كغم.

2- اوراق محاصيل المناطق المعتدلة 500 – 50 مايكروغرام /كغم.

3- ثمار الافوكادو 10 ملغم /كغم .

   ووجد ان قسما من الطحالب والكبديات تحوي مثبطات كيمائية تعود الى ABA تسمى حامض Lunularic acid واما الفطريات والبكتريا فهي خالية من المثبطات المشابهة لللأبسيسك وتزيد تراكيز ABA تحت ظروف الشد الرطوبي في بادرات الحنطة عندما تتعرض للذبول. وفي نباتات الفاصوليا القزمية المعرضة لتيار من الهواء الحار كما حدثت زيادة في تركيز ABA في نفس النباتات عندما غطيت بالماء لمدة خمسة ايام اي غدقت .waterlogged ووجد 1922 molisch ان فشل إنبات البذور يعود الى تراكم مثبطات النمو في انسجة البذور . واستخلص 1949 hemberg  بعض معوقات النمو من اجزاء خضرية ساكنة عندما استخدم مستخلصات من تلك النباتات لغرض الفحص الحيوي .

    وبينCumakavaskij & kefeli  عام 1968 بأن تقزم نباتات اللوبيا يعود الى وجود حامض الكوماريك p-coumaric acid  بمستويات مرتفعة عن النباتات الاخرى ويوجد ABA في نبات القيقب sycamore وشجرة القضبان betula والملفوف واوراق الورد والبطاطا والليمون والافوكادو . وقام عالم اخر هو Ohkuma 1963 ومساعدوه بفصل مادة اخرى سميت المادة المسببه للانفصال رقم 2 Abscision No.2 من ثمار القطن الفتية والتي اخذت التركيبة الكيمائية C15 H2O4 . وفي عام 1961 قام Eagle and Wareing بفصل مثبط نمو من شجرة القضبان Betula Pubescens والتي يمكن ان تسبب السكون عند رشها على قمم البراعم النامية في البادرات وسميت فيما بعد بالدورمين Dormin وهو ما يعرف بحامض الابسيسيكacid Abscisic.

   إن ABA  هو terpenoid الذي ينظم انبات البذور ويحفز تصنيع البروتين المخزن ويعدل أو ينظم الشد المائي modulating water stress. ويعرف ABA بأنه مركب من مجموعة isoprene وتتألف من ثلاثة وحدات من الايزوبرين.

حركة حامض الابسيسك : Abscisic acid mobilization

    يتكون حامض الابسيسك طبيعيا في الاوراق الناضخة والمكتملة النمو لذا فأنه ينتقل خلال السويقة الورقية الى انسجة الساق خلال النسغ واللحاء والانسجة الاخرى الواقعة خارج الحزم الوعائية وتبلغ سرعة حركة هذا الحامض مابين 20-30 ملمتر /ساعة وينقل ايضا من اطراف الجذور او قلنسوه الجذر ويؤثر على الجاذبية الارضية للنبات وان حركة ABA ليست قطبية .

التصنيع الحيوي لحامض الأبسيسك: ABA Biosynthesis of

     إن حامض ABA ذو 15 ذرة كاربون يعود بناؤه الى التربينات الاحادية والثنائية وبضمنها حامض GA5 والكاروتينويدات والتربينات الثلاثية وتشير الحقائق المتوفره الى ان ABA المتكون طبيعيا هو الـ enanthomorph الاحادي.

 وتؤكد ابحاث Milborrow 1974 ومن قبله بأن بناء حامض ABA يتكون أساسا من mevalonate  متعدد الفوسفات باستخدام كاربون C14 وهناك مسارين لتصنيع ABA حيويا هما :

1- انه يحدث في البلاستيدات الخضراء من مركب الميفالونيت mevalonate وخاصة في ثمار الافوكادو واوراق الفاصوليا والاوراق النباتية الناضجة ولكن الكلوروبلاست ليست المكان المخصص فقط لانتاج ABA ومن المادة الممهدة precursor المسماة fernesyl pyrophosphate ذات الـ 15 ذرة كاربون ومن ناحية اخرى فهناك دليل يدعم هذا الاتجاه لانتاج ABA  من مادة الـ violaxanthin وهي carotenoid أي مادة شبه كاروتينية موجودة في الكلوروبلاست والكروموبلاست والتي تقوم بتصنيع الجزء الاعظم من ABA من مادة الميفالونيت. ويمكن ان تتحلل مادة الـ violaxanthin بالضوء في ظروف الزراعة المعقمة الى مشتق ذو 15 ذرة كاربون يدعى xanthin وهو مكون طبيعي من مكونات النبات ووجدو ايضا ان الشد stress النباتي يزيد من تصنيع ABA.

2- انشطارالزانثوفيل ذو الاربعين ذرة كاربون 40-carbon xanthophyll وهو عبارة عن كاروتينويد مؤكسج oxyganated ويحدث تصنيع الـ ABA  في ظروف النهار القصير و GA في ظروف النهار الطويل ويشترك نظام الفايتوكروم ايضا phytochrome system في تصنيع ABA و GA كما هو موضح في المخطط التالي:

الفحص الحيوي لحامض الأبسيسك: bioassay ABA

 هناك اكثر من طريقة للفحص الحيوي لحامض الابسيسك مثل :

 1- رش الحامض على نباتات الفاصوليا السليمة حيث يسبب تساقط الاوراق إما النصل أو النصل والسويقة الورقية معا .

 2- يسبب انسداد الثغور في نبات Commelina communis  عند معاملتها بمحلول من ABA وتحتاج للفحص تحت المجهر لملاحظة الثغور المسدودة عند وضع الاوراق على محلول من ABA او رش الاوراق بمحلول منه .

 3- تأثير ABA على نمو قطع من غمد رويشة الحنطة فهو يثبط فعالية غمد رويشة الحنطة كما في الشكل (6-5 صفحة 255)

4- تثبيط انبات بذور الخس .

5- ويقاس حامض ABA بطرق منها:

أ- بواسطة جهاز  gas chromatography

ب- بطريقة mass spectrometry

    التأثيرات الفسيولوجية لحامض الابسيسيك :Physiological effects of ABA

1التاثيرعلى النمو : ان معاملة النباتات بـ ABA يسبب قصر السلاميات ويقلل من حجم الاوراق ومساحتها ويقلل انقسام الخلايا وقلة توسعها وهو يزيد من السيادة القمية وتزيد مستوياته في النبات تحت ظروف النهار القصير .

2- تشجيع التساقط او الشيخوخة وجد أن ABA يسبب تساقط جوز القطن   cotton bollsاو سويقات الاوراق . حيث يشجع على هدم الصفائح الوسطى كما انه ينشط بعض الانزيمات المتعلقة بهدم الخلايا مثل انزيمات الـ  وهو يحطم الكلوروفيل ويسرع من الشيخوخة .

3- التاثير على الازهار :Effect on flowering

حيث وجد ان ABA يزيد من تزهير النباتات ذات النهار القصير نتيجة لزيادته في اوراق النباتات قصيرة النهار .

اما النباتات ذات النهار الطويل فلا تزهر مما يدل على احتمال تكوين مواد مثبطة للأزهار في القمم النامية فيها .

4– تقليل النتح وفتح وغلق الثغور:Decrease of transpiration and closing and opening of stomata

يحدث غلق الثغور وبعد 9-3 دقائق من المعاملة بال aba في نبات الذرة والحميض والبنجر السكري عندما استعملت تراكيز منخفضة منه بحدود اي واحد مايكرومول حيث يسبب فقدان ايونات البوتاسيوم من الخلايا الحارسة مما يؤدي الى تقليل الظاهرة تحمي النباتات من الاجهاد المائي لانه يقلل من النتح وحماية النبات من الجفاف ويحدث العكس عند إرواء النبات.

5– تشجيع سكون البذور :Induction of seed dormancy

وهو عدم انبات البذور حتى عند توفر الظروف الملائمة للانبات وينتج السكون لاسباب عديدة منها :

أ- عدم نفاذية غلاف البذرة للماء والغازات .

ب- عدم النضج التام للأجنة

ج- وجود المثبطات في اغلفة البذرة

د- عدم توفر الحرارة المنخفضة الكافية لكسر طور السكون لذا فأنها تحتاج التنضيد

وان ABA يستطيع منع انبات البذور ليس فقط طريق نسخ انزيم المحلل للنشويات وانما طريق منع نشاط اي انزيم موجود في اندوسبرم البذرة .

 ويمكن تعريف الشد من الناحية الفسيولوجية بأنه قوة معاكسة او تأثير الذي يعمل على منع عمل الانظمة الطبيعية في النبات

 ومن انواع الشد التي تحصل للنباتات هي :

أ- الحرارة العالية .

 ب- البرودة والإنجمادات.  

ج- زيادة الماء او الغرق او نقص الاوكسجين.

د- نقص الماء او الجفاف اي نقص الجور المائي.

 ه- الاشعاعات (المرئية وفوق البنفسجي.

و- المواد الكيمائية مثل مبيدات الحشرات والمعادن الثقيلة وملوثات الهواء

 ي- الكائنات الحية المرضية .

ن- الملوحة

6– يسبب ABA  السكون في البراعم عموماً في الاشجار وبراعــــم البطاطا.

7– تاثيرات اخرى : حيث ان المعاملة بحامض الابيسيك- تشجع تكوين البراعم العرضية في نبات البيكونيا .

8– يزيد من تكوين الثمار العذرية في نبات الورد  Rosa sheradiiعندما رشت الازهار التي ازيلت منها الاعضاء الذكرية flower  emaseulatetبحامض ABA والتي خفضت  تساقط الازهار بنسبة 35%

                     مواد اخرى مانعة ومثبطة للنمو تتكون طبيعيا في النبات

مثالها gallic acid and benzoic acid and cinnamic acid and P-coumaric acid and ferulic acid and juglon and chlorogenic acid  وغيرها .

              مواد مانعة ومثبطة اخرى تنتج صناعيا :

    تستخدم تجاريا ومنها :

 Cycocyl ) chloromequat ويكتب اختصاراً CCC واسمه الكيميائي 2-chloroethyl trimethyl ammonium chloride والذي يقلل من ارتفاع نبات القمح لمنع الإضطجاع وهومضاد للجبرلين ومادة الإلار  ويكتب اختصارا antirgibberellin ومادة الألار alar تسمى B995 or B9 واسمه الكيميائي 2,2-dimethyl hydrazide  او succinic acid  ويكتب اختصاراً (SADH).وهو يقلل النمو الخضري ويزيد من عقد الثمار في الطماطة والفاصوليا والباذنجان ويزيد من عدد التفرعات في الفاصوليا .

وكذلك مادة  Amo -1618ومادة  phosphon –D ويستخدم كمادة مثبطة ومؤخرة للأزهار في نبات الداوودي ويزيد من امكانية النباتات على تحمل ملوحة التربة.

   وهناك مواد اخرى مثل hydrazonium group  ومادة malic hydrazide التي توقف نمو البراعم في الدرنات والابصال وتوقف انقسام الخلايا في الانسجة المرستيمية. ومجموعة المورفاكتين   morphachtin group مثل مادة  chorophenicol- 125التي توقف النمو مؤقتأ.

                  تطبيقات عملية لاستخدام منظمات النمو في البستنة

Practical applications of growth regulators in Horticulture     

 أ- استعمال المنظمات في مجال عقد الثمار :fruit setting

-1 استخدم GA3 رشأ على العنب صنفconcord بمعدل 100  ppm بعد11  يوما من الازهار الكامل (ومعنى الازهار الكامل هو تزهير 50% من الازهار ووصولها الى مرحلة الازهار الكامل full bloom في الحقل) حيث سبب زيادة في الازهار بنسبة 16% كما سبب زيادة في وزن العناقيد السفلى .

2- استخدام الألار :  SADH زاد من العقد في ازهار العنب بنسبة الضعف بتركيز   ppm 2000 وزاد من العقد في العنب صنفtukey  بتركيز ppm 2000 أيضا  وصنف Vitis labruska فزاد العقد بنسبة 100% بتركيز ppm 1000 -500 قبيل او اثناء التزهير فسبب زيادة في الحاصل  yield وزاد من نضج ثمار الخوخ عندما الرش بتركيز2000-100  ppm  خلال اشهر حزيران وتموز.

3- استخدم السايكوسيلcycocel  بمعدل  750–ppm 1250 على صنف عنب Himrod فأخر النضج لعدة اسابيع.

4- استخدمIAA   رشا على اشجار التفاحيات بعد  4-3  أسابيع من العقد ثم رشت بعد 14-10 يوما بين رشة واخرى مرتين او ثلاث مرات .

5- NPA 2, naphthoxypropionic acid  استخدم رشاً بمعدل ppm 100 ايضا واستخدم الألار على اشجار الكمثرى خلال موسم الخريف بتركيز 4000 ppm فزاد من الحاصل بنسبة 31% في الموسم اللاحق .

6- أستخدم 2,4-D رشا على اشجار البرتقال صنف Washington navel  بتركيز ppm 8  فزاد من عقد الثمار.

7- الجبرلينات GAs سببت زيادة في عقد الثمار عندما رشت على اشجار اليوسفي بتركيز 100  ppm وكذلك الليمون صنف   bearseعندما رش بتركيز 1000-100 ppm فزاد من نسبة العقد إلى86 % مقانة بـ 56% لمعاملة المقارنة .

      العقد في محاصيل الخضروات :Fruit setting in vegetable crops

– استخدام  4-CPAبتركيز  50-20 ppmسبب زيادة في حاصل الطماطة كما ان استخدام NAA رشاً على ازهار الطماطة زاد من عقد الثمار ايضاً .

 كما ان نباتات الطماطة بممادة الاتيفون   ethephonبتركيز 1000 و5000 و 10000 ppm قبل الجني حيث عجل في التبكير من الانتاج. كما ان استخدام 2,4-D بمعدل 25 كان مشجعا لعقد الثمار في حاصل الباذنجان .

          انتاج الثمار العذرية :Production of parthenocarpic fruits

تعريف العذرية : parthenocarpy بانها تكوين الثمار طبيعيا او صناعيا بدون اخصاب جنسي كالبرتقال وتكوين الثمار عديمة البذور كما يحدث طبيعيا في ثمار الحمضيات كالبرتقال والموز. ويختلف التركيز حسب نوع النبات والظروف والمادة المستعملة

والامثلة كثيرة منها : رشIAA  على اشجار الكمثرى بتراكيز 1.0 , 0.5 , 0.1  انتجت ثماراً عذرية .

 ورش 2,4 -5T ايضا على الكمثرى في مرحلة التزهير الكامل Full bloom وبتركيز ppm 50 على الازهار المخصبة اعطى ثماراً عذرية وكذلك استخدام GA3 بتركيز 50 ppm  رشاً على الازهار المخصبة زاد من نسبة العقد والعذرية ايضا كما انه حفز العذرية في اشجار ذات النواة الحجرية عندما استخدم بتركيز   ppm 50 -7.5ايضاً.

 كما ان استخدام   GA3 + NAAبتراكيز 25-5  ppmوكذلك بتركيز ppm 20 زاد من نسبة عقد الثمار والعذرية ايضا في ثمار الكرزcherries والاجاص ولكن الثمار كانت اصغر حجماً.

                       دور منظمات النمو في الشيخوخة والتساقط

 الشيخوخة : Senescence تعني التقدم في العمر ومن الناحية الفسيولوجية تعني تراجع الفعاليات الحيوية والتي تنتهى بموت النبات ويمر النبات عادة بمراحل تطورية هي :

1- طور النمو الخضري 2- طور اكتمال النمو maturation 3- مرحلة الاثمار 4- مرحلة الشيخوخة 5- مرحلة التدهور decline stage .

وينخفض مستوى السايتوكاينين بعد مرحلة الازهار وكذلك يقل مستوى الكلوروفيل والبروتين في الاوراق خلال مرحلة الشيخوخة ومن ناحية اخرى فأن تركيزABA يزداد الى ذروتة .

   ويعتبر GA3 والاوكسينات والسايتوكاينينات مضادة للشيخوخة في حين ان ABA والاثلين هي مواد مشجعة للشيخوخة وان رش BA بتركيز 200-5 ppm أخر الشيخوخة وكذلك رش GA على اشجار البرتقال في الخريف بتركيز 10-5 .ppm

                         استخدام منظمات النمو في خف الثمار وتبادل الحمل:

Use of growth regulators in fruit thinning and alternate bearing

   الخف :   Thinningهو ازالة بعض الثمار او الازهار لتقليل اعدادها لتحقيق التوازن بين المجموع الخضري وكمية الثمار لتحسين نوعية الثمار ولانهاء عملية المعاومة alternate bearing في حمل الثمار وكانو في السابق يستخدمون الخف اليدوي واستخدمت فيما بعد بعض المواد الساق في عملية الخف من الفنينولات والكريزولات   cresols لقتل الازهار.

 ووجد   burkholder and mccownعام 1941 بأن NAA كان ذو تأثير جيد جدا في خف الثمار عندما  استخدم على اشجار التفاح بتركيز 20 ppm. كما استخدم ايضا بتركيز 5غرام /100  لتر ماء رشاً على اشجار التفاح بعد عشرة ايام من تساقط بتلات الازهار اي بعد العقد.

 كما ان استعمال 10 ppm من NAA على صنف تفاح  Grany smith وصنف jonathan delicious للخف ايضا بعد اسبوع من الازهار الكامل  full bloom.

واستخدم ايضا لخف ثمار الخوخ بعد 48-25 يوماً من الازهار الكامل وبمعدل 30-20 ppm وكذلك على صنف Cox.

 وافضل توقيت هو بعد حصول موجة تساقط حزيران   june dropواستخدم ماليك هايدارزايد MH- 30  بتركيز 500  ppm لخف ثمار الخوخ .

 كما ان   2,4,5 -TPبتركيز 100 ppm مفيد لخف ثمار الكمثرى مثل صنف Anjou and Hardy and winter nells. وقد امكن انهاء المعاومة في صنف تفاح  McIntosch  بالمعاملة بحامض NAA بتركيز 25 ppm بعد ثلاثة اسابيع من الازهار.

                      تم بعون الله تعالى

ضيـــــاء الخطابي