Фитогормоны

Фитогормоны (от греч. phyton — растение и hormon — побуждаю) — это органические вещества, вырабатываемые специализированными тканями высших растений. Они действуют в чрезвычайно малых концентрациях как регуляторы и координаторы всех этапов индивидуального развития организма (онтогенеза).

Основные типы фитогормонов

На сегодняшний день детально изучены пять основных классов фитогормонов, для которых установлено химическое строение и в общих чертах понятен механизм регуляторного действия:

Общие свойства фитогормонов

  • Транспорт: Способны перемещаться от места синтеза к месту действия.
  • Регуляторная функция: Оказывают влияние на биосинтез ферментов и других белков. Для некоторых процессов доказано, что фитогормоны индуцируют синтез необходимых ферментов, снимая блокаду (дерепрессию) соответствующих генов.
  • Универсальность: Широко распространены среди всех высших растений.

Особенности действия

По сравнению с гормонами животных, специфичность действия фитогормонов выражена слабее. Хотя каждый класс проявляет максимальную активность в специально подобранных биотестах, в целом их функции сильно перекрываются. Практически все фитогормоны так или иначе влияют на ключевые аспекты развития:

  • Деление и растяжение клеток.
  • Дифференциацию тканей и органогенез.
  • Рост стебля, листьев, корней и плодов.
  • Инициацию цветения.
  • Процессы старения и увядания.
  • Покой семян и почек.
  • Коррелятивный рост (взаимное влияние органов).
  • Ответные реакции на стресс (например, водный дефицит).

Взаимодействие разных фитогормонов в растении может быть как синергическим (усиливающим эффект), так и антагонистическим (ослабляющим). В ходе развития растения меняется не только содержание гормонов в органах, но и чувствительность этих органов к ним.

Другие регуляторы роста

Помимо пяти основных классов, у высших растений существуют и другие регуляторы роста негормональной природы:

  • Флориген («гормон цветения») — гипотетический сигнальный комплекс, индуцирующий цветение (его молекулярная природа долгое время оставалась загадкой).
  • Олигосахарины — сигнальные фрагменты клеточной стенки, участвующие в защитных реакциях и развитии.
  • Фенольные соединения (например, салициловая кислота) — могут влиять на метаболизм фитогормонов, подавляя ферменты их синтеза или распада.

Аналоги фитогормонов по структуре и функциям обнаружены также у низших растений (водорослей, грибов).

Современный контекст

  • Флориген идентифицирован. Гипотеза о флоригене, долгое время бывшая классическим примером «неуловимого» гормона, получила блестящее подтверждение. В 2007 году было показано, что у растения Arabidopsis thaliana эту роль выполняет белок FT (FLOWERING LOCUS T), который синтезируется в листьях под влиянием фотопериода и транспортируется по флоэме к апексу побега, где индуцирует переход к цветению. Аналогичные белки-флоригены найдены у риса и других растений.
  • Новые классы регуляторов. Помимо пяти классических групп, сейчас активно изучаются новые классы сигнальных молекул растений, такие как брассиностероиды (стероидные гормоны, регулирующие рост и устойчивость к стрессам), жасмонаты (ключевые медиаторы защиты от насекомых-вредителей и патогенов) и стриголактоны (гормоны, регулирующие ветвление побегов и симбиоз с микоризными грибами). Многие из них сегодня признаны полноценными фитогормонами.
  • Сигнальные сети. Современная биология рассматривает развитие растения не как результат действия отдельных гормонов, а как итог сложного взаимодействия в рамках единой гормональной сигнальной сети. Гормоны постоянно «общаются» друг с другом, их пути передачи сигналов пересекаются и интегрируются, что позволяет растению гибко и точно реагировать на изменения внешней и внутренней среды.