[ امروز : چهارشنبه 25 تیر 1399 ]

كاربرد سيتوكينين ها در كشاورزي

 

مقدمه :

--- "هورمون هاي گياهي" ، "فيتوهورمون ها" ، "مواد رشد دهنده گياهان" يا "تنظيم كننده هاي رشد نباتات" از جمله مواد شيميايي هستند كه با غلظت هاي بسيار كم به كنترل رشد و نمو گياهان اقدام مي كنند . اين مواد تنظيم كننده رشد شامل دسته وسيعي از مواد بغير از ويتامين ها و عناصر كم مصرف مي باشند كه در مقادير بسيار كم و ناچيز فرآيندهاي فيزيولو‍يك را در گياهان به پيش مي برند و يا از انجام آنها جلوگيري مي كنند و يا اينكه برخي ديگر از فرآيندها را تغيير مي دهند.

--- اين موضوع كه تنظيم كننده هاي رشد و نمو گياهان توسط مقدار ناچيزي از يك ماده كه در يك اندام توليد و منجر به عكس العمل در اندام ديگري مي گردد ، براي اولين دفعه توسط "ژوليوس وان اچ" در نيمه دوّم قرن نوزدهم ميلادي ارائه شد و نظراتش توسط "چارلز داروين" در سال 1880 ميلادي زماني كه در مورد تأثيرات نور و جاذبه بر رشد گياهان تحقيق مي كرد ، قطعيت يافت .

--- اختصاصي بودن عمل هورمون ها و وجود يك اندام معيّن جهت ظهور يك هورمون خاص آنگونه كه در مورد هورمون هاي جانوري مطرح مي باشد ، در مورد هورمون هاي گياهي صدق نمي كند كه اين موضوع احتمالاً از محدود بودن تنوّع اندام ها در گياهان در قياس با تمايزيافتگي و تنوّع اندام ها در جانوران ناشي مي گردد .

--- استفاده موفقيّت آميز از هورمون هاي گياهي در خدمت توليدات كشاورزي نظير كاربرد هورمون اكسين در علف كش هاي هورموني پس از پايان جنك جهاني دوّم آغاز گرديد . امروزه از هورمون هاي گياهي جهت تنظيم و كنترل يكسري از فرآيندهاي فيزيولوژيكي در راستاي توليد محصولات زراعي و باغي بهره مي گيرند. برخي از چنين فرآيندهايي شامل: گلدهي ، ميوه دهي ، توزيع بهينه مواد فتوسنتزي ، جوانه زني ، توقف رشد ، تكثير غيرجنسي ، برگريزي ، رسيدگي ميوه ها پس از برداشت ، كشت بافت و برخي از انواع تكثير غيرجنسي مي باشند بطوريكه برخي از آنان نظير كشت بافت بدون بكارگيري هورمون هاي گياهي بوقوع نمي پيوندند .

--- مواد تنظيم كننده رشد گياهي چه در داخل گياه بصورت طبيعي ساخته شوند و يا اينكه منشأ خارجي داشته باشند ، الزاماً عكس العمل هاي مشابه اي را در گياهان بوجود مي آورند .

--- مواد تنظيم كننده رشد گياهان را بطور كلي به 5 گروه دسته بندي كرده اند :

1- "اكسين ها" (Auxins) كه نمونه اي از آن را "اسيد اندول استيك" (IAA) تشكيل مي دهد .

2- "جيبرلين ها" (Gibberlins) كه نمونه بارزش "GA3" است .

3- "سيتوكينين ها" (cytokinins) يا بطور خلاصه "كينين ها" با علامت اختصاري "CK" .

4- "آبسيسيك اسيد" يا "آبسيزيك اسيد" (Abscisic acid) با علامت اختصاري "ABA" .

5- "اتيلين" (Ethylene) با علامت اختصاري "ETH" .

--- دو هورمون شناخته شدة ديگر يعني "براسينوليد" (Brassinolide) كه يك "استروئيد" است و "تري اكونتانول" (Triacontanol) كه يك الكل است ، موجب تحريكات شديد رشد در گياهان مي گردند .

--- توليد طبيعي فيتوهورمون ها در گياهان غالباً كمتر از حد مطلوب است بطوريكه جهت انجام مطلوب يك عكس العمل خاص نياز به منابع خارج از گياهان مي باشد .

--- امروزه از مقادير بالاتر از حد مناسب هورمون اكسين بعنوان علف كش بهره مي گيرند .

--- فيتوهورمون ها در توليد عكس العمل در گياهان عمدتاً بطور تشديد كننده با هورمون هاي ديگر (synergism) عمل مي كنند .

--- وقتي يك تركيب بعنوان هورمون گياهي شناخته مي شود كه خواص مشخصي را دارا باشد از جمله :

الف- محل ساخته شدنش با محل تأثيرش در گياهان متفاوت باشد .

ب – در مقادير بسيار كم (مثلاً در غلظت ) باعث بروز عكس العمل در گياهان شود .

 

 

تاريخچه :

--- كشف سيتوكينين در سال 1955 ميلادي توسط "ميلر" و همكاران در آزمايشگاه "اسكوگ و استرونگ" در دانشگاه "ويسكانسن" وقوع يافت . آنها توانستند ماده اي با فرمول "C10H9N5O" را از DNA  اسپرم "شاه ماهي" جداسازي كنند و "كينين" نامگذاري نمايند . بررسي ها نشان دادند كه اين ماده بنحو بسيار مؤثري در پيشبرد مراحل ميتوز و تحريك تقسيمات سلولي كالوس (پينه) گياه تنباكو در شرايط كشت بافت مؤثر است .

--- اين عقيده كه مواد مخصوصي جهت تقسيمات سلولي گياهان لازم است به دوران فعاليت دانشمند فيزيولوژيست گياهي بنام "ويسز" در سال 1892 ميلادي بر مي گردد كه اينگونه عقيده داشت :

"براي تحريك و انجام تقسيمات سلولي به برخي فاكتورهاي دروني گياهان نياز مي باشد ."

--- بعدها "هابرلندت" در سال "1913" ميلادي گزارش نمود كه افزودن بافت آوند آبكشي موجب تقسيمات سلولي در پارانشيم بافت غدّه سيب زميني مي گردد . بدينگونه با توسعه تحقيقات "هابرلندت" ، اسكوگ و سايرين در سال 1954 ميلادي آشكار شد كه وجود مقداري از بافت انتهايي (رأسي) آوند مغز ساقه تنباكو در شرايطي كه عاري از ساير مواد رشد بود ، باعث بروز تقسيمات سلولي در محيط كشت شده است . اينگونه مشاهدات در آن زمان مبين حضور موادي ناشناخته در بافت هاي گياهي بودند كه باعث تحريك فرآيند تقسيمات سلولي مي گرديدند .

--- بطور كلي از آزمايشات متعدد كه در زمينه كشت بافت انجام شد ، چنين نتيجه گرفته شد كه وقتي بعضي از تركيبات مواد طبيعي مثل : شير نارگيل ، آلبومين ذرت و عصارة مخمر آبجو به محيط كشت اضافه مي گردند ، نتيجتاً رشد و نمو به مراتب از زمانيكه اكسين به تنهايي به محيط كشت اضافه مي شود ، بنحو بهتري صورت مي گيرد .

--- "اسكوك" و همكارانش در سال 1950 ميلادي تلاش كردند كه ماده فعال موجود در شيرنارگيل (عصاره حاصل از 19 عدد ميوه نارگيل) را با آزمايش بر روي توده سلولي حاصل از ريشه هويج يا مغز ساقه تنباكو بدست آورند ولي موفق نشدند بنابراين درصدد برآمدند كه عامل فعال تقسيمات سلولي را در مخمرآبجو بيابند و  اين عامل را بطور خالص بدست آورند لذا با توجّه به خصوسيات اين عامل كه با الكل 95 درجه استخراج مي شود و با نمك نقره در محيط طبيعي رسوب مي كند و طول موج ماوراء بنفش را (mu 268( را جذب مي نمايد ، به ماده ديگري با همين مشخصات بنام "پورين" برخوردند و چون اين ماده به تنهايي فعاليتي نداشت ، از اسيد نوكلئيك استفاده نمودند تا اينكه سرانجام عامل فعال را در "اسيد دزوكسي ريبو نوكلئيك" ناخالص در سال 1955 ميلادي بنام "كينتين" (kinetine) يا "سينتين" (cinetine) شناختند . اين ماده بطوريكه گفته مي شود سبب تكثير شديد مغز ساقه تنباكو مي گردد .

--- "كينتين" از DNA تازه بدست نمي آيد و بايد آنرا با قرار دادن در اتوكلاو با شرايط PH 4-3 بدست آورد .

مشخص شده است ، "سيتوكينين ها" كه از مشتقات آدنين هستند ، فعاليتي بيش از "كينتين" دارند . در فرمول اين مواد حضور بخشي با "6-آمينو پورين" ضروري مي باشد . بطور كلي تركيباتي كه از مشتقات آدنين هستند و فعاليتي بيش از كينتين دارند ، بنام "فيتوكينين" (phytokinine) يا "سيتوكينين" خوانده مي شوند .

 

سيتوكينين هاي طبيعي :

--- اولين تجزيه جداسازي سيتوكينين هاي طبيعي در سال 1963 ميلادي توسط "لتام" كه بر روي تقسيمات سلولي ميوه ها در نيوزيلند مطالعه مي نمود و "ميلر" از دانشگاه "اينديانا" گزارش شده اند . "لتام" اولين سيتوكينين طبيعي كشف شده را در سمپوزيوم   سال 1963 ميلادي بنام "زآتين" (zeatine) نامگذاري كرد زيرا اين ماده را از دانه هاي نارس ذرت بدست آورده بود .

"زآتين" با فرمول شيميايي "4-هيدروكسي 3-متيل 2-بوتنيل آدنين" بسيار فعال تر از "كينتين" مي باشد .

اين ماده با غلظت 1/0 ميليگرم در ليتر باعث تحريك تقسيمات سلولي مي شود درحاليكه "كينتين" با غلظت بيشتر يعني 1 ميليگرم در ليتر مؤثر است .

اين ماده بعداً توسط "ميلر" در سال 1965 ميلادي از هسته هاي سلولي (كاريوپي) گندم حاصل آمد .

همچنين "لتام" در سال 1964 ميلادي موفق گرديد تا ماده فعالي را كه از مشتقات آدنين است از هلوهاي جوان استخراج نمايد .

--- سيتوكينين ها براي تقسيمات سلولي گياهان لازم هستند بطوريكه فعاليت زيادي را در مرحله "شكل پذيري" يا "مورفوژنز" گياهان از طريق تنظيم و هماهنگ معمول مي دارند .

كينين ها در طبيعت عمدتاً به يون هاي قند و فسفات متصلند (لئوپولد-1975).

--- تاكنون 8 ماده گوناگون مشابه كينتين از عصاره دانه هاي نارس ذرت بدست آمده اند كه "زآتين" از نظر بيولوژيكي فعالتر از سايرين بوده است (وارينگ -1975).

بخش شيميايي مشترك در كليه كينين هاي طبيعي و مصنوعي داراي پايه "پيوريني" مي باشند .

 

--- معروف ترين كينين هاي طبيعي و مصنوعي به قرار زير مي باشند :

الف) انواع طبيعي :

* - زآتين

** - آدنين

*** - پورين

ب ) انواع مصنوعي يا سنتزي :

* - كينتين (فورفوريل آمينو پورين)

** - "BA" (6- بنزيل آمينو پورين)

*** - "PBA" [6-(بنزيل)-9-(2-تتراهيدروپيرانيل) 9- اچ پورين]

 

--- انواع مختلف سيتوكينين هاي شناخته شده بشرح زير هستند :

كينتين ، بنزيل آدنين ، زآتين ، ايزوپنتيل آدنين (2ip) ، سيس ريبوزيل زآتين ، -ms ريبوزيل زآتين ، دي هيدرو زآتين ، ايزوپنتيل آدنوزين (2ipA) ، ms- ايزوپنتيل آدنوزين (ms-2ipA) ، Ade-co-thr ، اورتو كلرو فنيل اورئيدوپورين ، Ade-co-thr .

تمامي سيتوكينين هاي فوق در نوع هسته پوريني با همديگر مشابهند و تفاوت آنها تنها در جانشيني هاي است كه در محل هاي : N9 ، C2 صورت مي گيرند .

 

تأثير سيتوكينين ها در نمو گياهان (تأثيرات فيزيولوژيكي سيتوكينين ها) :

--- سيتوكينين ها همانند اُكسين و جيبرلين در پديده هاي مختلف دروني گياهان دخالت دارند ، بدون اينكه بتوان ارتباط بين اثرات گوناگون آنرا روشن ساخت . اين اثرات را مي توان بشرح زير مورد بررسي قرار داد :

 

الف) تأثير سيتوكينين ها بر ياخته ها :

* - سيتوكينين ها تقسيمات سلولي (cell division) را در حضور اُكسين تحريك مي كنند كه البته اين مورد يكي از اثرات بارز سيتوكينين ها مي باشد .

** - سيتوكينين ها به طريقي متفاوت از اُكسين بر رشد ياخته ها مؤثرند . آنها همچنين ساختن بعضي از مواد پروتئيني را تحريك مي كند .

 

ب ) تأثير سيتوكينين ها بر قسمت هاي مختلف گياه :

* - سيتوكينين ها موجب نمو جوانه ها مي شوند و اثر بازدارندگي ناشي از غالبيت انتهايي را بر طرف مي سازند و همچنين پيدايش و نمو ريشه ها را محدود مي كنند .

** - سيتوكينين ها خواب بسياري از دانه ها را مي شكنند آنچنانكه مي تواند جايگزين نور قرمز گردند و خواب بذور گياهاني نظير : كاهو ، توتون و شبدر را بشكنند و دورمانسي جوانه گياهاني چون : انگور و عدسك آبي (Lemna minor) را بر طرف نمايند و در نهايت باعث تسريع جوانه زني آنان گردند .

*** - سيتوكينين ها در برخي گياهان كه در شرايط دوره نوري نامساعد قرار دارند ، باعث پيدايش جوانه هاي گل مي شوند .

**** - سيتوكينين ها مرحله پيري (senescence) يا پژمردگي برگ ها را به تعويق مي اندازند .

از بين اثرات چندگانه سيتوكينين ها تأثيرشان بر رشد ياخته اي و اندام زائي (تشكيل جوانه ها) مهمترند .

 

پ ) تأثير سيتوكينين ها بر رشد ياخته اي :

 --- وجود سيتوكينين ها احتمالاً براي تقسيم كليه ياخته هاي گياهي الزامي است امّا چنين نيازي به علت فراواني سيتوكينين هاي موجود با منشأ دروني در اغلب بافت هاي گياهي را نمي توان بطور كامل و يا حداقل بسادگي روشن ساخت . بطور مثال بافت هاي حاصل از لايه زاينده بجز مواردي نظير گياه كلم را مي توان بدون افزودن سيتوكينين ها و فقط بشرط اضافه كردن اُكسين به روش "Gautheret" كشت نمود .

در مقابل ؛ كشت گياهان تك لپه اي ، بازدانگان و نهانزادان آوندي در حضور شيره نارگيل يا كينتين امكان پذير است درصورتيكه بافت هاي توموري (Tumoraux) از جمله هيبريدهاي گياه توتون نيازمند افزودن اُكسين و سيتوكينين نيستند زيرا توانايي ساخت اين دو هورمون را دارند .

--- تأثير سيتوكينين ها بر تقسيمات سلولي "تك ياختگان" (protozoaire) نظير : "پارامسي" و باكتري "اشرشياكولي" نيز به اثبات رسيده است .

 

--- ظاهراً تأثير سيتوكينين ها بر تقسيمات ياخته اي در دو مرحله بشرح زير صورت مي پذيرد :

@ - مرحله دو برابر شدن كروموزوم ها :

در اين مورد بررسي هاي متعددي صورت پذيرفته است و نشان مي دهند كه سيتوكينين ها بطور قابل توجهي بر ميزان DNA مي افزايند .

@@ - مرحله تقسيم سيتوپلاسم يعني تبديل يك ياخته به دو سلول :

با وجودي كه كشت ياخته ها در محيط فاقد سيتوكينين ها و در حضور اُكسين ها به مضاعف شدن كروموزوم ها منجر مي شود و حتي اين روند تا مرحله ايجاد دو هسته (dicaryons) پيش مي رود امّا تشكيل ديوارة عرضي ياخته ها در محيط كشت تنها در حضور سيتوكينين ها امكان پذير مي باشد .  

--- سيتوكينين ها همچنين مي توانند بر افزايش اندازه ياخته ها اثر بگذارند كه البته اين عمل بايد توسط اُكسين ها انجام گيرد وليكن مشاهده مي شود در مواردي كه اُكسين ها بر برخي از ياخته ها نظير سلول هاي حاصل از برگ هاي بالغ بي تأثير هستند آنگاه سيتوكينين ها براي چنين اعمالي مؤثر واقع مي گردند .

--- سيتوكينين ها بر رشد طولي ريشه ها و ساقه ها تأثير بازدارندگي دارند امّا رشد عرضي آنها را مساعدت مي كنند . رشد عرضي در اين اندام ها نظير ريشه هاي ذخيره اي تربچه بدون وقوع رشد طولي و از طريق ضخيم شدن آنها صورت مي گيرد .

--- سيتوكينين ها ساختن پروتئين ها را ميسّر مي سازند . اين مواد بخش كامل كنندة "RNA ناقل" (t-RNA) هستند و "RNA ناقل" مسئول قرار دادن آمينواسيدها در زنجيره پروتيدي است . شايد اثرات متفاوت سيتوكينين ها در كنترل بيوسنتز پروتئين ها و در نتيجه ساخت آنزيم هايي كه در حيات ياخته ها دخالت مي نمايند ، به دليل وجود سيتوكينين ها در ساختمان "t-RNA" باشد .

--- سيتوكينين ها قادر هستند چيرگي يا غالبيت انتهايي حاصل از جوانه زني انتهايي جوانه هاي جانبي را بر طرف نمايند كه چنين غالبيتي همواره بطور مستقيم يا غير مستقيم توسط اُكسين بر جوانه هاي انتهايي اعمال مي گردد .

همچنين بنظر مي رسد كه سيتوكينين ها گاهي مكمل اُكسين ها در پديدة رشد و گاهي در تضاد با آن در تمايزيابي جوانه هاي ساقه ها و ريشه ها مي باشند . بديهي است كه تعادل موجود بين اين دو هورمون از عوامل تعيين كننده رشد و نمو است ، حتي اگر از نحوه عمل و مكانيزم اعمال شده توسط آنها مطلع نباشيم .

بنابراين مي توان گفت كه كينتين در غلظت هاي  و  سبب تحريك نمو ريشه ها و در غلظت هاي  و  موجب تحريك نمو ساقه هايي نظير ساقه آفتانگردان مي گردد ولي غلظت هاي بيشتر كينتين نظير  در نمو ساقه ها تأثير متضاد دارند و از نمو آن ها جلوگيري مي كنند .

--- آن طور كه آشكار است ، جوانه هاي جانبي از داشتن كينتين فقيرند و علت آن عكس العمل مثبتي است كه جوانه هاي جانبي با افزايش كينتين خارجي از خودشان نشان مي دهند . كاربرد كينتين بر روي قلمه هاي ساقه شديدتر از جيبرلين از تشكيل مولدهاي ريشه جلوگيري مي كند .

زمانيكه زآتين از انواع سيتوكينين ها را با كمك خمير لانولين در محل دمبرگ هاي گياه توتون (Nicotiana glauca) در دسترس جوانه جانبي قرار گرفت ، موجب آزاد شدن آن از غالبيت جوانه انتهايي شد بطوريكه رشدش پس از 34 روز از رشد ساقه اصلي فراتر رفت .

 

ت ) تأثير سيتوكينين ها بر تشكيل جوانه ها و اندام زايي :

--- "اسكوك" و همكاران در سال 1953 ميلادي با كاشتن قسمت هايي از ساقه گياه توتون نشان دادند كه كه هورمون اُكسين (IAA) با غلظتي معادل  × 5 گرم در ميلي ليتر بر تشكيل جوانه ها اثر بازدارندگي دارد ولي اضافه نمودن آدنين از انواع سيتوكينين ها با غلظت نسبتاً زياد  × 5/5 گرم در ميلي ليتر به محيط كشت موجب پيدايش جوانه ها مي گردد .

مشابه چنين آزمايشاتي توسط "ميلر" در سال 1957 ميلادي بر روي مغز توتون با استفاده از كينتين انجام گرفت و نشانداد كه اندام زائي گياه هنگامي به صورت طبيعي بوقوع مي پيوندد كه بين اٌكسين و سيتوكينين تعادلي برقرار باشد. در بررسي ها مشخص شد كه مصرف  × 2 گرم در ميلي ليتر اُكسين و  × 2 گرم در ميلي ليتر كينتين باعث ايجاد ريشه زايي در كالوس مي شوند امّا جوانه اي توليد نمي كنند . در مقابل اگر غلظت كينتين را نسبت به اُكسين بالا ببرند آنگاه جوانه ها بوجود مي آيند ولي ريشه اي ظاهر نمي گردد . بدين ترتيب بين اُكسين بعنوان هورمون ريشه زا و سيتوكينين بعنوان هورمون ساقه زايي يعني تشكيل دهنده جوانة شاخه ها نوعي تضاد (antagonism) مشاهده مي گردد . در اين رقابت كينتين بسيار فعال تر از آدنين مي باشد زيرا حداكثر ساقه زايي با غلظت  گرم در ليتر كينتين در برابر  × 3 گرم در ميلي ليتر اُكسين حاصل مي گردد يعني به نسبت 35 به 1 بين دو ماده مذبور درحاليكه در مورد آدنين اين نسبت 1500 به 1 مي باشد .

--- در گياهك هاي بادام زميني كه از نمونه هاي بافت در محيط كشت داراي NAA  و يا كينين به غلظت 5/0 قسمت در ميليون حاصل شده اند ، مقدار انحناي 180 درجه اي ديده مي شود و رشد افقي غلاف نسبت به زمين فقط زماني رُخ مي دهد كه هر دو هورمون مذكور در محيط كشت موجود باشند .

 

مطالعه اثرات سيتوكينين ها :

--- گرچه براي تشخيص و تعيين مقدار سيتوكينين ها شيوه هاي بيولوژيكي مختلفي وجود دارند ولي استفاده از آزمون هايي كه براساس تعيين رشد قطعات مجزا در كشت بافت هاي گياهي صورت مي گيرند ، معتبرتر بنظر مي رسند . بعلت مشكل بودن تجزيه شيميايي سيتوكينين ها كه در مقادير بسيار كمي وجود دارند ، تجزيه كمّي آنها تا اين اواخر محدود به روش هاي بيولوژيك بوده اند وليكن اينك كروماتوگرافي گازي مي تواند در جداسازي كينين ها مؤثر واقع گردند .

--- انتخاب بافت گياهي جهت مطالعه سيتوكينين ها برحسب نوع سيتوكينين كه مورد بررسي قرار مي گيرد ، تغيير مي يابد . بعنوان مثال آزمون توتون براي تعيين تراكم زآتين بكار مي رود ، در منطقه كوچكي از تراكم كه بين M  و M  قرار دارد ، خطي است ولي مي تواند تراكم كمتر از M  را نيز معرفي نمايد .

آزمون لوبيا چيني يا لوبيا روغني نيز تقريباً همينقدر حساس است ولي نسبت به دامنه وسيع تري از تراكم ها ، خطي يا نسبتاً خطي است . آزمون لوبيا روغني يا سوژا براي جداكردن فعاليت هاي سيتوكينيني تركيبات شيميايي مختلف بهتر است وليكن آزمون توتون براي تخمين مقادير محدود فعاليت سيتوكينيني كه در بافت ها وجود دارند ، مناسب تر مي باشد .

--- "لتام" در سال 1967 ميلادي 5 آزمون مختلف از جمله دو آزمون فوق الذكر را مورد استفاده قرار داد و نتيجه گرفت كه آزمون هويج با مختصر تغييري ظاهراً به اين علت كه بافت حاصل از ريشه اين گياه بافت استاندارد شده تري مي باشد ، بر ساير آزمون ها ترجيح دارد . تمام آزمون هاي بيولوژيكي كه با استفاده از قطعات جدا شده انجام مي گيرند ، داراي يك اِشكال مشترك هستند و آن اينكه طولاني بودن دورة رشد از فعاليت اينگونه مواد  كه ناپايدار هستند ، مي كاهند .

--- آزمون "فيوناريا" (Funaria) كه در آن از تشكيل جوانه بر روي پروتونما براي تعيين فعاليت سيتوكينين استفاده مي شود ، اين مشكل را بر طرف مي سازد . آزمون مذكور در سال 1962 ميلادي توسط "زوي كاسكا" معرفي و سپس متداول شد .

با تغيير آزمون توتون و اندازه گيري سرعت رشد بجاي محصول انتهايي بافت مي توان فعاليت سينتيك تركيبات اكسين را نيز تعيين نمود .

 

اثر تراكم هاي مختلف كينتين بر رشد لوبياي روغني و توتون :

--- بافت ها به مدت 21 روز در شرايط ايده آل و در محيط حاوي IAA قرار داده مي شوند سپس با استفاده از روش كروماتوگرافي گازي كه غالباً براي جداسازي و سنجش مشتقات پورين استفاده مي گردد ، مقدار كم سيتوكينين را اندازه گيري مي كنند . با اين وسيله بازهاي مختلفي كه بطور آزاد و يا بصورت "ريبونوكلئوزيد" در يك مخلوط وجود دارند ، از يكديگر جدا مي گردند كه در اين حالت استفاده از روش اسپكترومتري جرمي مي تواند روش مذكور را براي شناسايي و تعيين فعاليت سيتوكينيني در مقادير كمي از بافت تكميل نمايد . با اين وجود براي تشخيص و اندازه گيري فعاليت انواع شناخته نشده سيتوكينين بايد هميشه از آزمون هاي بيولوژيكي حساس استفاده شود .

 

اثرات متقابل سيتوكينين با ساير هورمون ها :

--- همواره بين سيتوكينين و اكسين اثرات متقابلي وجود دارد بطوريكه از اكسين بعنوان هورمون ريشه زا و كينتين بعنوان هورمون مولد ساقه و شاخه بنوعي اثرات متضاد مشاهده مي شود . سيتوكينين ها قادرند غالبيت انتهايي را كه توسط اكسين بطور مستقيم و يا غير مستقيم در جوانه انتهايي ايجاد مي شود را از بين ببرند . همچنين بنظر مي رسد كه سيتوكينين ها گاهي مكمل اثر اكسين ها در پديده رشد و گاهي در تضاد با آن در تمايزيابي رشد و شاخه زايي هستند و در هر صورت وجود تعادل بين اين دو هورمون از عوامل تعيين كننده رشد در گياهان مي باشد.

--- تجربيات انجام شده (كان – 1968) بر روي بيدارشدن دانه در يكي از واريته هاي كاهو نشانداد كه اسيد آبسيزيك در حضور يك عامل محرّك مثلاً نور كه جهت رويش دانه مذكور لازم است ، داراي اثرات بازدارندگي مي باشد . در چنين حالتي جيبرلين مي تواند جانشين اثرات فيزيولوژيكي نور شود ولي عمل آن توسط آبسيزيك خنثي مي گردد . با اين وجود اثرات آبسيزيك با افزايش تراكم جيبرلين از بين نمي رود و تنها با اضافه نمودن كينتين كه به تنهايي غير فعال است ، خنثي مي شود . اين مسئله نشان مي دهد كه جيبرلين و اسيد آبسيزيك بر سيستم هاي مختلفي عمل مي كنند  . همچنانكه اضافه كردن كينتين مانع عمل بازدارندگي اسيد آبسيزيك مي شود ، جيبرلين نيز باعث رويش دانه ها مي گردد .

--- روند كاهش مقدار كلروفيل در كلروپلاست برگ ها كه نشانه پيشرفت پيري است ، تحت تأثير اسيد آبسيزيك و سيتوكينين تغيير مي نمايد . آزمايشات انجام شده نشان مي دهند كه اسيد آبسيزيك چنين كاهشي را تشديد وليكن كينتين و يون هاي پتاسيم چنين كاهشي را تعديل مي نمايند .

--- بررسي هاي بعدي (Trewavas-1971) نشانداد كه اسيد آبسيزيك باعث تجزيه پروتئين ها مي شود وليكن "بنزيل آدنين" مانع تجزيه پروتئين ها مي گردد .

همچنين مطالعاتي (Bitner-1972) بر روي تأثيرات متقابل كينتين و اسيد آبسيزيك در برگ هاي در حال پيري گياه ترشك (Rumex) انجام شد و مشاهده گرديد كه اسيد آبسيزيك تجزيه كينتين و تشكيل آدنين در آنرا به تأخير انداخت و در نتيجه اسيد آبسيزيك باعث صرفه جوئي در مصرف سيتوكينين مي شود .

برخي پژوهندگان (Back-1972) عقيده دارند كه كينتين ها موجب توليد موادي با اثرات بازدارندگي (turn over) سريع مي گردند لذا تأثيرات سيتوكينين در به تأخير انداختن پيري از متابوليسم چنين ماده اي ناشي مي شود .

--- انباشته شدن نسبي سيتوكينين كه تحت اثر اسيد آبسيزيك حاصل مي شود ، تأثيرات متقابل در انباشتگي را كه نتيجه آن شديدشدن پيشرفت پيري است ، را نشان مي دهد . آنزيمي كه در برگ گياهان موجب تجزيه كينتين مي شود و آنرا به آدنين تبديل مي سازد ، احتمالاً همان آنزيمي است كه بوسيله "Hall-1973" معرفي شد و تبديل زآتين به آدنين را كاتاليز مي نمايد . ايشان مشاهده كردند كه اين آنزيم در آندوسپرم ذرت طي مراحل اوليه رشد دانه ها بالا است و فعاليتش به موازات فعاليت سيتوكينين در بافت تغيير مي يابد .

"Back-1971" نيز اظهار نمود كه تغييرات فصلي سيتوكينين يا جيبرلين در به تأخير انداختن پيري در برگ هاي جداشده نشانگر توانايي اسيد آبسيزيك آندوژن در اين اندام ها مي باشند .

 

چگونگي اثرات هورمون ها در رشد و نمو :

--- بافت كالوس رشديافته در محيط "كازئين هيدروليزات" با مقادير مختلفي از IAA و كينتين ظهور مي يابد وليكن در محيط فاقد IAA هيچگونه رشدي بوقوع نمي پيوندند . درحاليكه افزايش غلظت IAA  به نمو ريشه ها منجر مي گردند ، با افزايش كينتين ساقه ها نيز نمو مي يابند . مشخص شده است كه شكل گيري كالوس تنها در غلظت هاي بالايي از IAA و كينتين صورت مي پذيرد .

  «جدول1) اعمال فيتوهورمون ها در رشد و نمو گياهان »

فرآيند گياه

اكسين

جيبرلين

سيتوكينين

آبسيزيك اسيد

اتيلين

تقسيم سلولي

 

*

*

 

 

از دست دادن ديواره سلولي

*

 

 

 

 

بزرگ شدن سلول

*

*

*

 

 

ريشه دهي

*

 

*

 

 

تشكيل كالوس

*

 

*

 

 

تشكيل آوندهاي چوبي

*

 

*

 

 

افزايش تنفس و جذب پتاسيم

 

 

 

 

 

ساخت RNA و پروتئين

*

*

*

 

 

طويل شدن ساقه

*

*

 

 

 

رشد جوانه جانبي

*

 

*

*

*

آزادسازي آلفا آميلاز

 

*

 

 

*

خواب

 

*

*

*

*

جواني

*

*

 

 

 

سرعت رشد

*

*

*

*

 

گلدهي

*

*

*

*

*

تعيين جنس

*

*

*

 

*

تشكيل ميوه

*

*

*

 

*

رسيدن ميوه

*

*

*

 

*

غده بندي

*

*

*

*

*

افتادن برگ ها

*

*

*

*

*

ريشه دهي

*

*

*

 

*

پيري

*

*

*

*

*

جوانه زني

 

*

*

 

*

    

 

روابط بين ساختمان شيميايي و فعاليت بيولوژيكي :

--- سنتز و مطالعه تركيباتي كه داراي فعاليت سيتوكينين هستند ، با كشف كينتين آغاز شد و تا امروز ادامه دارد بطوريكه در فاصله زماني مطالعات مربوط به ساختمان مولكولي و فعاليت سيتوكينين در حدود يكصد سيتوكينين جديد سنتز گرديده اند .

--- شرايط لازم براي اينكه يك سيتوكينين از نظر ساختماني فعال شناخته شود شامل :

الف- وجود يك مولكول آدنين  

ب- يك حلقه پورين كامل  

پ - يك جانشيني در N6 با اندازه متوسط مي باشد .

 بسياري از خواص مولكول ها در فعاليتشان تأثير مي گذارند . البته "دي فنيل" و مشتقاتش ظاهراً از اين قاعده پيروي نمي نمايند .

--- برخي از مواد نظير "6-benzyl amino-8-azapurine" ، "8-azakietin" و "6-(3-methyl2-butenyl amine)-8-azapurine" كه فاقد هسته پوريني هستند ، فعاليت سيتوكينيني كمتري دارند و چنين فعاليتي در آنها از 10 درصد مواد هم ارزشان تجاوز نمي كند .

در زآتين (zeatin يا 2ip) تعويض اتم هاي C و N در موقعيت هاي 7 و 8 باعث بوجود آمدن "6-(3-methyl-2-butenyl-amino)-7-oloaza-8-azapurine) مي شود كه صد بار كمتر از تركيب اصلي خود در آزمون توتون فعاليت نشان مي دهد .  

--- قرارگرفتن يك اتم كربن در "ريبوزيل زآتين" بجاي N9 باعث تشكيل يكي از مشتقات ماده مذكور مي گردد كه داراي فعاليت سيتوكينيني كمتري مي باشد . همچنين قرار گرفتن S يا O بجاي N در موقعيت N6 آدنين منجر به كم شدن 90 درصدي فعاليت با آزمون توتون مي گردد .

--- بطور خلاصه وجود يك هسته كامل آدنين براي شديد بودن فعاليت سيتوكينين ها در افزايش رشد لازم است . قرار گرفتن يك اتم بجاي اتم ديگر برحسب موقعيتش باعث كم شدن و يا حتي از بين رفتن كامل فعاليت آن مي شود . برخي سيستم هاي حلقوي ديگر نيز فعاليت سيتوكينيني از خود نشان مي دهند .

 

موارد استفاده كينتين ها در كشاورزي :

--- موارد استفاده بالقوه زيادي براي كاربرد كينتين ها در كشاورزي از اواخر قرن بيستم (ويور-1972) پيشنهاد شد كه از آن جمله جهت افزايش تشكيل ميوه ها در انگور و اصلاح اندازه و شكل سيب رقم دليشز بودند . در خاك هايي با درجه حرارت بالا (25 درجه سانتيگراد) بذور كاهو ممكن است دچار خواب ثانويه شوند ولي چنانچه اين بذور با كينتين آغشته گردند ، جوانه زني آنها افزايش مي يابند كه متأثر از "بنزيل آدنين" (BA) است .

--- كشف سيتوكينين يقيناً بُعد جديدي را در اصلاح نباتات ايجاد كرد . تكثير هاپلوئيد از دانه گرده ، ازدياد گياهان ديپلوئيد از سلول هاي غير جنسي (سوماتيك) ، توليد جنين از تخمك هاي لقاح يافته و ايجاد گياهاني از بافت هاي مجزا شده از جنبه هاي جديدي هستند كه مسير مطالعه و اصلاح عملي نباتات را كه قبلاً غير قابل دسترسي بودن ، مهيّا ساخته اند. از آن جمله يافته هايي هستند كه با تغيير غلظت كينين در محيط كشت بعضي مراحل بحراني سيكل رشد راي قسمتي از يك بافت مي تواند تغييرات قابل انتقال و غير هسته اي را تحريك كند . ژنوتيپ هاي سيب زميني تازه اي با استفاده از اين تكنيك بدست آمده اند كه افزايش معني داري را در محصول دهي ضمن شرايط مزرعه اي توليد نموده اند (شفرد-1980).

 

متابوليسم كينين ها :

--- بنظر مي رسد كه كينين هاي طبيعي از اتصال يك زنجيرة 5 كربني با يك مولكول آدنين درست شده اند . اعتقاد بر اين است كه زنجير 5 كربنه از "ايزوپرون" كه واحد اساسي در ساختمان GA ، گزانتوفيل ، كلروفيل و اسيد آبسيزيك است ، مشتق شده است .

اطلاعات و شواهد نشان مي دهند كه كينين ها در بافت برگ و جوانه حضور دارند . محرز گرديده است كه كينين هاي توليد شده در ريشه ، در سرتاسر گياه بوسيله جريان تعرق منتقل مي شوند (وارنيگ-1977).

جوانه ها همواره منابع ذخيره قوي تري نسبت به برگ ها براي كنترل كينين ها هستند (فيليپس-1965).

 

انتقال كينين ها :

--- از نتيجه مطالعات انجام يافته در اين زمينه چنين بنظر مي رسد كه جهت حركت كينتين به سمت ريشه بيشتر از ساقه ها نمي باشد . ضمناً در غلظت هاي زياد اكسين مقدار كينيني كه نقل مكان مي يابد ، افزوده مي شود (ديسون-1967).

البته نظريات مختلفي در مورد حركت سيتوكينين در داخل گياه وجود دارد امّا مي دانيم كه اولين نتيجه حركت سيتوكينين ها در داخل برگ و ساقه تأثيري است كه روي جوانه هاي گياه مي گذارد و دوره خواب آنان را از بين مي برد (ويكسون-1958).

 

--- برخي آزمايشات نشان مي دهند كه :

الف) هورمون سيتوكينين ممكن است بصورت خيلي ثابتي در گياه بماند .

ب ) سيتوكينين در مايع موجود در آوند چوبي آزادانه از ريشه ها به طرف قسمت هاي هوايي گياه حركت مي كند .        

پ ) حركت سيتوكينين از جمله "بنزيل آدنين" از ميان رگبرگ هاي گياه همانند مكانيسم حركت اكسين بصورت قطبي صورت مي گيرد .

--- ثبات سيتوكينين ها در داخل برگ ها موضوع مطالعاتي متعددي قرار گرفته است و ضمن آنها نشان داده شد كه سيتوكينين توليدي در ميوه ها بصورت بارزي متحرك نمي باشد لذا ممكن است بصورت متمركز عمل نمايد . بنابراين كنترل و تنظيم قسمت هاي هوايي گياه به نسبت هاي موجود از سيتوكينين و جيبرلين انتقال يافته به قسمت هاي هوايي گياه ارتباط مي يابد .  

 

حضور سيتوكينين ها در "t-RNA" :

--- امروزه دانشمندان توانسته اند سيتوكينين ها را در "t-RNA" بسياري از موجودات زنده بيابند .

 «جدول2) برخي موجودات زنده اي كه سيتوكينين در "t-RNA" آنها يافت شده اند :»

 

ميكروارگانيزم ها

گياهان

جانوران

كورين باكتريوم فاسيانس

گياهك هاي ذرت

كبد گاو

مخمر

دانه هاي نارس ذرت

كبد موش

اشرشياكولي

نخودهاي يخزده

كبد گوسفند

استافيلوكوكوس اپيدرميديس

دانه هاي جوانه زني گندم

جنين مرغ

استافيلوكوكوس اورئوس

گياه توتون

كبد انسان

باسيلوس سرئوس

 

تومور كبد موش

باسيلوس سوبتيليس

 

مغز، كبد و عضله ميمون

ازتوباكتر وينلاديي

 

تومور"آسيت" موش

ميكروكوكوس روزئوس

 

 

ميكوپلاسما

 

 

تريكودرما ويريد

 

 

لاكتوباسيلوس اسيدوفيليس

 

 

 

--- برخي دانشمندان (Sachau-1966) توانسته اند "2ipA" را در ساختمان دو گونه از " " حاصل از مخمر آبجو تشخيص دهند .

همچنين برخي ديگر موفق شده اند (Hall-1966) ماده "2ipA" را در مواد حاصل از هيدروليز آنزيمي "t-RNA" مخمر و جگر گوساله بيابند .

آنها همچنين هر دو ماده "2ipA" و "ريبوزيل زآتين" را از مواد حاصل از هيدروليز "t-RNA" گياهان جدا ساخته اند . اين دو سيتوكينين به نسبت هاي مختلف در t-RNA اسفناج و نخود وجود دارند .

 t-RNA حاصل از دانه هاي نارس ذرت فقط محتوي "ريبوزيل زآتين" مي باشد .

 t-RNA گندم حاوي لااقل چهار سيتوكينين "2ipA" ، "زيبوزيل زآتين" و مشتقات اين دو سيتوكينين بوده اند .

 از نتايج مطالعاتي كه تاكنون بدست آمده است مي توان گفت كه "ريبوزيل زآتين" فراوان ترين سيتوكينين محسوب مي شود .

--- دانشمندان با شواهد قاطعي نشاندادند كه سيتوكينين ها نقش مهمّي در نسخه خواني و نسخه برداري مولكول هاي اسيدهاي هسته اي برعهده دارند .

 

منابع و مآخذ :

1- لاهوتي . م – اصول فيزيولو‍ي گياهي – 1370 – آستان قدس رضوي

2- كوچكي . ع ؛ غ . سرمدنيا – فيزيولو‍ي گياهان زراعي – جهاد دانشگاهي مشهد

3- طاهباز . ف – هورمون هاي گياهي و رشد گل – 1350 – دانشگاه تهران

4- مجتهدي . م و همكاران – زندگي گياه سبز – 1368 – دانشگاه تهران

5- عطري . م – ارگانوژ‍نز و مورفوژ‍نز گياهي – 1370 – جهاد دانشگاهي اروميه

6- ابراهيم زاده . ج – فيزيولو‍ژي گياهي 3 (تمايز در گياهان) – 1361 – دانشگاه تهران

7- لساني . ح و همكاران – فيزيولو‍‍ژيگياهي – دانشگاه تهران

8- Carl Leopold . A & et al – 1983 – Plant growth and development . Mcgraw . Hill Company

9- Raynoggle . G & et al – 1982 – Introduction plant physiology . Hall Of India Private Limited

10- Frank . B & et al – 1991 – Plant physiology – Wads Company Belmont California

 

 

بذر

بذر 

ابزارآلات کشاورزی

ابزار آلات کشاورزی