حمض الأبسيسيك (أبا): وظائفه وآثاره - مادة الاحياء - 2026

و حمض الأبسيسيك (ABA) هو واحد من الهرمونات الرئيسية في النباتات. يشارك هذا الجزيء في سلسلة من العمليات الفسيولوجية الأساسية ، مثل إنبات البذور وتحمل الإجهاد البيئي.

تاريخيا ، كان حمض الأبسيسيك مرتبطًا بعملية انفصال الأوراق والفواكه (ومن هنا اسمه). ومع ذلك ، من المقبول اليوم أن ABA لا تشارك مباشرة في هذه العملية. في الواقع ، تم تحدي العديد من الوظائف التقليدية المنسوبة إلى الهرمونات بواسطة التقنيات الحالية.

المصدر: بواسطة Charlesy (talkcontribs) ، من ويكيميديا ​​كومنز

في أنسجة النبات ، يؤدي نقص الماء إلى فقدان التكوينات النباتية. تحفز هذه الظاهرة تخليق ABA ، مما يؤدي إلى استجابات من النوع التكيفي ، مثل إغلاق الثغور وتعديل نمط تعبير الجينات.

تم عزل ABA أيضًا من الفطريات والبكتيريا وبعض الميتازوان - بما في ذلك البشر ، على الرغم من عدم تحديد وظيفة معينة للجزيء في هذه الأنساب.

منظور تاريخى

من الاكتشافات الأولى للمواد التي لديها القدرة على العمل كـ "هرمونات نباتية" ، بدأ الشك في أنه يجب أن يكون هناك جزيء مثبط للنمو.

في عام 1949 تم عزل هذا الجزيء. بفضل دراسة البراعم الخاملة ، كان من الممكن تحديد أنها تحتوي على كميات كبيرة من مادة يحتمل أن تكون مثبطة.

كان هذا مسؤولاً عن منع عمل الأكسين (هرمون نباتي معروف أساسًا بمشاركته في النمو) في نباتات نبات الشوفان.

نظرًا لخصائصها المثبطة ، كانت تسمى هذه المادة في البداية dormines. بعد ذلك ، حدد بعض الباحثين المواد القادرة على زيادة عملية الانفصال في الأوراق ، وكذلك في الفاكهة. تم تحديد أحد هذه المساكن كيميائيا وتسمى "الأبسيسين" - من خلال عملها أثناء الانسحاب.

تمكنت التحقيقات التالية من إثبات أن ما يسمى بـ dormines و abscisins كانت كيميائيًا نفس المادة ، وتم تغيير اسمها إلى "حمض الأبسيسيك".

مميزات

حمض الأبسيسيك ، والمختصر بـ ABA ، هو هرمون نباتي يشارك في سلسلة من التفاعلات الفسيولوجية ، مثل الاستجابات لفترات الإجهاد البيئي ، ونضج الجنين ، وانقسام الخلايا والاستطالة ، في إنبات البذور ، من بين أمور أخرى.

تم العثور على هذا الهرمون في جميع النباتات. يمكن العثور عليها أيضًا في بعض الأنواع المحددة جدًا من الفطريات والبكتيريا وبعض الميتازوان - من الكائنات المجوفة إلى البشر.

يتم تصنيعه داخل البلاستيدات النباتية. يحتوي هذا المسار الابتنائي كسابقه على جزيء يسمى isopentenyl pyrophosphate.

يتم الحصول عليها بشكل عام من الأجزاء السفلية من الثمار ، وتحديداً في المنطقة السفلية من المبيض. يزيد حمض الأبسيسيك في التركيز عندما يقترب سقوط الثمار.

إذا تم تطبيق حمض الأبسيسيك بشكل تجريبي على جزء من البراعم الخضرية ، فإن البراعم الورقية تصبح كاتافيلز ويصبح البرعم بنية شتوية.

الاستجابات الفسيولوجية للنباتات معقدة وتشارك في العديد من الهرمونات. على سبيل المثال ، يبدو أن giberillins و cytokinins لها تأثيرات متناقضة مع حمض الأبسيسيك.

بناء

من الناحية الهيكلية ، يحتوي جزيء حمض الأبسيسيك على 15 كربونًا وصيغته هي C ₁₅ H ₂₀ O ₄ ، حيث يكون للكربون 1 'نشاط بصري.

وهو حمض ضعيف مع pKa قريبة من 4.8. على الرغم من وجود العديد من الأيزومرات الكيميائية لهذا الجزيء ، فإن الشكل النشط هو S - (+) - ABA ، مع سلسلة جانبية 2- cis -4-trans. أظهر النموذج R نشاطًا في بعض الاختبارات فقط.

آلية العمل

تتميز ABA بوجود آلية عمل معقدة للغاية ، والتي لم يتم الكشف عنها بالكامل.

لم يكن من الممكن بعد تحديد مستقبل ABA - مثل تلك الموجودة في الهرمونات الأخرى ، مثل الأكسينات أو الجبرلين. ومع ذلك ، يبدو أن بعض بروتينات الغشاء متورطة في إشارات الهرمونات ، مثل GCR1 و RPK1 وغيرها.

علاوة على ذلك ، فإن عددًا كبيرًا من الرسل الثاني المشاركين في نقل إشارة الهرمون معروف.

أخيرًا ، تم تحديد العديد من مسارات الإشارات ، مثل مستقبلات PYR / PYL / RCAR و 2C phosphatases و SnRK2 kinases.

وظائف وتأثيرات على النباتات

تم ربط حمض الأبسيسيك بمجموعة واسعة من العمليات النباتية الأساسية. من بين وظائفها الرئيسية يمكن أن نذكر تطور وإنبات البذور.

وتشارك أيضًا في الاستجابة للظروف البيئية القاسية ، مثل البرد والجفاف والمناطق ذات التركيزات العالية من الملح. سنصف أدناه الأكثر صلة بالموضوع:

ضغط الماء

وقد تم التركيز على مشاركة هذا الهرمون في وجود الإجهاد المائي ، حيث أن زيادة الهرمون والتغير في نمط التعبير الجيني أمر ضروري في استجابة النبات.

عندما يؤثر الجفاف على النبات ، يمكن إثبات ذلك لأن الأوراق تبدأ في الذبول. في هذه المرحلة ، ينتقل حمض الأبسيسيك إلى الأوراق ويتراكم فيها ، مما يؤدي إلى إغلاق الثغور. هذه هياكل تشبه الصمامات تتوسط تبادل الغازات في النباتات.

يعمل حمض الأبسيسيك على الكالسيوم: جزيء قادر على العمل كمرسل ثان. يؤدي هذا إلى زيادة فتح قنوات أيونات البوتاسيوم الموجودة خارج الغشاء البلازمي للخلايا التي تتكون منها الثغور ، والتي تسمى الخلايا الحامية.

وبالتالي ، يحدث فقد كبير في الماء. تولد هذه الظاهرة التناضحية خسارة في انتفاخ النبات ، مما يجعلها تبدو ضعيفة ومترهلة. يقترح أن يعمل هذا النظام كإنذار إنذار لعملية الجفاف.

بالإضافة إلى إغلاق الفم ، تتضمن هذه العملية أيضًا سلسلة من الاستجابات التي تعيد تشكيل التعبير الجيني ، مما يؤثر على أكثر من 100 جين.

سبات البذور

سكون البذور هو ظاهرة تكيفية تسمح للنباتات بمقاومة الظروف البيئية غير المواتية ، سواء كانت الضوء أو الماء أو درجة الحرارة ، من بين أمور أخرى. من خلال عدم الإنبات في هذه المراحل ، يتم ضمان نمو النبات في الأوقات التي تكون فيها البيئة أكثر خيرًا.

يتطلب منع البذور من الإنبات في منتصف الخريف أو في منتصف الصيف (إذا حدث ذلك في هذا الوقت تكون فرص البقاء على قيد الحياة منخفضة جدًا) يتطلب آلية فسيولوجية معقدة.

تاريخيا ، كان يعتبر أن هذا الهرمون يلعب دورا حاسما في وقف الإنبات في الفترات الضارة بالنمو والتطور. لقد وجد أن مستويات حمض الأبسيسيك يمكن أن تزيد حتى 100 مرة أثناء عملية نضج البذور.

هذه المستويات العالية من هذا الهرمون النباتي تمنع عملية الإنبات ، وبالتالي تحفز تكوين مجموعة من البروتينات التي تساعد على مقاومة النقص الحاد في المياه.

إنبات البذور: إزالة حمض الأبسيسيك

لكي تنبت البذرة وتكمل دورة حياتها ، يجب إزالة حمض الأبسيسيك أو تعطيله. هناك عدة طرق لتحقيق هذا الغرض.

في الصحاري ، على سبيل المثال ، تتم إزالة حمض الأبسيسيك خلال فترات المطر. تحتاج البذور الأخرى إلى محفزات للضوء أو درجة الحرارة لتعطيل الهرمون.

حدث الإنبات مدفوع بالتوازن الهرموني بين حمض الأبسيسيك و giberillins (هرمون نباتي آخر معروف على نطاق واسع). وفقًا للمادة التي تسود في الخضار ، يحدث الإنبات أم لا.

أحداث الختان

يوجد اليوم دليل يدعم فكرة أن حمض الأبسيسيك لا يشارك في سكون البراعم ، والمفارقة كما قد تبدو ، ولا في غياب الأوراق - وهي العملية التي اشتق منها اسمه.

من المعروف حاليًا أن هذا الهرمون لا يتحكم بشكل مباشر في ظاهرة الانقطاع. يعكس الوجود العالي للحمض دوره في تعزيز الشيخوخة والاستجابة للإجهاد ، وهي الأحداث التي تسبق الانقطاع.

توقف النمو

يعمل حمض الأبسيسيك كمضاد (أي يؤدي الوظائف المعاكسة) لهرمونات النمو: الأكسينات ، والسيتينين ، والجيبيريلين ، والبراسينوسترويدات.

في كثير من الأحيان ، تتضمن هذه العلاقة العدائية علاقة متعددة بين حمض الأبسيسيك والهرمونات المختلفة. بهذه الطريقة ، يتم ترتيب النتيجة الفسيولوجية في النبات.

على الرغم من اعتبار هذا الهرمون مثبطًا للنمو ، إلا أنه لا يوجد دليل ملموس يمكنه دعم هذه الفرضية بشكل كامل.

من المعروف أن الأنسجة الشابة تقدم كميات كبيرة من الأحماض الأبسيسية والطفرات التي تعاني من نقص في هذا الهرمون هي أقزام: ويرجع ذلك أساسًا إلى قدرتها على تقليل التعرق وبسبب الإنتاج المفرط للإيثيلين.

الأنماط القلبية

لقد تم تحديد أن هناك تقلبات يومية في كمية حمض الأبسيسيك في النباتات. لهذا السبب ، يُفترض أن الهرمون يمكن أن يعمل كجزيء إشارة ، مما يسمح للنبات بتوقع التقلبات في الضوء ودرجة الحرارة وكمية الماء.

الاستخدامات المحتملة

كما ذكرنا ، يرتبط مسار تخليق حمض الأبسيسيك بشدة بالإجهاد المائي.

لهذا السبب ، يشكل هذا المسار والدائرة بأكملها المشاركة في تنظيم التعبير الجيني والإنزيمات التي تشارك في هذه التفاعلات هدفًا محتملاً لتوليد ، من خلال الهندسة الوراثية ، متغيرات تتسامح بنجاح مع تركيزات عالية من الملح وفترات من شح الماء.

المراجع

1. كامبل ، NA (2001). علم الأحياء: المفاهيم والعلاقات. تعليم بيرسون.
2. فينكلستين ، ر. (2013). تخليق حمض الأبسيسيك والاستجابة له. كتاب Arabidopsis / الجمعية الأمريكية لعلماء الأحياء النباتية ، 11.
3. جوميز كاديناس ، أ. (2006). الهرمونات النباتية ، التمثيل الغذائي وطريقة العمل ، Aurelio Gómez Cadenas ، محرر Pilar García Agustín. علوم.
4. هيملباخ ، أ. (1998). إشارات حمض الأبسيسيك لتنظيم نمو النبات. المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية بلندن ب: العلوم البيولوجية ، 353 (1374) ، 1439-1444.
5. نامبارا ، إي ، وماريون بول ، أ. (2005). التخليق الحيوي لحمض الأبسيسيك وتقويضه. Annu. القس بلانت بيول ، 56 ، 165-185.
6. Raven ، PHE ، Ray ، F. ، & Eichhorn ، SE علم الأحياء النباتية. افتتاحية Reverté.