กรดแอบซิซิก (ABA): หน้าที่และผลกระทบ - ชีววิทยา - 2026

กรดแอบไซซิก (ABA) เป็นหนึ่งในฮอร์โมนในพืชหลัก โมเลกุลนี้มีส่วนร่วมในกระบวนการทางสรีรวิทยาที่จำเป็นเช่นการงอกของเมล็ดพืชและความทนทานต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม

ในอดีตกรดแอบไซซิกเคยเกี่ยวข้องกับกระบวนการย่อยสลายของใบและผลไม้ (จึงเป็นชื่อของมัน) อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเป็นที่ยอมรับว่า ABA ไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในกระบวนการนี้ ในความเป็นจริงการทำงานแบบดั้งเดิมหลายอย่างที่เกิดจากฮอร์โมนได้รับการท้าทายจากเทคโนโลยีในปัจจุบัน

ที่มา: โดย Charlesy (talkcontribs) จาก Wikimedia Commons

ในเนื้อเยื่อของพืชการขาดน้ำนำไปสู่การสูญเสีย turgor ของโครงสร้างของพืช ปรากฏการณ์นี้กระตุ้นการสังเคราะห์ ABA กระตุ้นให้เกิดการตอบสนองของชนิดปรับตัวเช่นการปิดของปากใบและการปรับเปลี่ยนรูปแบบการแสดงออกของยีน

นอกจากนี้ ABA ยังถูกแยกออกจากเชื้อราแบคทีเรียและ metazoans บางชนิดรวมถึงมนุษย์แม้ว่าจะไม่ได้ระบุหน้าที่เฉพาะของโมเลกุลในเชื้อสายเหล่านี้

มุมมองทางประวัติศาสตร์

จากการค้นพบสารที่มีความสามารถในการทำหน้าที่เป็น "ฮอร์โมนพืช" ในครั้งแรกทำให้เริ่มสงสัยว่าจะต้องมีโมเลกุลยับยั้งการเจริญเติบโต

ในปีพ. ศ. 2492 โมเลกุลนี้ถูกแยกออก จากการศึกษาตาที่อยู่เฉยๆทำให้สามารถระบุได้ว่ามีสารยับยั้งที่อาจเกิดขึ้นจำนวนมาก

สิ่งนี้มีหน้าที่ในการปิดกั้นการทำงานของออกซิน (ฮอร์โมนพืชที่รู้จักกันดีในการมีส่วนร่วมในการเจริญเติบโต) ในข้าวโอ๊ตโคลออปไทล์

เนื่องจากคุณสมบัติในการยับยั้งสารนี้ในตอนแรกจึงเรียกว่าหอพัก ต่อจากนั้นนักวิจัยบางคนระบุว่าสารที่สามารถเพิ่มกระบวนการย่อยสลายในใบไม้และในผลไม้ด้วย หนึ่งในหอพักเหล่านี้ได้รับการระบุทางเคมีและตั้งชื่อว่า "abscisin" - โดยการกระทำของมันระหว่างการยกเลิก

การตรวจสอบต่อไปนี้สามารถยืนยันได้ว่าสิ่งที่เรียกว่าดอร์มินและอะสซิซินเป็นสารเคมีชนิดเดียวกันและเปลี่ยนชื่อเป็น "กรดแอบไซซิก"

ลักษณะเฉพาะ

กรด Abscisic เรียกโดยย่อว่า ABA เป็นฮอร์โมนพืชที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางสรีรวิทยาต่างๆเช่นการตอบสนองต่อช่วงเวลาของความเครียดจากสิ่งแวดล้อมการเจริญเติบโตของตัวอ่อนการแบ่งเซลล์และการยืดตัวในการงอกของเมล็ดเป็นต้น

ฮอร์โมนนี้พบได้ในพืชทุกชนิด นอกจากนี้ยังสามารถพบได้ในเชื้อราบางชนิดในแบคทีเรียและในเมตาโซนบางชนิดตั้งแต่ cnidarians ไปจนถึงมนุษย์

มันถูกสังเคราะห์ภายในพลาสปิดของพืช วิถีอะนาโบลิกนี้มีสารตั้งต้นของโมเลกุลที่เรียกว่าไอโซเพนเทนิลไพโรฟอสเฟต

โดยทั่วไปจะได้รับจากส่วนล่างของผลไม้โดยเฉพาะในบริเวณด้านล่างของรังไข่ กรดแอบไซซิกจะเพิ่มความเข้มข้นเมื่อผลไม้เข้าใกล้

หากนำกรดแอบไซซิกไปทดลองกับส่วนหนึ่งของตาพืชไพรมอร์เดียทางใบจะกลายเป็นคาตาฟิลและตาจะกลายเป็นโครงสร้างที่หลบหนาว

การตอบสนองทางสรีรวิทยาของพืชมีความซับซ้อนและมีฮอร์โมนหลายชนิดเกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่นกิเบอริลลินและไซโตไคนินดูเหมือนจะมีผลตรงกันข้ามกับกรดแอบไซซิก

โครงสร้าง

โครงสร้างโมเลกุลของกรดแอบไซซิกมี 15 คาร์บอนและมีสูตรคือ C ₁₅ H ₂₀ O ₄โดยที่คาร์บอน 1 'มีกิจกรรมทางแสง

เป็นกรดอ่อนที่มีค่า pKa ใกล้เคียงกับ 4.8 แม้ว่าจะมีไอโซเมอร์ทางเคมีหลายตัวของโมเลกุลนี้ แต่รูปแบบที่ใช้งานคือ S - (+) - ABA โดยมีโซ่ด้านข้าง 2-cis -4-trans แบบฟอร์ม R แสดงกิจกรรมในการทดสอบบางอย่างเท่านั้น

กลไกการออกฤทธิ์

ABA มีลักษณะเฉพาะคือมีกลไกการออกฤทธิ์ที่ซับซ้อนมากซึ่งยังไม่ได้รับการเปิดเผยอย่างเต็มที่

ยังไม่สามารถระบุตัวรับ ABA ได้เช่นเดียวกับที่พบในฮอร์โมนอื่น ๆ เช่นออกซินหรือจิบเบอเรลลิน อย่างไรก็ตามโปรตีนเมมเบรนบางชนิดดูเหมือนจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณฮอร์โมนเช่น GCR1, RPK1 เป็นต้น

นอกจากนี้ยังทราบถึงผู้ส่งสารลำดับที่สองจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณฮอร์โมน

ในที่สุดมีการระบุเส้นทางการส่งสัญญาณหลายอย่างเช่นตัวรับ PYR / PYL / RCAR, 2C phosphatases และ SnRK2 kinases

หน้าที่และผลกระทบต่อพืช

กรดแอบซิซิกเชื่อมโยงกับกระบวนการสำคัญของพืชหลายชนิด ในบรรดาหน้าที่หลักเราสามารถพูดถึงการพัฒนาและการงอกของเมล็ดพันธุ์

นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นความหนาวเย็นความแห้งแล้งและภูมิภาคที่มีความเข้มข้นของเกลือสูง เราจะอธิบายสิ่งที่เกี่ยวข้องมากที่สุดด้านล่าง:

ความเครียดจากน้ำ

เน้นการมีส่วนร่วมของฮอร์โมนนี้เมื่อมีความเครียดจากน้ำซึ่งการเพิ่มขึ้นของฮอร์โมนและการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการแสดงออกของยีนเป็นสิ่งสำคัญในการตอบสนองของพืช

เมื่อความแห้งแล้งส่งผลกระทบต่อพืชสามารถเห็นได้เนื่องจากใบไม้เริ่มเหี่ยวเฉา เมื่อถึงจุดนี้กรดแอบไซซิกจะเดินทางไปที่ใบไม้และสะสมอยู่ในนั้นทำให้ปากใบปิด สิ่งเหล่านี้เป็นโครงสร้างคล้ายวาล์วที่เป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซในพืช

กรดแอบซิซิกทำหน้าที่กับแคลเซียม: โมเลกุลที่สามารถทำหน้าที่เป็นสารตัวที่สอง สิ่งนี้ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของช่องโพแทสเซียมไอออนที่อยู่นอกเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ที่ประกอบเป็นปากใบเรียกว่าเซลล์ผู้พิทักษ์

ดังนั้นจึงเกิดการสูญเสียน้ำอย่างมาก ปรากฏการณ์ออสโมติกนี้สร้างความสูญเสียใน turgor ของพืชทำให้ดูอ่อนแอและอ่อนแอ ขอแนะนำว่าระบบนี้ทำงานเป็นสัญญาณเตือนภัยแล้ง

นอกเหนือจากการปิดช่องปากแล้วกระบวนการนี้ยังเกี่ยวข้องกับชุดของการตอบสนองที่สร้างรูปแบบการแสดงออกของยีนขึ้นใหม่ซึ่งมีผลต่อยีนมากกว่า 100 ยีน

การพักตัวของเมล็ดพันธุ์

การพักตัวของเมล็ดเป็นปรากฏการณ์ที่ปรับตัวได้ซึ่งทำให้พืชสามารถต้านทานสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยไม่ว่าจะเป็นแสงน้ำอุณหภูมิและอื่น ๆ การไม่งอกในระยะเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการเจริญเติบโตของพืชจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สภาพแวดล้อมมีความเมตตากรุณามากขึ้น

การป้องกันไม่ให้เมล็ดงอกในช่วงกลางฤดูใบไม้ร่วงหรือกลางฤดูร้อน (หากเป็นเช่นนั้นโอกาสรอดจะต่ำมาก) ต้องอาศัยกลไกทางสรีรวิทยาที่ซับซ้อน

ในอดีตฮอร์โมนนี้ได้รับการพิจารณาว่ามีบทบาทสำคัญในการหยุดการงอกในช่วงเวลาที่เป็นอันตรายต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการ พบว่าระดับกรดแอบไซซิกสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 100 เท่าในระหว่างกระบวนการสุกของเมล็ด

ฮอร์โมนพืชดังกล่าวในระดับสูงเหล่านี้จะยับยั้งกระบวนการงอกและในทางกลับกันกระตุ้นการสร้างกลุ่มของโปรตีนที่ช่วยต้านทานการขาดแคลนน้ำอย่างมาก

การงอกของเมล็ด: การกำจัดกรดแอบไซซิก

เพื่อให้เมล็ดงอกและครบวงจรชีวิตจำเป็นต้องกำจัดกรดแอบไซซิกออกหรือปิดใช้งาน มีหลายวิธีในการบรรลุวัตถุประสงค์นี้

ตัวอย่างเช่นในทะเลทรายกรดแอบไซซิกจะถูกกำจัดออกเมื่อมีฝนตก เมล็ดพันธุ์อื่น ๆ ต้องการสิ่งกระตุ้นแสงหรืออุณหภูมิเพื่อยับยั้งฮอร์โมน

เหตุการณ์การงอกเกิดจากความสมดุลของฮอร์โมนระหว่างกรดแอบไซซิกและกิเบอริลลิน (ฮอร์โมนพืชที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย) ตามที่สารเด่นในผักการงอกจะเกิดขึ้นหรือไม่

เหตุการณ์การงดเว้น

วันนี้มีหลักฐานที่สนับสนุนแนวคิดที่ว่ากรดแอบไซซิกไม่ได้มีส่วนร่วมในการพักตัวของตาและดูน่าขันอย่างที่ดูเหมือนไม่ใช่ในการละทิ้งใบซึ่งเป็นกระบวนการที่ได้มาจากชื่อของมัน

ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าฮอร์โมนนี้ไม่ได้ควบคุมปรากฏการณ์การเลิกบุหรี่โดยตรง การมีกรดสูงสะท้อนให้เห็นถึงบทบาทในการส่งเสริมความชราภาพและการตอบสนองต่อความเครียดเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนการยกเลิก

การเจริญเติบโตแคระแกรน

กรดแอบซิซิกทำหน้าที่เป็นตัวต่อต้าน (นั่นคือมันทำหน้าที่ตรงกันข้าม) ของฮอร์โมนการเจริญเติบโต: ออกซินซิติซินินกิเบอริลลินและบราสซิโนสเตียรอยด์

บ่อยครั้งความสัมพันธ์ที่เป็นปฏิปักษ์ต่อกันนี้รวมถึงความสัมพันธ์ที่หลากหลายระหว่างกรดแอบไซซิกกับฮอร์โมนต่างๆ ด้วยวิธีนี้ผลทางสรีรวิทยาจะถูกจัดเตรียมในพืช

แม้ว่าฮอร์โมนนี้ได้รับการพิจารณาว่าเป็นสารยับยั้งการเจริญเติบโต แต่ก็ยังไม่มีหลักฐานที่เป็นรูปธรรมที่สามารถสนับสนุนสมมติฐานนี้ได้อย่างเต็มที่

เนื้อเยื่ออ่อนเป็นที่ทราบกันดีว่ามีกรดแอบไซซิกจำนวนมากและสารกลายพันธุ์ที่ขาดฮอร์โมนนี้คือคนแคระส่วนใหญ่เกิดจากความสามารถในการลดการขับเหงื่อและเนื่องจากการผลิตเอทิลีนมากเกินไป

rhtyms หัวใจ

ได้รับการพิจารณาแล้วว่ามีความผันผวนทุกวันของปริมาณกรดแอบไซซิกในพืช ด้วยเหตุนี้จึงสันนิษฐานว่าฮอร์โมนสามารถทำหน้าที่เป็นโมเลกุลสัญญาณทำให้พืชสามารถคาดการณ์ความผันผวนของแสงอุณหภูมิและปริมาณน้ำได้

การใช้งานที่เป็นไปได้

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วเส้นทางการสังเคราะห์ของกรดแอบไซซิกมีความสัมพันธ์อย่างมากกับความเครียดของไฮดริก

ด้วยเหตุนี้เส้นทางนี้และวงจรทั้งหมดจึงเกี่ยวข้องกับการควบคุมการแสดงออกของยีนและเอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเหล่านี้จึงเป็นเป้าหมายที่มีศักยภาพในการสร้างโดยผ่านพันธุวิศวกรรมตัวแปรที่ทนต่อความเข้มข้นของเกลือสูงและช่วงเวลาของ การขาดแคลนน้ำ

อ้างอิง

1. แคมป์เบล, NA (2544). ชีววิทยา: แนวคิดและความสัมพันธ์ การศึกษาของเพียร์สัน.
2. Finkelstein, R. (2013). การสังเคราะห์และการตอบสนองของกรดแอบซิซิก หนังสือ Arabidopsis / American Society of Plant Biologists, 11.
3. โกเมซกาเดนาส, A. (2549). ไฟโตฮอร์โมนการเผาผลาญและโหมดการออกฤทธิ์ Aurelio Gómez Cadenas, Pilar GarcíaAgustín editores วิทยาศาสตร์
4. ฮิมเมลบาค, A. (1998). การส่งสัญญาณของกรดแอบไซซิกเพื่อควบคุมการเจริญเติบโตของพืช ธุรกรรมเชิงปรัชญาของราชสมาคมแห่งลอนดอน B: วิทยาศาสตร์ชีวภาพ, 353 (1374), 1439-1444
5. Nambara, E. , และ Marion-Poll, A. (2005). การสังเคราะห์กรดแอบซิซิกและการเร่งปฏิกิริยา Annu รายได้ Plant Biol., 56, 165-185
6. Raven, PHE, Ray, F. , & Eichhorn, SE Plant Biology การเปลี่ยนกลับด้านบรรณาธิการ