Jump to content

Цитокинин

Цитокинин зеатин назван в честь рода кукурузы Zea .

Цитокинины ( ЦК ) представляют собой класс растительных гормонов , которые способствуют делению клеток или цитокинезу в корнях и побегах растений. Они участвуют в первую очередь в клеток росте и дифференцировке , но также влияют на апикальное доминирование , рост пазушных почек и старение листьев .

Существует два типа цитокининов: цитокинины аденинового типа, представленные кинетином , зеатином и 6-бензиламинопурином , и цитокинины фенилмочевинного типа, такие как дифенилмочевина и тидиазурон (ТДЗ). [1] Большинство цитокининов аденинового типа синтезируется в корнях. [2] Камбий и другие активно делящиеся ткани также синтезируют цитокинины. [3] Цитокинины фенилмочевины в растениях не обнаружены. [4] Цитокинины участвуют в передаче сигналов на местном и дальнем расстоянии, используя тот же механизм транспорта, что и пурины и нуклеозиды. [5] Обычно цитокинины транспортируются в ксилеме . [2]

Цитокинины действуют совместно с ауксином , другим гормоном роста растений. Они дополняют друг друга, [6] [7] имеющие в целом противоположные эффекты. [2]

Идея о специфических веществах, необходимых для деления клеток в растениях, фактически восходит к немецкому физиологу Й. Визнеру , который в 1892 предположил, что инициация деления клеток вызывается эндогенными факторами, а именно, надлежащим балансом между эндогенными факторами. Несколько позже австрийский физиолог растений Г. Хаберландт сообщил в 1913, что из ткани флоэмы диффундирует неизвестное вещество, способное вызывать деление клеток в паренхиматозной ткани клубней картофеля . [8] В 1941 году Йоханнес Ван Овербек обнаружил, что молочный эндосперм незрелого кокоса также содержит этот фактор, который стимулирует деление и дифференцировку клеток у очень молодых эмбрионов дурмана . [9] [10]

Яблонски и Скуг (1954) расширили работу Хаберландта и сообщили, что вещество, присутствующее в сосудистой ткани, отвечает за деление сердцевинных клеток. [11] [12] Миллер и его коллеги (1954) выделили и очистили вещество клеточного деления в кристаллической форме из автоклавированной ДНК спермы сельди . [11] Это активное соединение было названо кинетином из-за его способности стимулировать деление клеток и было первым цитокинином, получившим такое название. Позже было идентифицировано, что кинетин представляет собой 6-фурфуриламинопурин. Позднее в общее название кинин было предложено включить кинетин и другие вещества, обладающие сходными свойствами. [8]

Первый встречающийся в природе цитокинин был выделен и кристаллизован одновременно Миллером и Д.С. Летумом (1963–65) из молочного эндосперма кукурузы ( Zea mays ) и назван зеатином. Летем (1963) предложил для таких веществ термин «цитокинины». [13]

Цитокинины участвуют во многих процессах растений, включая деление клеток и морфогенез побегов и корней. Известно, что они регулируют рост пазушных почек и доминирование верхушки. Согласно «гипотезе прямого ингибирования», эти эффекты обусловлены соотношением цитокинина и ауксина. [ нужна ссылка ] Эта теория утверждает, что ауксин из верхушечных почек перемещается вниз по побегам, подавляя рост пазушных почек. Это способствует росту побегов и ограничивает боковое ветвление. Цитокинин перемещается из корней в побеги, в конечном итоге сигнализируя о росте боковых почек. Простые эксперименты подтверждают эту теорию. При удалении верхушечной почки пазушные почки раскрепощаются, боковой рост увеличивается, и растения становятся более густыми. Применение ауксина к срезанному стеблю снова подавляет латеральное доминирование. [2] Более того, было показано, что цитокинин сам по себе не оказывает влияния на клетки паренхимы . При культивировании с ауксином, но без цитокинина, они вырастают большими, но не делятся. Когда цитокинин и ауксин объединяются, клетки расширяются и дифференцируются. Когда цитокинин и ауксин присутствуют в равных количествах, клетки паренхимы образуют недифференцированный каллус . Более высокое содержание цитокинина индуцирует рост почек побегов, а более высокое содержание ауксина индуцирует образование корней . [2]

Было показано, что цитокинины замедляют старение органов растений, предотвращая распад белка , активируя синтез белка и собирая питательные вещества из близлежащих тканей. [2] Исследование, регулирующее старение листьев табака, показало, что листья дикого типа желтели, в то время как трансгенные листья оставались в основном зелеными. Было высказано предположение, что цитокинин может влиять на ферменты, регулирующие синтез и деградацию белка. [14]

Недавно было обнаружено, что цитокинины играют роль в патогенезе растений. Например, было описано, что цитокинины вызывают устойчивость к Pseudomonas syringae у Arabidopsis thaliana. [15] и Никотиана табакум . [16] Также в контексте биологического контроля болезней растений цитокинины, по-видимому, имеют потенциальные функции. Продукция цитокининов Pseudomonas fluorescens G20-18 была определена как ключевой фактор, позволяющий эффективно контролировать заражение A. thaliana P. syringae. . [17]

Хотя действие цитокининов в сосудистых растениях описывается как плейотропное , этот класс растительных гормонов специфически индуцирует переход от апикального роста к росту через трехгранную апикальную клетку в мха протонеме . ЭтотИндукция почек может быть связана с дифференцировкой конкретной отдельной клетки и, таким образом, является очень специфическим эффектом цитокинина. [18]

Способ действия

[ редактировать ]

Передача сигналов цитокининов у растений опосредована двухкомпонентной фосфореле. Этот путь инициируется связыванием цитокинина с гистидинкиназным рецептором в мембране эндоплазматического ретикулума . Это приводит к аутофосфорилированию рецептора, при этом фосфат затем переносится на белок-фосфопереносчик. Белки фосфопереносчика могут затем фосфорилировать регуляторы ответа типа B (RR), которые представляют собой семейство факторов транскрипции . Фосфорилированные и, таким образом, активированные RR типа B регулируют транскрипцию многочисленных генов, включая RR типа A. RR типа A отрицательно регулируют этот путь. [19]

Биосинтез

[ редактировать ]

Аденозинфосфат-изопентенилтрансфераза (IPT) первую реакцию биосинтеза изопреновых цитокининов катализирует . Он может использовать АТФ , АДФ или АМФ в качестве субстратов и может использовать диметилаллилпирофосфат (DMAPP) или гидроксиметилбутенилпирофосфат (HMBPP) в качестве доноров пренила . [20] Эта реакция является лимитирующей стадией цитокининов биосинтеза . DMADP и HMBDP, используемые в биосинтезе цитокининов, производятся по метилэритритфосфатному пути (MEP). [20]

Цитокинины также могут продуцироваться переработанными тРНК в растениях и бактериях . [20] [21] тРНК с антикодонами , которые начинаются с уридина и несут уже пренилированный аденозин, соседний с антикодоном, высвобождают при деградации аденозина в цитокинин. [20] Пренилирование изопентенилтрансферазой этих аденинов осуществляется тРНК- . [21]

ауксин Известно, что регулирует биосинтез цитокинина. [22]

Использование

[ редактировать ]

Поскольку цитокинины способствуют делению и росту растительных клеток , их изучают с 1970-х годов как потенциальные агрохимикаты , однако они еще не получили широкого распространения, вероятно, из-за сложной природы их эффектов. [23] Одно исследование показало, что применение цитокинина к хлопка рассаде привело к увеличению урожайности на 5–10% в условиях засухи. [24] Некоторые цитокинины используются в культуре тканей растений, а также могут использоваться для прорастания семян стимулирования .

  1. ^ Айна О, Кезенберри К, Галло М (2012). «Индуцированная тидиазуроном регенерация тканевой культуры из четвертованных семенных эксплантов Arachis paraguariensis» . Растениеводство . 52 (3): 555. doi : 10.2135/cropsci2011.07.0367 . S2CID   82510749 .
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж Кэмпбелл Н.А., Рис Дж.Б., Урри Л.А., Кейн М.Л., Вассерман С.А., Минорский П.В., Джексон Р.Б. (2008). Биология (8-е изд.). Сан-Франциско: Пирсон, Бенджамин Каммингс. стр. 827–30. ISBN  978-0-555-03883-3 .
  3. ^ Чен CM, Эртл-младший, Лейснер С.М., Чанг CC (июль 1985 г.). «Локализация участков биосинтеза цитокининов в растениях гороха и корнях моркови» . Физиология растений . 78 (3): 510–513. дои : 10.1104/стр.78.3.510 . ПМЦ   1064767 . ПМИД   16664274 .
  4. ^ Мок Д.В., Мок MC (июнь 2001 г.). «Метаболизм и действие цитокининов». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 52 (1): 89–118. doi : 10.1146/annurev.arplant.52.1.89 . ПМИД   11337393 .
  5. ^ Сакакибара Х (2006). «Цитокинины: активность, биосинтез и транслокация». Ежегодный обзор биологии растений . 57 (1): 431–449. doi : 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105231 . ПМИД   16669769 . S2CID   25584314 .
  6. ^ Шаллер Г.Е., Бишоп А., Кибер Дж.Дж. (январь 2015 г.). «Инь-Ян гормонов: взаимодействие цитокининов и ауксинов в развитии растений» . Растительная клетка . 27 (1): 44–63. дои : 10.1105/tpc.114.133595 . ПМК   4330578 . ПМИД   25604447 .
  7. ^ Гросскинский Д.К., Петрашек Ю. (февраль 2019 г.). «Ауксины и цитокинины – динамичный дуэт фитогормонов, регулирующих рост, направляющийся к новым берегам» . Новый фитолог . 221 (3): 1187–1190. дои : 10.1111/nph.15556 . ПМИД   30644580 .
  8. ^ Jump up to: а б Moore TC (1979), Moore TC (редактор), «Цитокинины» , Биохимия и физиология растительных гормонов , Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer US, стр. 147–180, doi : 10.1007/978-1-4684-0079- 3_4 , ISBN  978-1-4684-0079-3 , получено 17 июня 2022 г.
  9. ^ ВАН Овербик Дж., Конклин М.Э., Блейксли А.Ф. (октябрь 1941 г.). «Факторы кокосового молока, необходимые для роста и развития очень молодых эмбрионов дурмана». Наука . 94 (2441): 350–351. Бибкод : 1941Sci....94..350В . дои : 10.1126/science.94.2441.350 . ПМИД   17729950 .
  10. ^ Коллинз С. (14 августа 1964 г.). «Физиология растений: знания о живых растениях. Йоханнес ван Овербек и Гарри К. Вонг. Национальная ассоциация учителей естественных наук, Вашингтон, округ Колумбия, 1964. 160 стр. 50g» . Наука . 145 (3633): 698–699. дои : 10.1126/science.145.3633.698.c . ISSN   0036-8075 . S2CID   239878163 .
  11. ^ Jump up to: а б Амасино Р. (июль 2005 г.). «1955: появление кинетина: 50-летие нового растительного гормона» . Физиология растений . 138 (3): 1177–1184. дои : 10.1104/стр.104.900160 . ПМК   1176392 . ПМИД   16009993 .
  12. ^ Экардт Н.А. (1 ноября 2003 г.). «Новая классика исследований цитокининов: растения арабидопсиса с дефицитом цитокининов дают новое представление о биологии цитокининов» . Растительная клетка . 15 (11): 2489–2492. дои : 10.1105/tpc.151110 . ISSN   1040-4651 . ПМК   540265 .
  13. ^ Chen CM (1998-02-01), «Открытие цитокининов», «Открытия в биологии растений» , том. 1, WORLD SCIENTIFIC, стр. 1–15, doi : 10.1142/9789812817563_0001 , ISBN.  978-981-02-1313-8
  14. ^ Томас Х. (январь 1978 г.). «Ферменты мобилизации азота в отрывных листьях Lolium temulentum при старении» . Физиология растений . 142 (2): 161–169. дои : 10.1104/стр.116.1.329 . ПМК   35173 . ПМИД   24408097 .
  15. ^ Чой Дж., Ха Су, Кодзима М., Сакакибара Х., Пэк К.Х., Хван И (август 2010 г.). «Цитокинин-активируемый фактор транскрипции ARR2 способствует иммунитету растений посредством TGA3/NPR1-зависимой передачи сигналов салициловой кислоты у Arabidopsis» . Развивающая клетка . 19 (2): 284–295. дои : 10.1016/j.devcel.2010.07.011 . ПМИД   20708590 .
  16. ^ Гросскинский Д.К., Насим М., Абдельмохсен У.Р., Пликерт Н., Энгельке Т., Грибель Т. и др. (октябрь 2011 г.). «Цитокинины опосредуют устойчивость табака к Pseudomonas syringae за счет увеличения синтеза антимикробного фитоалексина независимо от передачи сигналов салициловой кислоты» . Физиология растений . 157 (2): 815–830. дои : 10.1104/стр.111.182931 . ПМК   3192561 . ПМИД   21813654 .
  17. ^ Гросскинский Д.К., Тафнер Р., Морено М.В., Стенглейн С.А., Гарсиа де Саламоне И.Е., Нельсон Л.М. и др. (март 2016 г.). «Продукция цитокинина Pseudomonas fluorescens G20-18 определяет активность биоконтроля против Pseudomonas syringae у Arabidopsis» . Научные отчеты . 6 : 23310. Бибкод : 2016NatSR...623310G . дои : 10.1038/srep23310 . ПМЦ   4794740 . ПМИД   26984671 .
  18. ^ Декер Э.Л., Фрэнк В., Сарнигхаузен Э., Рески Р. (май 2006 г.). «Биология систем мхов в пути: фитогормоны в развитии Physcomitrella». Биология растений . 8 (3): 397–405. Бибкод : 2006PlBio...8..397D . CiteSeerX   10.1.1.319.9790 . дои : 10.1055/s-2006-923952 . ПМИД   16807833 .
  19. ^ Хатчисон CE, Кибер Дж. Дж. (01 января 2002 г.). «Передача сигналов цитокинина у Arabidopsis» . Растительная клетка . 14 (Дополнение): S47–S59. дои : 10.1105/tpc.010444 . ПМЦ   151247 . ПМИД   12045269 .
  20. ^ Jump up to: а б с д Хван И, Сакакибара Х (2006). «Биосинтез и восприятие цитокининов» . Физиология Плантарум . 126 (4): 528–538. дои : 10.1111/j.1399-3054.2006.00665.x .
  21. ^ Jump up to: а б Мияваки К., Мацумото-Китано М., Какимото Т. (январь 2004 г.). «Экспрессия генов биосинтетической изопентенилтрансферазы цитокининов у арабидопсиса: тканевая специфичность и регуляция ауксином, цитокинином и нитратом» . Заводской журнал . 37 (1): 128–138. дои : 10.1046/j.1365-313x.2003.01945.x . ПМИД   14675438 .
  22. ^ Нордстрем А., Тарковски П., Тарковска Д., Норбек Р., Астот С., Долезал К., Сандберг Г. (май 2004 г.). «Ауксиновая регуляция биосинтеза цитокининов у Arabidopsis thaliana: фактор потенциальной важности для развития, регулируемого ауксином-цитокинином» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (21): 8039–8044. Бибкод : 2004PNAS..101.8039N . дои : 10.1073/pnas.0402504101 . ПМК   419553 . ПМИД   15146070 .
  23. ^ Копрна Р., Де Диего Н., Дундалкова Л., Спичаль Л. (февраль 2016 г.). «Использование цитокининов в качестве агрохимикатов». Биоорганическая и медицинская химия . Последние достижения в агрохимии. 24 (3): 484–492. дои : 10.1016/j.bmc.2015.12.022 . ПМИД   26719210 .
  24. ^ Яо С. (март 2010 г.). «Растительный гормон повышает урожайность хлопка в условиях засухи» . Новости и события . Служба сельскохозяйственных исследований (ARS), Министерство сельского хозяйства США.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 54cce49302443e92c830623672c8ac4d__1707853800
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/54/4d/54cce49302443e92c830623672c8ac4d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cytokinin - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)