цитокинин-2

Цитокинины были открыты в 1955 году, то есть ровно через сто лет после того, как М. Я. Шлейден (1804—1881) — один из со дателей клеточной теории — написал:

«Весь рас­тительный мир, если на него смотреть не только как на материал для гербария, дает человеку такое разнообразие взаимосвязей, что всякий, кто посвятит себя их изучению, в дальнейшем будет скорее подавлен постоянно возникаю­щими интересными вопросами и задачами, чем станет сето­вать на недостаток материа­ла».

Действительно, чем глуб­же мы познаем мир растений, тем больше возникает зага­док.

Итак, в 1955 году было выделено вещество, которое активно стимулировало деле­ние растительных клеток. Произошло это довольно свое­образно. Американского уче­ного Ф. Скуга, работавшего в Висконсинском университе­те, интересовал вопрос, каким образом можно заставить клетки сердцевинной паренхи­мы табака делиться на искус­ственной питательной среде. Для выяснения этого вопроса в питательную среду вводи­лись различные компоненты. Учитывая важную роль дезок­сирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в жизни клеток, Скуг предположил, что это вещест­во должно стимулировать кле­точные деления. Из спермы сельди была извлечена ДНК, простерилизована для исключе­ния влияния посторонней мик­рофлоры и введена в пита­тельную среду. Увы, клетки не реагировали на ДНК. Опыт повторяли вновь и вновь, но результат был прежним. И вдруг во время одного экс­перимента кусочек раститель­ной ткани начал быстро рас­ти, клетки, составляющие его, словно ожили, стали быстро делиться. Исследователи тща­тельно проанализировали результаты этого эксперимента и пришли к выводу, что во всем виноват… ассистент, сте­рилизовавший ДНК: он не­чаянно нарушил режим стери­лизации, в результате чего нежные молекулы ДНК под­верглись гидролизу с образо­ванием производного одного из четырех пуриновых основа­ний, участвующих в образовании ДНК. Это вещество и оказалось мощным фактором деления клеток. Его назвали кинетином. Напомню, он был получен из ДНК спермы сель­ди, а потому чужероден для растений. Однако в 1964 году в незрелых зерновках кукуру­зы было обнаружено вещество со сходной структурой и ана­логичным действием на клетки культивируемых растительных тканей. Оно было названо зеатином (от латинского наз­вания кукурузы Zea). Стало ясно, что в растениях сущест­вует новый класс фитогормо­нов, названный цитокининами.

Ауксины вырабатываются в точках роста, откуда они перемещаются вниз по расте­нию, а цитокинины образуют­ся в корнях и поднимаются вверх, способствуя формиро­ванию и росту почек. Если перерезать ствол виноградной лозы и собрать выделяющий­ся из пенька сок, то в 10 лит­рах этого сока можно обнару­жить 0,5—1,0 миллиграмма цитокинина. Богаты этим ве­ществом семена и плоды, где оно также, по-видимому, синтезируется.




Большой вклад в изучение цитокининов внесли работы доктора биологических наук О. Н. Кулаевой. Приступая к исследованиям в этой облас­ти, она совместно с профессо­ром из ГДР К. Мотесом обна­ружила, что сок, выделяемый пеньком срезанного растения табака, воздействуя на изоли­рованные стареющие листья растений, производит омола­живающий эффект. Обрабо­танная им половина желтею­щего листа вскоре становится зеленой. Точно такое же дей­ствие оказывает на отдель­ные стареющие листья кинетин. На основании этих прос­тых, но наглядных опытов был сделан вывод, что корни син­тезируют цитокинины.

Цитокинины нашли приме­нение при культивировании растительных тканей на ис­кусственной питательной сре­де. Однако в практике расте­ниеводства они еще не упот­ребляются. Главным образом это связано с весьма высокой стоимостью этих препаратов. Ученые работают над биотех­нологическим методом произ­водства ЦИТОКИНИНОВ.

В начале 70-х годов кафед­ре, где я работал, удалось заполучить 10 граммов кинетина (6 фурфуриламинопурина) чехословацкого производ­ства. Это было поистине бо­гатством, так как появилась возможность проверить неко­торые направления его ис­пользования в практике расте­ниеводства.

В то время меня интересо­вала проблема опухолей рас­тений. Было известно, что в опухолях количество цитоки- нинов возрастает. Поскольку клетки опухолевых тканей ин­тенсивно делятся, можно было предполагать, что это связано с действием цитокининов. Опухоли растений делят на две группы: автономные и не­автономные. Клетки первых приобретают способность к нерегулируемому синтезу аук­синов и цитокининов, причем «выключить» этот механизм синтеза фитогормонов не представляется возможным. Другие опухоли синтезируют ауксины и цитокинины только на первых этапах, а затем сами прекращают их выработ­ку. Это, например, рак карто­феля, кила крестоцветных… По существу, клубеньки на корнях бобовых растений не что иное, как неавтономные опухоли. Когда-то клубенько­вые бактерии паразитировали на корнях бобовых, образуя опухоли. Затем в ходе эволю­ции между бактериями и рас­тениями сложились симбиоти­ческие взаимоотношения: рас­тение стало снабжать бакте­рии сахарами, синтезируемы­ми в ходе фотосинтеза, а те — обеспечивали его азотсодер­жащими соединениями, обра­зующимися в результате фик­сации атмосферного азота. При этом сами опухоли стали средой обитания клубенько­вых бактерий, превратились в полезную принадлежность многих бобовых растений.

Возникла мысль: если клу­беньки по сути своей явля­ются опухолями, для образо­вания которых необходимы цитокинины, то, обработав растения кинетином, мы долж­ны увеличить их число. Опыты с клевером, люпином, кормо­выми бобами, разными сорта­ми гороха и фасоли подтвер­дили это предположение. Осо­бенно мощные клубеньковые конгломераты возникли под влиянием кинетина на корнях гороха Бровцына 28. У кон­трольных растений этого же сорта ничего подобного не было. Увеличение числа клу­беньков под влиянием кинетина не могло не сказаться на химическом составе и внеш­нем облике растений. В листь­ях значительно увеличилось количество общего азота и белка. Неудивительно, что рост опытных растений и их урожайность возросли. При­чем чем интенсивнее под влия­нием кинетина образовыва­лись у растений клубеньки, тем активнее был их рост, что свидетельствует о том, что действие этого ростового ве­щества на темпы роста опо­средовано через изменения в азотном обмене. Позднее ана­логичные результаты были по­лучены и другими исследова­телями. Таким образом, пред­ставляется перспективным применение кинетина в посе­вах бобовых растений.

По-видимому, эти препара­ты могут быть использованы для более быстрого отраста­ния растений после скашива­ния, ведь цитокинины усили­вают рост боковых и пазуш­ных почек, а это как раз и необходимо для достижения весомого второго укоса трав. Хорошие результаты получены при применении цитокининов для продления срока хранения свежих фруктов, овощей и особенно цветов. Мы со сту­дентами проводили такой опыт: срезанные цветущие хризантемы приблизительно одного возраста вставляли в колбы с водой и раствором кинетина. В растворе кинети­на они более длительное вре­мя сохраняли свежесть. Ниче­го удивительного в этом нет, ведь цветок — это видоизме­ненный побег. А одним из наиболее четко выраженных эффектов кинетина как раз и является омоложение старею­щих листьев. В опытах с хри­

зантемами отчетливо было видно, что у опытных расте­ний листья длительное время оставались сочными, темно­зелеными, тогда как в контро­ле сравнительно быстро жел­тели. Омоложенные листья, в свою очередь, способствовали более длительному сохране­нию срезанных цветов. Позд­нее наши результаты были подтверждены в работах зару­бежных авторов с розами и гвоздиками. Так что у цитокининов прекрасные перспекти­вы использования в практике.

Print Friendly

Это интересно: