Brassinosteroizi
Hormonii vegetali sunt substanțe fabricate într-un anumit loc dintr-o plantă și care sunt transferate în alta unde acționează la concentrații foarte mici, reglând creșterea, dezvoltarea sau metabolismul plantei. Modificările concentrației hormonale și ale sensibilității țesuturilor provoacă o gamă largă de efecte la plante, dintre care multe implică interacțiuni cu mediul ca tip de adaptare, având în vedere că plantele sunt organisme imobile. Pentru a le diferenția de hormonii vegetali naturali, compușii care produc efecte fiziologice, dar sunt de origine sintetică, sunt numiți „regulatori de creștere a plantelor”.
Cinci tipuri de compuși sunt în mod obișnuit recunoscuți ca hormoni vegetali: auxine, citokinine, gibereline, etilenă și acid abscisic. Fiecare dintre acestea are propriile sale efecte fiziologice. De exemplu, auxinele sunt implicate în alungirea celulelor. Citokininele induc diviziunea celulară, întârzie îmbătrânirea (senescența) frunzelor și așa mai departe. Gibberelinele induc germinarea și înflorirea semințelor și așa mai departe. Acidul abscisic induce repausul semințelor, închiderea stomatelor (structurile respiratorii ale plantei) și așa mai departe. Etilena, în ciuda faptului că este un compus chimic foarte simplu, este capabilă să inducă maturarea anumitor fructe.
În plus față de cei cinci fitohormoni, considerați clasici, în ultimul deceniu s-au obținut dovezi științifice puternice că există alți compuși implicați în diferite procese de dezvoltare a plantelor, cum ar fi poliamine, acid iasmonic, acid salicilic și brassinosteroizi. Vom vorbi aici pe larg despre acestea din urmă.
Descoperirea brassinosteroizilor
La începutul anilor 1960, unii cercetători au emis ipoteza că germinarea și creșterea accelerată a boabelor de polen ar putea fi asociate cu prezența promotorilor de creștere. În 1970, Mitchell și colab. Au raportat că unele extracte de polen din rapiță (Brassica napus L.) au produs un puternic efect de alungire (alungire) asupra tulpinii de fasole. Acest răspuns a fost diferit de cel produs de alți hormoni numiți gibereline. Substanțele care au promovat cel mai activ creșterea au fost izolate din Brassica napus și, din acest motiv, au fost numite „brassinos”. Mitchell și colab., Profetic, au atribuit statutul de hormon vegetal brassinosilor deoarece erau compuși organici specifici, izolați din plante și care au indus creșterea atunci când au fost aplicați în cantități mici altor plante. Cu toate acestea, au prezis incorect că structura sa este similară cu cea a acizilor grași.
Adevărata natură chimică a „brassinos” nu a fost descoperită decât după un mare efort coordonat în diferite laboratoare din Statele Unite. Într-o instalație pilot, o încărcătură de 227 kilograme de polen a fost extrasă din B. napus, rezultând patru miligrame dintr-o substanță care a fost identificată prin cristalografie cu raze X ca lactonă steroidă și a fost numită brassinolidă. Doi ani mai târziu, brassinolida și izomerul acesteia (varianta chimică), 24-epi-brassinolida, fuseseră sintetizate chimic, eliminând necesitatea unei extracții masive de extracte din plante. Cu o mare varietate de compuși sintetici la îndemână, mulți cercetători din anii 1980 și-au propus să-și determine efectele fiziologice într-o mare varietate de sisteme biologice.
Există dovezi că acești compuși, cum ar fi giberelinele și auxinele, sunt distribuiți pe scară largă în regnul plantelor, atât în plantele superioare, cât și în cele inferioare. Brassinosteroizii au fost găsiți în principal în polen, frunze, muguri, flori și semințe în diferite proporții și forme.
Biosinteza brassinosteroizilor
Moleculele brassinosteroide au patru inele (A, B, C și D) și un lanț lateral (Figura 1). Acestea sunt formate din condensarea blocurilor de cinci atomi de carbon numite izoprene. Brassinosteroizii sunt steroizi cu 27, 28 sau 29 de atomi de carbon cu substituenți diferiți pe inelele A și B și pe lanțul lateral. Din punct de vedere chimic, au fost identificați peste 50 de brassinosteroizi din surse vegetale. Brasinolida este până acum cea care produce cea mai mare activitate biologică dintre ele și poate fi sintetizată direct din campesterol sau prin sinteza generală a sterolilor. Sterolii vegetali, pe lângă rolul lor de precursori ai brassinosteroizilor, sunt componente integrale ale membranelor celulare, unde își reglează fluiditatea și permeabilitatea.
Așa cum s-a menționat mai sus, termenul „brassinosteroizi” a fost atribuit steroizilor care promovează creșterea țesuturilor plantelor. Cu toate acestea, există mai mulți steroizi intermediari în sinteza lor, astfel încât a existat o îndoială cu privire la care a fost caracteristica brassinosteroizilor. Pentru a clarifica această situație, Bishop și Yokota au propus definirea brassinosteroizilor ca fiind steroizi care au un oxigen la atomul de carbon C-3 și alții suplimentari la C-2, C-6, C-22 și C-23 (conform ordinii numerice a steroizilor carboni, Figura 1).
Efecte fiziologice
Pe de altă parte, brassinosteroizii au, de asemenea, un efect asupra proceselor in vitro sau micropropagare. Aceasta din urmă este o metodă alternativă pentru multiplicarea masivă a speciilor de plante. Se efectuează cultivând celule vegetale, țesuturi sau izolând organe de la o plantă mamă într-un mediu nutritiv artificial în condiții sterile. Metodele utilizate pentru micropropagarea speciilor se bazează pe două procese, în principal: organogeneza, care constă în formarea de lăstari noi din diferite țesuturi și embriogeneza somatică, care constă în formarea embrionilor din celule non-sexuale, cum ar fi cele ale frunzelor, tulpini, rădăcini și așa mai departe. În prezent, brassinosteroizii sunt cercetați din ce în ce mai mult în timpul procesului de micropropagare, deoarece s-a raportat că stimulează formarea de lăstari noi, regenerarea răsadurilor din embrioni somatici, iar recent s-a stabilit că promovează formarea embrionilor somatici.