AUXINE: FUNZIONI, TIPOLOGIE, EFFETTI SULLE PIANTE, APPLICAZIONI - BIOLOGIA - 2025

Le auxine sono un gruppo di ormoni vegetali che agiscono come regolatori della crescita e dello sviluppo delle piante. La sua funzione è legata ai fattori che stimolano la crescita delle piante, in particolare la divisione cellulare e l'allungamento.

Questi fitormoni si trovano in tutto il regno vegetale, da batteri, alghe e funghi, alle piante superiori. Delle auxine presenti in natura, l'acido indolacetico (IAA) è il più comune ed è derivato dall'amminoacido L-triptofano.

Crescita delle piante promossa dalle auxine Fonte: pixabay.com

La presenza di regolatori di crescita è stata scoperta all'inizio del XX secolo da FW Went. Attraverso test con piantine di avena, ha stabilito la possibilità dell'esistenza di sostanze che regolano la crescita nelle piante.

Sebbene si trovino nella maggior parte dei tessuti vegetali, la concentrazione più alta è limitata ai tessuti in crescita attiva. La sintesi delle auxine si verifica generalmente nei meristemi apicali, nelle foglie tenere e nei frutti in via di sviluppo.

I meristemi apicali dello stelo sono le aree in cui si sintetizza l'IAA, distribuendosi in modo differenziale alla base dello stelo. Nelle foglie la quantità di auxina dipende dall'età del tessuto, la concentrazione diminuisce con la maturità fogliare.

In quanto regolatori della crescita, sono ampiamente utilizzati dagli agricoltori per accelerare la crescita o promuovere il radicamento. Attualmente esistono vari prodotti commerciali con funzioni specifiche a seconda delle esigenze fisiologiche e morfologiche di ogni coltura.

Struttura

Le auxine sono composte da un anello indolico derivato dal fenolo e anelli aromatici con doppi legami coniugati. Hanno infatti una struttura biciclica composta da un pirrolo a 5 atomi di carbonio e un benzene da 6 atomi di carbonio.

Acido indolacetico (IAA) Fonte: Die Autorenschaft wurde nicht in einer maschinell lesbaren Form angegeben. È wird Ayacop als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben). , tramite Wikimedia Commons

Il composto organico indolo è una molecola aromatica con un alto grado di volatilità. Questa caratteristica rende la concentrazione di auxina nelle piante dipendente dai residui che si accoppiano al doppio anello.

Funzione

Essenzialmente, le auxine stimolano la divisione e l'allungamento cellulare e di conseguenza la crescita dei tessuti. Questi fitormoni, infatti, intervengono in diversi processi di sviluppo della pianta, interagendo più volte con altri ormoni.

• Inducono l'allungamento cellulare aumentando la plasticità della parete cellulare.
• Provocano la crescita dell'apice meristematico, dei coleottili e del fusto.
• Limitano la crescita del principale o fittone, stimolando la formazione di radici secondarie e avventizie.
• Promuovono la differenziazione vascolare.
• Motivano la dominanza apicale.
• Regolazione del geotropismo: fototropismo, gravitropismo e thigmotropismo attraverso la ridistribuzione laterale delle auxine.
• Ritardano l'abscissione di organi vegetali come foglie, fiori e frutti.
• Motivano lo sviluppo dei fiori.
• Favoriscono la regolazione dello sviluppo dei frutti.

Meccanismo di azione

Le auxine hanno la proprietà di aumentare la plasticità della parete cellulare per avviare il processo di allungamento. Quando la parete cellulare si ammorbidisce, la cellula si gonfia e si espande a causa della pressione del turgore.

Cotiledoni. Fonte: pixabay.com

A questo proposito, le cellule meristematiche assorbono grandi quantità di acqua, il che influisce sulla crescita dei tessuti apicali. Questo processo è determinato da un fenomeno chiamato "crescita in un mezzo acido", che spiega l'attività delle auxine.

Questo fenomeno si verifica quando i polisaccaridi e le pectine che compongono la parete cellulare si ammorbidiscono a causa dell'acidificazione del mezzo. Cellulosa, emicellulosa e pectina perdono la loro rigidità che facilita l'ingresso dell'acqua nella cellula.

Il ruolo delle auxine in questo processo è quello di indurre lo scambio di ioni idrogeno (H ⁺ ) verso la parete cellulare. I meccanismi che intervengono in questo processo sono l'attivazione delle pompe H-ATPasi e la sintesi di nuove H-ATPasi.

• Attivazione delle pompe H-ATPasi: le auxine sono direttamente coinvolte nel pompaggio dei protoni dall'enzima, con l'intervento dell'ATP.
• Sintesi di nuove H-ATPasi: Le auxine hanno la capacità di sintetizzare pompe protoniche nella parete cellulare, promuovendo l'mRNA che agisce sul reticolo endoplasmatico e sull'apparato di Golgi per aumentare l'attività protonante nella parete cellulare.

Man mano che gli ioni idrogeno (H ⁺ ) aumentano, la parete cellulare diventa acida, attivando le proteine ​​“expansin” coinvolte nella crescita cellulare. Le espansine funzionano in modo efficiente in intervalli di pH compresi tra 4,5 e 5,5.

Infatti, i polisaccaridi e le microfibrille di cellulosa perdono la loro rigidità grazie alla rottura dei legami idrogeno che li fondono. Di conseguenza, la cellula assorbe l'acqua e si espande di dimensioni, manifestando il fenomeno della "crescita in mezzo acido".

tipi

• IAA o Acido Indoleacetico: fitormone di origine naturale, è l'ormone che si trova in maggiore quantità nei tessuti della pianta. È sintetizzato a livello dei tessuti giovani, nelle foglie, nei meristemi e nelle gemme terminali.
• IBA o Indole Butyric Acid: fitormone naturale ad ampio spettro. Contribuisce allo sviluppo delle radici negli ortaggi e nelle piante ornamentali, inoltre il suo utilizzo permette di ottenere frutti più grandi.
• ANA o Acido Naftalenacetico: fitormone di origine sintetica ampiamente utilizzato in agricoltura. Viene utilizzato per indurre la crescita di radici avventizie nelle talee, ridurre la caduta dei frutti e stimolare la fioritura.
• Acido 2,4-D o Diclorofenossiacetico: prodotto di origine ormonale sintetica utilizzato come erbicida sistemico. Viene utilizzato principalmente per controllare le infestanti a foglia larga.
• Acido 2,4,5-T o 2, 4, 5- Triclorofenossiacetico: fitormone di origine sintetica utilizzato come pesticida. Attualmente il suo utilizzo è limitato a causa dei suoi effetti letali sull'ambiente, sulle piante, sugli animali e sull'uomo.

Effetti sulle piante

Le auxine inducono diversi cambiamenti morfologici e fisiologici, principalmente l'allungamento cellulare che favorisce l'allungamento di fusti e radici. Allo stesso modo interviene nella dominanza apicale, trofismo, abscissione e senescenza di foglie e fiori, sviluppo dei frutti e differenziazione cellulare.

Allungamento cellulare

Le piante crescono attraverso due processi successivi, divisione cellulare e allungamento. La divisione cellulare consente l'aumento del numero di cellule e attraverso l'allungamento cellulare la pianta cresce di dimensioni.

Allungamento cellulare. Fonte: pixabay.com

Le auxine sono coinvolte nell'acidificazione della parete cellulare attraverso l'attivazione delle ATPasi. In questo modo si aumenta l'assorbimento di acqua e soluti, si attivano le espansine e si verifica l'allungamento cellulare.

Dominanza apicale

La dominanza apicale è il fenomeno di correlazione in cui la gemma principale cresce a scapito delle gemme laterali. L'attività delle auxine sulla crescita apicale deve essere accompagnata dalla presenza della citochina fitormone.

Nell'apice vegetativo, infatti, avviene la sintesi delle auxine che successivamente attraggono verso l'apice le citochine sintetizzate nelle radici. Quando viene raggiunta la concentrazione ottimale di auxine / citochine, si verifica la divisione e la differenziazione cellulare e il successivo allungamento del meristema apicale

Effetti fisiologici

tropismo

Il tropismo è la crescita direzionale di steli, rami e radici in risposta a uno stimolo dell'ambiente. Infatti questi stimoli sono legati alla luce, gravità, umidità, vento, un contatto esterno o una risposta chimica.

Il fototropismo è moderato dalle auxine, poiché la luce inibisce la loro sintesi a livello cellulare. In questo modo il lato in ombra dello stelo cresce maggiormente e l'area illuminata ne limita la crescita curvandosi verso la luce.

Ascisione e senescenza

L'abscissione è la caduta di foglie, fiori e frutti dovuta a fattori esterni, che provocano la senescenza degli organi. Questo processo è accelerato dall'accumulo di etilene tra il fusto e il picciolo, formando una zona di abscissione che ne induce il distacco.

Il movimento continuo delle auxine previene l'abscissione degli organi, ritardando la caduta di foglie, fiori e frutti immaturi. Il suo effetto è mirato a controllare l'azione dell'etilene, che è il principale promotore della zona di abscissione.

Sviluppo dei frutti

Le auxine sono sintetizzate nel polline, nell'endosperma e nell'embrione dei semi. Dopo l'impollinazione avviene la formazione dell'ovulo e la successiva allegagione, dove intervengono le auxine come elemento promotore.

Frutti di pomodoro. Fonte: pixabay.com

Durante lo sviluppo dei frutti, l'endosperma fornisce le auxine necessarie per la prima fase di crescita. Successivamente, l'embrione fornisce le auxine necessarie per le fasi successive della crescita dei frutti.

Divisione e differenziazione cellulare

Le prove scientifiche hanno dimostrato che le auxine regolano la divisione cellulare nel cambio dove avviene la differenziazione dei tessuti vascolari.

Infatti, i test dimostrano che maggiore è la quantità di auxina (IAA), più si forma il tessuto conduttivo, in particolare lo xilema.

applicazioni

A livello commerciale, le auxine sono utilizzate come regolatori della crescita, sia sul campo che nei test biotecnologici. Utilizzati a basse concentrazioni, modificano il normale sviluppo delle piante, aumentando la produttività, la qualità del raccolto e del raccolto.

Applicazione delle auxine. Fonte: pixabay.com

Le applicazioni controllate quando si stabilisce una coltura favoriscono la crescita cellulare e la proliferazione delle radici principali e avventizie. Inoltre, favoriscono la fioritura e lo sviluppo dei frutti, prevenendo la caduta di foglie, fiori e frutti.

A livello sperimentale, le auxine vengono utilizzate per produrre frutti nei semi, per trattenere i frutti fino a maturità o come erbicidi. A livello biomedico, sono stati utilizzati nella riprogrammazione di cellule somatiche in cellule staminali.

Riferimenti

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