Абсцизовая кислота это кратко

Обновлено: 30.06.2024

В отличие от ауксинов, гиббереллинов и цитокининов, стимулирующих многие процессы, абсцизовая кислота (АБК) и родственные ей вещества тормозят ряд процессов роста и развития.

Абсцизовая кислота — оптически активное соединение — сесквитерпен, по биогенезу близкое монотерпенам, битерпенам, каротиноидам и тритерпенам.

Установлено, что у гиббереллинов и абсцизовой кислоты общий предшественник при биосинтезе, что имеет важное значение в процессе регуляции различных состояний растительного организма. Синтез АБК может происходить в различных органах растений — точках роста стебля, корнях, листьях, цветках, плодах. Как и другие фитогормоны, абсцизовая кислота обладает способностью вызывать множественные физиологические эффекты. Абсцизовая кислота участвует в регуляции покоя семян, старении и опадении листьев, плодов и других частей растений, регуляции движения устьиц, коррелятивном ингибировании, адаптационных реакциях растений на повреждающее действие. Анализируя физиологические проявления, вызываемые АБК, нетрудно отметить, что в их основе лежит эффект торможения, замедления реакций метаболизма в организме.

Абсцизовая кислота из-за высокой стоимости синтеза пока не применяется на практике.

Источник: Применение регуляторов роста в виноградарстве и питомниководстве. Шерер В. А., Гадиев Р. Ш. Киев, 1991

Абсцизовая кислота (англ. ABA ), абсцизин, дормин — это гормон растений (изопреноид). Показана роль абсцизовой кислоты во многих процессах развития растений, в частности, в спячке почек.

Содержание

Функции

Первоначально для абсцизовой кислоты предполагалась роль в опадании листьев, но в настоящий момент такая роль показана лишь для небольшого числа растений. У растений описаны сигнальные пути связанные с абсцизовой кислотой при ответе на стресс и патогены. [2] [3] Обнаружены и секвенированы гены, продукты которых принимают участие в биосинтезе абсцизовой кислоты. [4] [5] Абсцизовая кислота синтезируется некоторыми патогенными грибами по другому пути, чем у растений. [6]

Показана роль абсцизовой кислоты в опадании листьев. При подготовке к зиме абсцизовая кислота синтезируется в концевых почках растений. Это приводит к замедлению роста, а из прилистников образуются защитные чешуйки, покрывающие спящие почки в холодный период. Абсцизовая кислота останавливает деление клеток камбия и останавливает первичный и вторичный рост.

Абсцизовая кислота также образуется в корнях растений в ответ на снижение водного потенциала, а также при стрессе. Затем абсцизовая кислота поступает в листья, где изменяет осмотический потенциал устьичных клеток, и вызывает закрывание устьиц. Закрывание устьиц снижает транспирацию и предотвращает дальнейшую потерю воды через листья.

Описаны мутанты Arabidopsis thaliana, дефицитные по синтезу абсцизовой кислоты. Такие растения имеют нарушения покоя семян, при прорастании, в структуре устьиц, некоторые мутанты имеют задержки роста и коричнево-желтые листья. [7]

Рассмотренные ранее гормоны (ауксины, цитокинины, гиббереллины) по общему воздействию на растение обладали стимулирующим действием. Однако у растений есть и гормоны, физиологический эффект которых сводится к угнетению жизненных процессов. Эти гормоны – абсцизовая кислота (АБК) и этилен.

Абсцизовая кислота – уникальная молекула, встречающаяся в различных доменах жизни. Ее можно обнаружить у грибов, водорослей, всех растений и даже у цианобактерий. У сосудистых (Tracheophyta) все клетки, содержащие пластиды, могут синтезировать АБК. Транспортируется гормон в основном неактивно, во все направлениях от места синтеза.

По своей структуре АБК относится к терпеноидам, содержит 15 углеродных атомов. Но синтезируется не по пути прочих сесквитерпеноидов через фарнезол, а как тетратерпеноид, и по-сути является апокаротиноидом. Синтез, как и у многих метаболитов терпеноидного ряда, начинается в пластидах. В высших растениях АБК синтезируется из ксантофиллов, и включает в себя последовательные превращения β-каротина, зеаксантина, антераксантина, виолаксантина (тут можно вспомнить виолаксантиновый цикл), неоксантина. В конечном итоге 9-цис-неоксантин расщепляется на два фрагмента, один из которых, ксантоксин (С15), выходит из пластиды в цитоплазму, где превращается в абсцизовый альдегид, из которого специальным молибденсодержащим белком (альдегид-оксидаза) синтезируется АБК. На этапах, предшествующих образованию виолаксантина, действуют гены, мутанты по которым используются при исследованиях действий АБК. Инактивация происходит гликозилированием по карбоксильной группе, либо гидроксилированием в 7, 8 и 9 положениях.

Физиологические эффекты АБК.

Синтез АБК начинается в ответ на снижение тургорного давления внутри клетки, которое может быть вызвано снижением количества воды в растении, повышением осмолярности цитоплазмы, понижением температуры. Общее действие заключается на ответе на осмотический стресс. Ответ сопровождается целым комплексом различных эффектов.

Синтезируясь в листьях при недостатке воды, АБК быстро путем диффузии по апопласту доходит до замыкающих клеток устьиц и вызывает их закрытие. Закрытие устьиц происходит через АБК-зависимый вход ионов Ca 2+ в клетку. Кальций взаимодействует с разнообразными киназами, которые фосфорилируют быстрые и медленные анионные каналы (QUAC1, SLAC1), что приводит к их открытию и выходу анионов Cl - из клетки. Мембраны всех клеток несут изнутри отрицательный заряд, при выходе анионов из клетки происходит деполяризация мембраны, приводящая к открытию потенциал-зависимых калиевых каналов. В результате К + выходит наружу, и мембрана реполяризуется. Внутри живых клеток калия всегда больше, чем в окружающей среде, поэтому он выходит пассивно по градиенту концентрации. К тому же АБК индуцирует синтез NO, вызывающего образование цАДФ-рибозы (циклическая аденозиндифосфат-рибоза), и инозитол 1,4,5-трифосфата через G-белок и фосфолипазы. Эти мессенджеры, взаимодействуя с Ca 2+ -каналами тонопласта, инициирут выход Ca 2+ в цитоплазму. Катион К + несет большую гидратную оболочку (состоящую из молекул воды, связанных с катионом электростатическими взаимодействиями из-за дипольной природы H₂O). Таким образом, вместе с калием вода эффективно выводится из вакуоли и цитоплазмы. Попадающий внутрь клетки катион Ca 2+ перемещается пассивно, так как кальция внутри клетки всегда значительно меньше, чем снаружи. Именно маленькая концентрация кальция позволяет ему служить важным мессенджером и сигнальной молекулой многих сигнальных каскадов в клетках всех живых существ. Ca 2+ несет в 2 раза бóльший положительный заряд, чем выходящий К + , поэтому для компенсации реполяризации требуется в 2 раза меньше катионов, притом гидратная оболочка Ca 2+ меньше, чем K + . Таким образом, связанная с ионами вода выводится из вакуоли и клетки, вызывая закрытие устьиц. Это позволяет мгновенно, за 10-15 минут, регулировать содержание воды в клетках. Мутантные по синтезу АБК из абсцизового альдегида растения содержат около 10% от нормальной концентрации гормона и способны расти только в атмосфере, насыщенной водяным паром. Клеточная стенка замыкающих клеток устьиц неоднородна. Она очень толстая и твердая со стороны устьичной апертуры и тонкая и эластичная - около клеток обкладки. Поэтому при повышении давления внутри клетки вследствие закачки туда воды тонкая стенка выгибается наружу, а толстая стенка впячивается внутрь, увеличивая просвет апертуры.

Из листьев флоэмным транспортом АБК перемещается в корень, где в ответ на недостаток воды в побеге вызывает повышение гидравлической проводимости, поглощающей способности. Эта ответная реакция длится несколько часов. При нехватке влаги в почве уже ксилемным транспортом образовавшаяся в корне АБК поступает в побег, вызывая закрытие устьиц. Более долгосрочный ответ на засуху проявляется в общем снижении роста и метаболизма. Таким образом, с помощью ксилемного и флоэмного транспорта АБК устанавливается связь между водным балансом в побеговой и корневой системах.

АБК также отвечает за листопад при засухе. Это наблюдается в засушливых регионах, в нашей же полосе за листопад отвечает другой гормон – этилен, и стимулами в данном случае служат понижение температуры и механическое воздействие.

Дефицит воды на молекулярном уровне вызывает потерю конформации многих макромолекул. Чтобы этого избежать, клетке необходимо синтезировать осмотически активные вещества (оксипролин, сахароза, осмотин, полиамины и т.д.), которые, вызывая увеличение осмотического давления, препятствуют потере воды. Ведущую роль тут играет АБК. Осмотин – чрезвычайно гидрофильный белок, помогающий сохранять воду путем повышения матричного водного потенциала. Накопление осмотически активных веществ также важно при пониженных температурах, когда они выполняют роль антифризов. Полиамины – небольшие заряженные за счет протонированных аминных групп молекулы, которые связываются с отрицательно заряженным сахаро-фосфатным остовом ДНК и РНК и препятствующих их денатурации при небольшом обезвоживании. Сами процессы транскрипции и репликации гормон тормозит.

АБК отвечает за физиологический и вынужденный покой органов растений, а также за покой семян.

В молодых ветках многих растений в летний период накапливается АБК, концентрация которой к середине лета увеличивается настолько, что побеги прекращают видимый рост. При этом блокируется полярный транспорт ауксина, частично снижается апикальное доминирование и закладываются (но в рост не трогаются) боковые почки. Концентрация АБК чаще всего держится высокой до заморозков, не давая таким образом начаться видимому росту растений. К тому же низкие температуры препятствуют разрушению АБК - этот процесс называется вынужденным покоем. Но у некоторых растений, например, у конского каштана (Aesculus hippocastanum), концентрация абсцизовой кислоты снижается уже осенью, и поэтому при достаточно теплой погоде и поздней зиме деревья могут начать цвести.

В семенах концентрация АБК достигает максимума после окончательного формирования зародыша. Этот гормон блокирует действие гиббереллинов, не давая питательным веществам расходоваться. Весной во многих растениях АБК вымывается из семян вместе с талыми водами, но для прорастания некоторых культур этого оказывается недостаточно. Помимо наличия влаги, для таких растений необходимо еще воздействие низкими температурами - стратификация. Только тогда абсцизовая кислота разрушится и семена прорастут.

У мутантов по синтезу АБК (viviparous) наблюдается вивипария – прорастание семян на материнских растениях и внутри плодов.

АБК, в отличие от цитокининов или ауксинов, не является жизненно необходимым для растений гормоном. В лаборатории можно создать условия, при которых мутанты по синтезу этого гормона могут нормально расти и размножаться.

Как уже было сказано, не только растения способны синтезировать абсцизовую кислоту. Большое количество АБК выделяется фитопатогенным грибом Cercospora rosicola, вызывающим церкоспориоз роз. На пораженных растениях можно видеть буроватые мелкие пятна. Одной из причин как раз является избыточный синтез АБК – на листьях видны характерные пятна, где хорошо заметны некоторые эффекты этого гормона.

АБСЦИ́ЗОВАЯ КИСЛОТА́, гормон растений, тормозящий их рост и развитие. Впервые выделена в 1963 из созревающих плодов хлопчатника. По химич. природе изопреноид. Обнаружена у всех растений (кроме печёночных мхов); отсутствует у водорослей. При созревании плодов содержание А. к. в них резко увеличивается (напр., в грушах – в 10 раз). Ею богаты старые листья, покоящиеся почки и семена. Благодаря А. к. растение адаптируется к стрессу (засуха, понижение темп-ры) и переходит в состояние покоя. Она задерживает прорастание семян, тормозит рост почек и зародышей, регулирует покой клубней и луковиц, участвует в формировании отделительного слоя в черешках. Под действием А. к. в растениях образуются вещества (напр., гидроксипролин, полиамины, белки-осмотины), которые прочно удерживают воду в клетках, препятствуют образованию в них кристаллов льда, что придаёт растениям устойчивость к холоду и засухе. А. к. регулирует синтез пигментов (антоцианов). У водных растений при низком содержании А. к. формируются подводные листья, при высоком – надводные. Биосинтез А. к. происходит путём распада каротиноидов или из мевалоновой кислоты. Некоторые грибы, паразитирующие на растениях, вырабатывают А. к., регулируя ростовые процессы хозяина.

Абсцизовая кислота – гормон, который производится растениями. Благодаря особенным свойствам она нашла применение в нескольких сферах жизни человека. Одной из наиболее существенных из них является лечение рака. В статье рассмотрим подробное описание кислоты, как она борется с болезнью и где применяется, кроме медицины.

Что это такое и в чем содержится?

он синтезируется в растениях;
замедляет рост;
помогает перейти растениям в состояние полного покоя.

АБК содержат листья, ветки, семена и даже корни растений. Наличие большого количества кислоты может полностью остановить рост. К эффектам АБК можно отнести покой семян и почек, опадение листьев. Кислота отвечает за подготовку к зиме растений. Покой наступает в период созревания семян. Состояние покоя семян и почек позволяет растениям сохранить жизнеспособность в зимние холода. С помощью абсцизовой кислоты в растениях происходят такие процессы:

образуются белки и крахмал;
закрываются устья;
наступает обезвоживание семян.

Зачем она нужна растениям?

АБК для растений своего рода МЧС. Ее еще называют "гормоном стресса". Чтобы растение не погибло при неблагоприятных условиях, абсцизовая кислота дает команду на замедление роста либо переход в полный покой. К неблагоприятным условиям относятся:

засуха;
резкое колебание температуры воздуха;
превышение допустимой влажности воздуха для определенного вида растений;
зимний период.

При наступлении неблагоприятных условий повышается скорость синтезирования гормона, концентрация может увеличиться в 40 раз. С началом ростовых процессов после зимы и поливом растений содержание кислоты резко уменьшается. Немного отставая в росте, тем не менее, растение остается жизнеспособным.

Абсцизовая кислота и рак

Всевозможные медицинские лаборатории каждый год выпускают новые лекарства для лечения онкологических заболеваний. Неизменной составляющей лечения является химиотерапия, которая кроме положительного эффекта дает множество побочных явлений.

Немаловажным фактором продвижения АБК в онкологию являются не выявленные противоречия в организме человека с приемом гормона. Ценность кислоты в лечении заключается в отсутствии побочных эффектов. Применять АБК рекомендуется после удаления операбельных опухолей. Изучая абсцизин, зарубежные ученые пришли к выводу:

Для укрепления иммунитета вместе с кислотой необходимо употреблять продукты с высоким содержанием витамина А. К ним относят:

говяжью печень;
сливки и молоко с высоким процентом жирности;
сливочное масло, жирную рыбу (скумбрию, осетровые);
из фруктов и овощей подходят тыква, петрушка, морковь, абрикосы, шпинат.

В отличие от зарубежных стран, Россия только приступила к изучению фармакологических свойств кислоты в онкологии.

Сколько стоит кислота?

АБК можно приобрести по направлению врача. Также он назначит дозировку и будет проверять эффективность лечения. Она доставляется в специальных условиях и хранится при соответствующей температуре. Более детальные условия хранения рассмотрены ниже.

Для других целей использования абсцизин доступен в интернете на специальных сайтах. Средняя цена абсцизовой кислоты за 100 мг составляет 3-5 тыс. руб. Также продавцы указывают степень ее очищенности, которая может варьироваться от 95 до 99 процентов.

Форма выпуска и хранение абсцизовой кислоты

Для внутреннего применения используется жидкая и твердая формы кислоты. Последняя существует в виде кристаллического бесцветного порошка в капсулах. Дозировка по 10 мг. Капсула выполнена из растительной целлюлозы. Считается, что в жидкой форме эффект применения намного выше.

АБК растворяется дистиллированной водой, этиловым спиртом и полисорбатом. Для различной концентрации гормона используются разные схемы разведения. В аптеках продаются в расфасовке по 100 и 250 мг. Абсцизовая кислота входит в состав пищевых добавок, которые могут восполнять суточную норму гормона.

Если больной принимает АБК в домашних условиях самостоятельно, нужно соблюдать правила хранения:

при солнечном освещении и высокой температуре меняется химический состав кислоты;
при приготовлении раствора нужно в его состав включать бикарбонат натрия и углекислоту;
хранение маточного раствора предусматривает светонепроницаемые закрытые контейнеры;
хранение обязательно в холодильнике.

Применение в других сферах

Применение абсцизовой кислоты особенно распространено в сельском хозяйстве и растениеводстве. Кислота относится к фитогормонам. В природе существует два противоположных гормона:

этилен, отвечает за созревание плодов;
абсцизин, отвечающий за старение плодов.

В сельском хозяйстве синтетические ингибиторы роста растений используются для предохранения преждевременного полегания зерновых культур. Достигается это путем уменьшения роста стебля.

При обработке абсцизовой кислотой хлопковых полей уменьшается потеря урожая за счет одновременного созревания.

В садоводстве используют АБК как опрыскиватель деревьев для одновременного опадения плодов. Самое известное применение кислоты – уничтожение сорняков гербицидами, в состав которых она входит. Обработанные фитогормоном старения семена не дают преждевременных ростков, сохраняя свою сортовую идентичность.

Ингибитор роста растений используется в декоративном цветоводстве. У некоторых растений зацветание наступает в период замедления роста, например, у азалий. Использовать фитогормоны все чаще стали дачники, любители выращивания цветов и экологически чистых продуктов. Такие гормоны не являются химическими удобрениями, поэтому безопасны для людей.

Можно сказать, что абсцизовая кислота имеет большой спрос. Особенно она ценится как уникальное лекарство для эффективного уничтожения раковых клеток. Поскольку кислота является фитогормоном и не несет вреда человеческому организму, то она широко применяется в сельском хозяйстве для замедления или ускорения роста и созревания растений.

Читайте также: