docמדעי הצמח - שיעורים 12-14
download 
Report Transcription
מדעי הצמח - שיעורים 12-14
שיעור :12תגובת הצמחים למים 125 04.05.2010 שיעור :12תגובת הצמחים למים כיצד צמח קולט מים ,מעביר מים ומגיב להיעדר מים? זו שאלה משמעותית בהתחשב בתנאים של ארצנו, והיא תהיה הנושא של השיעור היום .כיצד למעשה צמח כמו עץ הסקויה יכול להעלות מים לגובה של 85 מטרים? שלוש רמות להעברה בצמחים • רמת התא הבודד – העברה באוסמוזה • מעבר במרחקים קצרים בין תאים בודדים – העברת מים דרך הפלסמודזמאטה ,הממברנה והדופן, ושילוב בין השניים. • מעבר במרחקים גדולים – מתבצע דרך מערכת העיצה והשיפה רמת התא הבודד בביולוגיה של התא למדנו על ממברנות והעברת חומרים מסיסים דרך ממברנה וגם חומרים לא מסיסים על ידי תעלות )העברה פסיבית( או נשאים ומשאבות )העברה אקטיבית( .למשל אם מוציאים פרוטונים החוצה ניתן להכניס קטיון פנימה ,שכן הפרוטונים גורמים לשינוי במפל הריכוזים של המתח החשמלי. באיור ניתן לראות שני סוגי תאים :אנימליים וצמחיים .ניתן להבחין בהבדל שכן בצמחים יש פרוטופלסאט ודופן. • תא אנימלי בתמיסה היפרטונית ,שיש בה הרבה מומסים ,ייתכווץ עקב לחץ אוסמוטי שיוציא את המים החוצה; התא הצמחי לעומת זאת לא יישתנה בגודלו אבל הפרוטופלאסט שלו ייצטמק. • תא אנימלי בתמיסה איזוטונית ,שבה ריכוז המומסים שווה לזה שבתא ,יהיה בצורתו הטבעית .כך גם התא הצמחי .זהו למעשה המצב הטבעי של התאים האנימליים. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 126 • תא אנימלי בתמיסה היפוטונית ,כמו מים מזוקקים ,יכניס מים לתוך התא והוא ייתנפח עד שייתפוצץ. בתא הצמחי לחץ הטורגור יעלה עקב כניסת מים לווקואולה; הדבר ייגרום ללחץ על הדופן .זה המצב הטבעי של תאים צמחיים – תא צמח ללא לחץ הוא צמח קמל ,שכן הלחץ נותן לצמח את זקיפותו. הבנת המעבר של המים כדי להבין איך מים זזים מצד אחד לצד שני אנו צריכים להבין פיזיקה פשוטה :פוטנציא המים )פסיי( הוא הפוטנציאל של המים לבצע עבודה. פסיי נמדד ביחידות של מגה-פסקל ) .(MPaמגה פסקל אחד שווה ל 10-אטמוספרות ,כאשר 1 אטומספרה הוא הלחץ של 1ק"ג רוויק על גבי שטח של 1סמ"ר מים. הלחץ בצמיגים למשל הוא 0.2מגה-פסקל ,בצינורות המים בבית זה 0.25מגה פסקל; הפסיי של המים מורכב משלושה תת-פסיי :פסיי-פי ,שזה הפוטנציאל של הלחץ ,פסיי-אס שזה הפוטנציאל של המומסים, ופסיי-ג'י שהוא הפוטנציאל של כוח המשיכה .הפוטנציאל של המים מורכב מהפוטנציאל של הלחץ, המומסים וכוח הכובד. שימו לב שבצמחים קטנים פסיי-ג'י שווה ל ,0-יש להתחשב בו רק עבור עצים ,הוא זניח ביחס לצמחים קטנים. אוסמוזה צינור המים באיור מכיל במרכזו ממברנת דיאליזה שמאפשרת מעבר של מים אך לא של מומסים .בצד שמאל יש מים מזוקקים – שבהם הפסיי-אס שווה ל .011-הפסיי-פי גם הוא אפס ,כי כלום לא מפעיל לחץ. בצד ימין של הצינור )בכל האיורים( יש תמיסת מלחים של 0.1מולאר .כאן הפסיי-אס הוא בערך ערך – .-0.23גם כאן פסיי-פי שווה .0מכיוון שבאופן כללי עוברים מפסיי גבוה לפסיי נמוך ,המים יעברו 11ככל שיש יותר מומסים פסיי-אס יותר שלילי ,כאשר מעבר מים מים הוא מפסיי גבוה לפסיי נמוך. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :12תגובת הצמחים למים 127 )באיור השמאלי( משמאל לימין עד לשיווי משקל .לא ניתן באמת להשוות ריכוזים אולם ניתן להגדיל את הלחץ על הממברנה; הגדלה של הלחץ תגרום להשוואה נטו על ידי העלאה של ערך פסיי-פי. אם נניח בוכנה על גבי הצד הימני )איור אמצעי( ,וכעת הלחץ יהיה פסיי-פי= ,+0.23הרי שעכשיו סך הפסיי הוא 0ולכן אין מעבר של מים .אם הבוכנה תפעיל לחץ גבוה יותר )איור ימני( וסך הפסיי יהיה חיובי )כי פסיי פי בערכו המוחלט גדול מפסיי-אס( הרי שהמים יעברו מימין לשמאל. בתא צמחי הפסיי של התא הצמחי הוא שלילי ,כי יש בו הרבה מומסים .אם שמים את התא בתמיסה מאוד מרוכזת של סוכרוז ,המים יעברו מהתא אל התמיסה )שם יש פסיי נמוך יותר(. המים ממשיכים לצאת עד שהריכוז בתא יגיע לפסיי של ) -0.9כי המים היוצאים אינם משפיעים בצורה משמעותית על ריכוז התמיסה(. החלק המצטמק בתא הוא הפרוטופלאסט ,לא הדופן. אם ניקח את אותו התא ונשים אותו במים מזוקקים ,כעת הפסיי של התמיסה הוא 0ולכן המים עוברים מהמיכל פנימה .הכניסה של המים תשפיע על פסיי-פי ולא על פסיי-אס, משום שהמים הולכים הנכנסים לווקואולה ולא לציטופלזמה; התא שואף שלא לשנות את הפסיי-אס שלו, שדרוש לו לשם פעילות תקינה ,ולכן כל המים יוכנסו לווקואולה .לחץ הטורגור של הווקואולה ייגדל, ויחד איתו כל לחץ הטורגור של התא על הדופן. אם התא "רוצה" לקלוט או לפלוט מים הוא יכול לשלוט בכך על ידי הכנסה או הוצאה של מומסים. • קליטת מים = הכנסה של יונים • פליטה של מים = הוצאה של יונים מעבר בין תא לתא ישנם שלושה נתיבים בהם המים יכולים לעבור: • מעבר סימפלסטי – בין שני פרוטופלסטים דרך הפלסמודזמאטה .כל רצף הציטופלזמה נקרא בצמח הסימפלאסט ) (symplastולכן מעבר ציטופלזמתי הוא מעבר סימפלסטי. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 128 • דרך הדפנות – הדופן הראשונית מורכבת מפקטין ,תאית ותאית-למחצה .הפקטין הוא רב סוכר שמאפשר תנועת מים כי הוא סופח הרבה מים )מעט כמו מעבר מים בספוג( .נתיב זה מכונה אפופלאסטי ,והיתרון הוא שהתא יכול פשוט לספוג מים והם עוברים בעצמם. • נתיב טרנס-ממברנלי – בנתיב זה אין מעבר אך ורק דרך דופן או ציטופלזמה כי אם מעבר מהציטופלזמה אל הדופן, אל דופן שנייה של תא סמוך ואל הציטופלזמה שלו וכן הלאה .זה שמים נכנסים לדופן לא אומר שהם חייבים להישאר שם. כניסת המים לעיצה המים נכנסים לעיצה דרך השורשים; בשורשים ,רקמת האפידרמיס המכילה יונקות היא ששואבת ראשונה את המים .תא עם יונקת סופג את המים ביונקת; המים יכולים להיכנס ישירות לדופן או לתוך התא. השאלה האם התא ייספוג את המים תלויה בהפרש פסיי ,כאשר צריך פסיי גבוה יותר מחוץ לשורש. לאחר שהמים נכנסים לאפידרמיס ,המים מגיעים לקורטקס – רקמת יסוד .לאחר מעבר בקורטקס הם מגיעים לאנדודרמיס ,הרקמה הפנימית ביותר ברקמת היסוד .מבנה האנדודרמיס הוא שונה מזה של הקורטקס ,והדפנות שלה נראים כמו פסים או האות .Uזוהי למעשה טבעת בתוך התא שעוטפת את הדופן בכיוון אחד לעבר הרקמה הוסקולארית .הטבעת אוטמת את מעבר המים לתוך הרקמה הוסקולארית כי היא עשויה שעווה .הטבעת מכונה .casparian strip במעבר אפופלסטי ,המים אינם יכולים לעבור את הרצועה הקספרית; המים האלה חייבים להיכנס פנימה לתוך התא ,לתוך הסימפלסט .כעת לאחר שנכנסו לתא האנדודרמיס יכול לקבוע אילו נוזלים ומומסים נשארים וממשיכים לרקמה וסקולארית ואילו ייפלטו החוצה. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :12תגובת הצמחים למים 129 קליטת מים ומינרלים דרך השורשים יש לזכור כי המים אינם מזוקקים כשהם נכנסים לשורש; המים מכילים מלחים שמקורם מהאדמה ממנה הם באו. ישנם מינרליים – למשל מתכות כבדות – שהצמח לא רוצה לקלט ולכן הוא אוגר אותם בשורשים; הרצועות הקספריות לא מאפשרות לחלקיקים אלו להיכנס לצמח .האנדודרמיס יכול להיות גם מאוד פעיל ולאגור חומרים – מים ומלחים – ואז ,בהתאם למצב הפיזיולוגי של הצמח ,לשחרר את החומרים. כיצד המים עולים במעלה העיצה? כעת משהמים מצויים בתוך העיצה בשורשים ,נשאלת השאלה כיצד הם עוברים אל הנוף .זהו שיעור בפיזיקה כמו גם בפיזיולוגיה. האם המים נדחקים מעלה ,או נמשכים מעלה? הלחץ יכול לדחוף את המים; הדחיפה ,לפי מה שלמדנו על הפסיי ,יידחוף את המים אולם לא מספיק .יחד עם זאת ,הטרנספירציה של המים מהעלים כאשר הם פותחים את הפיוניות לצורך פוטוסינטזה )המים יוצאים עקב פסיי נמוך יותר בחוץ מאשר בעלה( מקטינה את ריכוז המים בעלים וכך העלים יכולים למשוך את המים מעלה .היציאה של המים למעשה מושכת את עמודת המים מהעיצה מעלה. מדוע עלה צריך מים? פוטוסינטזה ,לחץ למבנה התא ,וקירור התא. שני כוחות נוספים מעבר לטרנספירציה הם הקוהזיה והאדהזיה. • קוהזיה ) – (cohesionהכוחות שפועלים בין שתי מולקולות מים .אם לוקחים קש ומחזיקים את קצהו העליון אטום ,המים דבוקים מבחינה מולקולארית ומחזיקים יחד כנגד משיכת הכובד. • אדהזיה ) – (adhesionאינטראקציה בין המים לדפנות העיצה. המשיכה על ידי הטרנספרציה ,הקוהזיה בין המולקולות והאדהזיה בין המים לצינורות ,גורמת לכל עמודת המים להישאב פשוט מעלה – כמו בקשית שתייה .ככל שיש יותר טרנספרציה מהירות מעבר המים בתוך העיצה תיגדל .בעצים המהירות הזו יכולה להיות 15מטרים לשעה. מה יקרה לעמודת המים אם ננקב חור בעמצע העיצה? חור שנגרם עקב בועית אוויר יגרום לנו לאבד את הקוהזיה ,כי אנחנו שוברים את רציפות הקשר בין מולקולות המים. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 130 סוגי העיצה השונים עכשיו אנחנו יכולים לראות את ההבדל בין הטרכאידיים )באיור משמאל( וה vessel elements-בעיצה :אם נכנסת בועת אוויר ל- ,vessel elementהכלי לא יהיה שמיש שוב; לעומת זאת החרירים בכל רחבי הטרכיאידים מאפשרים לעקוף בועות אוויר. בועות אוויר יכולות להיגרם עקב קיפאון של המים; משום כך בחשופי זרע ,צמחים האופיינים ליערות בוראלים ,יש הרבה יותר טרכאידים מאשר .vessel elementsיחד עם זאת החיסרון של הטרכיאידים הוא בקצב השטף – עקב קוטר קטן. דחיפה דיברנו על כוחות המשיכה; אולם מתי יכולה להיות דחיפה? דחיפה יכולה להתקיים כאשר הצמח קטן או כאשר יש יותר מדי מים .הטל בלילה הוא למעשה מים שדחפו את עצמם החוצה. כאשר הלחות היחסית באוויר גבוהה ,העלים קולטים יותר מים מאשר מאבדים .מכיוון שהשורשים ממשיכים לקלוט מים וליצור כוח דחיפה מלמטה למעלה ,כלפי העלים ,עודפי המים נפלטים החוצה על גבי העלה. יחד עם זאת יש לזכור כי במינים מעוצים ,הלחץ של הדחיפה לבדו לא מספיק כדי לדחוף את מוהל העיצה במעלה הגזע. התגובה למחסור במים • סגירת פיוניות – מפסיק את הפוטוסינטזה ,תהליך לא מועדף. • קמילה – ירידה של לחץ הטורגור גורמת לעלה להתקפל; הוא יוצר למעשה צינורית שבה חלקו התחתון של העלה נמצא בפנים וחלקו העליון נמצא בחוץ .מכיוון שהפיוניות נמצאות בתחתית העלה, הקיפול יוצר למעשה מיקרו-סביבה עם לחות גבוהה יותר עבור הפיוניות כדי למנוע אובדן מים .כך, למרות שהתהליך של הקמילה אינו מועדף ,הוא יעיל למניעת מותו של הצמח כי הוא קורה בעלים לפני שבגבעול – אם קורה בגבעול הוא בלתי הפיך. שימו לב :תגובת הקמילה היא לא תגובה פאסיבית ,היא מתרחשת עקב איתות תאי. • הפסקת הגדילה – גידול של איברים ושל תאים תלוי במים שיוצרים לחץ טורגור בוקואולה ,ולכן הפסקת הגדילה צורכת פחות מים. • הפסקת ייצור שורשים הקרובים לפני הקרקע .יחד עם זאת הצמח ימשיך לייצר שורשים עמוקים. זוהי שוב פעולה אקטיבית שבה הצמח לא נכנס לתרדמת אלא באופן אקטיבית מנסה להעמיק ולהגיע למים. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :12תגובת הצמחים למים 131 פתיחה וסגירה של הפיוניות סביב הפיונית יש תאי שמירה; הצד הפנימי שלהם מכיל דופן ראשונית שהיא עבה יותר מאשר בדופן החיצונית. כאשר אין לחץ תוך-תאי ,הפיונית סגורה; כשיש לחץ תוך תאי הפיונית פתוחה .הסיבה לכך היא שלחץ הטורגור בתוך הווקואולה עולה ולכן הדופן הדקה יותר הולכת אחורה ראשונה ומושכת איתה פתיחה של הפיונית. כדי לפתוח את הפיונית התא מכניס יונים לתוך תאי השמירה ,הפסיי יורד ,ובעקבות כך מים נכנסים ומשפיעים על פסיי הלחץ של נפתחת; והפיונית הוקואולה, המקרה ההפוך נעשה כדי לסגור את הפיונית. היון המופעל הוא אשלגן וכדי להכניס אותו צריך להפעיל משאבות אשלגן .המשאבות האלה צורכות אנרגיה ועובדה זו מסבירה מדוע תאי שמירה – להבדיל מתאי אפידרמיס אחרים – מכילים כלורופלאסטים: הכלורופלאסטים בתאי השמירה מייצרים את ה- ATPהדרוש להם על מנת להניע משאבות אשלגן ,שיאפשרו פתיחה וסגירה של הפיוניות. בהיעדר מים ,הצמח מפריש את ההורמון ABA וההורמון גורם לסגירה של הפיוניות על ידי הוצאת אשלגן מתאי השמירה .הוצאת האשלגן מורידה את פסיי-פי .שימו לב שהאשלגן נכנס לתוך הוקואולה של התאים הסמוכים לתאי שהמירה. הובלת מומסים בשיפה כיוון המעבר של מומסים משתנה :בעוד שהעיצה מובילה מים והיא רקמה מתה ,השיפה היא רקמה חיה שמכילה תא חי – תא הלוואי .הסוכרים שמובילה השיפה נוצרים באיברים המטמיעים, כלומר בעלים ולפעמים בשורשים – במקרים של החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 132 פקעות ,למשל )שמייצרות רב-סוכרים כמו עמילן( .העלה מייצר סוכרים על ידי פוטוסינטזה ברקמת המזופיל .המזופיל צריך להוביל את הסוכרים לתוך השיפה .בדרכו עומדים תאי נדן הצרור – bundle .sheathנדן הצרור מבודד את הרקמה הוסקולארית בתוך העלה ,והסוכר צריך לעבור מהמזופיל לנדן הצרור ולתוך השיפה – ספציפית לתא ה.Cieve II member- מעבר סוכרים מאיברים מטמיעים מטה ריכוז הסוכר הגבוה ביותר נמצא במזופיל. לפיכך התנועה לתוך השיפה לכאורה יכולה להיות פאסיבית; אולם הריכוז של הסוכרים בשיפה הוא גבוה ,כי כל התאים מתנקזים לתוכה .ולכן יש תעלות מימן וסוכרוז ,תעלות ATPשמכניסות את הסוכר באופן אקטיבי ,כי תא השיפה הוא תא בודד שנדחף לתוכו עוד ועוד סוכר כנגד מפל הריכוזים. כעת נוצר מצב של הרבה מאוד סוכר בתאי השיפה ,אשר צריך להגיע למורדו של העץ. ככל שנכניס יותר סוכר ,יש פסיי נמוך; אם הפסיי נמוך נכנסים מים ,דבר שמעלה את פסיי פי .אם התא מכיל הרבה לחץ ,יש דחיפה של הסוכרים אל החורים שבדפנות העליונות והתחתונות של התא – ובצורה כזו הסוכר למעשה דוחף את עצמו כלפי מטה. ברגע שהמים והסוכרים הגיעו לתא שאמור לקבל את הסוכרים )שהוא עני בסוכר( ,יש משאבות שמעבירות את הסוכר מהשיפה לתא השורש )למשל( .השורש מייצר עמילן .המים יוצאים מהשיפה עקב ירידת המומסים בתא ,עוברים למערכת העיצה ועולים מעלה עד שהם חוזרים אל מערכת השיפה. מעבר רבי-סוכרים מהשורשים מעלה מבחינת סוכרים כמו עמילן ,הסוכרים נכנסים לשיפה מהשורש, יוצרים לחץ פסיי גבוה ,גורמים לכניסת מים וכמו שהסוכרים יורדים מהעלה כך הם למעשה עולים מהשורש באותו מסלול בכיוון הפוך. זוהי מערכת של – Source & Sinkהמים תמיד נעים ממקור שהוא שורש ומובלעת שהיא עלים; הסוכירם יכולים לנוע בשני הכיוונים ,אם המקור הוא השורש אז המובלעת היא העלים ואם המקור הוא העלים המובלעת היא השורש. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 133 09.05.2010 שיעור :13הורמונים צמחיים החוקרים הראשונים בתחום זה היו פריץ וונט וקנט ת'ימן ),(Frits Went & Kenneth Thimann כאשר הם הגדירו ב 1937-את ההורמונים הצמחיים כ"מאופיינים על ידי תכונתם לשירות כשליחים כימיקליים אשר על ידיהם הפעילות של איברים מסויימים מתואמת עם זו של אחרים". הגדרות הורמון היא מילה יוונית שממעותה "לעורר" ) .(to exciteההורמונים מצויים בכל האאוקריוטיים הרב- תאים ומשמשים כאותות כימיים לתיאום בין חלקי הגוף .בשונה מתאים אנימליים המכילים בלוטות הפרשה של הורמונים ,בצמחים כל התאים יכולים לייצר הורמונים .אולם הפעילויות וההשפעות של אותם הורמונים בחלקים שונים של הצמח יכולות להיות שונות. ההורמונים מסונטזים במקום מסויים ומועברים למקום אחר ,אולם אותו הורמון יכול להיווצר בחלקים שונים באורגניזם הצמחי ,זאת להבדיל ממה שקורה באורגניזמים אנימליים .ההורמונים הם מולקולות קטנות הפעילות בריכוזים נמוכים ,ומערכת של הגברת אותות משמשת על מנת להגביר את האות. פעילות ההורמונים • מכוונים פעולות תאיות כמו חלוקה ,התארכות והתמיינות של תאים. • שולטים על תהליכי יצירת דגם התאים – רקמה ,צורת אורגניזם. • קובעים את ייעוד התאים – בין אם יהיו ביצית או תא אבקה. • שולטים על היווצרות רקמות. • תגובות לעקות ביוטיות וא-ביוטיות. אנחנו נעסוק בכל הנושאים הנ"ל למעט התערבות ההורמונים בעקות ביוטיות ,משום שבשנה הבאה יש קורס בפיזיולוגיה של הצמח בו יש עיסוק רחב בתגובות הגנה של צמחים. ההסתעפות של ענפים ,יצירה של שיבולים ,מעבר מגדילה וגטטיבית של יצירת ענפים ועלים לפיתוח פרחים ופירות ,תגובות הגנה מפני יובש או מזיקים – כל אלו תגובות המתווכות על ידי הורמונים. הורמונים ותיקים וצעירים ההורמונים במעגל הכחול מוכרים זה שנים רבות ,ואלו שמוקפים בירוק זוהו רק ב 20-השנה האחרונות בערך .עובדה זו משליכה לגבי כמות המידע שיש לנו על ההורמונים השונים .ההורמון שהתגלה ראשון הוא האוקסין ,בו נתמקד בשתי ההרצאות הקרובות; תהיה לנו הרצאה נוספת על ציטוקינינים ,אפסיסים ואתילן .על קצה המזלג נציין את בראסינסטרואידים וסטריגלקטון ,ולר נעסוק בשתי החומצות האחרות המוקפות ירוק. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 134 הורמונים מבקרים את שלבי מעגל החיים של הצמח ההורמונים מבקרים כל שלב ושלב במעגל החיים של הצמח; הם מבקרים את ההתפתחות העוברית, תרדמת הזרעים ,נביטה )סיגנל הורמונלי מוציא את הזרע מתרדמה וגורם לו לנבוט( ,התפתחות וגטטיבית שמאופיינת בגדילת ענפים ,הסעפות וגדילת עלים; הם מבקרים מעבר לגדילה רפרודוקטיבית ויצירת פרחים ופירות וכן הבשלה של פירות. אנחנו נעבור במסודר על ההורמונים אך יש לזכור שכל הורמון ,בצורה אחרת ,מבקר תהליכים אלו. המחקר מדגיש בשנים האחרונות את הרב-שיח שיש בין ההורמונים השונים .בהרצאות ננסה לראות כיצד המנגנונים האלה עובדים ,יחד עם ראייה לעתיד .בהרצאות תהיה אינטגרציה של חומר שלמדנו בתחילת הקורס – מבנה תאים ודופן ,רקמות הובלה וכדומה – עם הנושא של הפעילות ההורמונלית של הצמחים. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 135 פירוט ההרצאות • מנגנון הפעילות של ההורמונים. • בקרה הורמונלית על ההתפתחות הוגטטיבית – כל איברי הצמח שאינם איברי רבייה .ביניהם ההורמונים אוקסין ,ציטוקינין ,סטריגולאקטון ,ג'יברלין ובראסינוסטרואידים. • נעבור לדבר על הורמונים שיש להם תפקיד בבקרה רפרודוקטיבית – התפתחות פרחים ,נדבר על ההורמונים אתילן וחומצה אבסיסית. • בקרה על תפקידי ההורמונים וספציפית של חומצה אבסיסית במצבים של עקות א-ביוטיות – מלח ,חוסר מים וכו'. • הרב-שיח שבין ההורמונים השונים. כאמור איננו מדברים על הורמונים שקשורים בתגובות ליצורים חיים. הורמונים :סינטזה ,מעבר ,קליטה ,איתות ותגובות הורמונים נוצרים בתאים באופן מבוקר .לרוב הם לא פועלים על התא המייצר אותם ,ולכן יש מנגנוני העברה מהתא המייצר לתא היעד בו מתרחשת התגובה .באותו תא יעד ,ההורמון נקשר לקולטן ) (receptorחלבוני שמתחיל שרשרת העברת אותות אשר גורמת לאפקטים השונים שאנו עדים להם אחר כך. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 136 ביוסינטזה של הורמונים במסגרת ההרצאות אנחנו לא נלמד ביוסינטזה של הורמונים כי זו מורכבת מדי מבחינת הביוכימיה ,ולכן אם נראה בהרצאות משהו על ביוסינטזה אנו נזכיר זאת אך לא ניכנס לעומק מסלול הביוסינטזה של ההורמון. ההורמון עובר סינטזה שמאפשרת לו לעבור בטרנספורט למקום הפעילות ,תא היעד .יש בקרה על הסינטזה של ההורמון .עוד דבר שקיים הוא שהם עוברים לרוב קוניוגציה – הם מוצמדים למולקולה אחרת .במצב זה יכולים לקרות מספר דברים: • הקוניוגציה היא אינהיביטורית – למשל ההורמון אוקסין יכול להימצא במצב חופשי ואז הוא פעיל או בבקרה של מולקולה אחרת שהופכת אותו ללא-פעיל. • הקוניוגציה היא אקטיבטורית – הורמונים נוצרים במצב לא פעיל אולם ההיצמדות למולקולה נוספת מאקטבת אותם. • קוניוגציה שגורמת לפירוק של ההורמון – כמו למשל במסלול היוביקוויטינציה. העברה וקליטה אנו מכירים את רקמות ההובלה של הצמחים ,השיפה והעיצה .אם יש הורמון שנוצר בשורשים ואנו שואפים להעבירו לעלים ,אנחנו נעביר אותו בעיצה – שמעלה מים לעלים ובזרם שלהם ניתן לשטוף את ההורמון באותו כיוון .באותה מידה הורמון שנוצר בנצר יכול לעבור בשיפה .כמו כן הורמונים יכולים לעבור בין תאים במערכת טרנספורט ייעודית המעבירה הורמונים דוגמת האוקסין בצורה מאוד ספציפית – כי רקמות ההובלה יכולות לתת כיוון כללי ,אבל אינן יכולות לייעד הובלה ספציפית וכיוונית לתאים מסויימים. בשנים האחרונות הייתה התקדמות עצומה בהבנה של מערכת ההובלה של האוקסין; היום מוכרים הרצפטורים של רוב ההורמונים הצמחים– דבר שלא היה ידוע ב 10-השנים האחרונות. העברת אותות העברת אותו נעשית בשני מנגנונים עיקריים: • העברת אותות על ידי זירחון ודה-זירחון של חלבונים – ההורמון נקשר לרצפטור ,דבר הגורם לזירחון של חלבון מסויים שעשוי לזרחן חלבון אחר ובסופו של דבר גורם להפעלה של אנזימים .ישנם חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 137 חלבוני פוספאטאז שיכולים לפרק את הזירחון הזה .המסלול יכול גם לערב הפעלה של פוספאטאזות כשם שהוא כולל הפעלה של קינאזות ,כאשר לכל אורכו יש הפעלה ועיכוב של אנזימים וחלבונים על מנת להגיע בסופו של דבר לתוצאה המתבקשת על ידי שחרור ההורמון. • הצמחים עושים שימוש במערכת פירוק מכוון של חלבונים בתגובות ההורמונליות שלהם .באופן ספציפי המערכת הזו בשימוש נרחב במיוחד בצמחים ,למרות שזה קיים גם במערכות אנימליות. התגובות • הפעלה של גנים – הורמונים יכולים להפעיל או להשתיק ביטוי של גנים מסויימים. • שינויים פיזיולוגיים – לא על ידי ביטוי גנים אלא על ידי פתיחה/סגירה של תעלות הגורמות לכניסה/יציאה של יונים .אלו תגובות מהירות יותר ואנחנו נראה אותן כשנלמד לעומק על החומצה האבסיסית ,החשובה לפעילות מנגנוני ההגנה של צמחים מפני יובש. סיכום במקרים מסויימים ניגע בסינטזה ,נדבר על מנגנון ההעברה של אוקסין ,נדבר על הרצפטורים ומעבר האותות בהורמונים שלגביהם קיים המידע הזה ,ונדון במה שהם עושים מבחינת תגובות פיזיולוגיות. מנגנון פירוק חלבונים – פרס נובל בכימיה 2004 מנגנון זה חשוב גם במערכות אנימליות אך במיוחד במערכות צמחיות .סימון החלבונים לפירוק נעשה על ידי חלבון היוביקוויטין שנקשר לחלבון המטרה המיועד לפירוק .המנגנון של היוביקוויטינציה יודע לחבר שרשרות יוביקוויטין המסמנות את החלבון המיועד לכך שהוא צריך להגיע לפירוק בפרוטאוזום .חלבוני המנגנון הם E1ו ,E2-אך העיקרי בהם הוא דווקא – E3חלבון שיודע להכיר את חלבון המטרה שלו, קושר את חלבון המטרה ומאפשר את היוביקוויטינציה שלו. בתוך ה E3-יש חלבון שמכיל מתחם שמכונה .F-Boxבצמחים כמו ארבידופסיס מוכרים 700סוגים שום של ;F-Boxהספציפיות של חלבון E3מכירה חלבונים מסויימים ,ולכן לא כל חלבון בתא עובר פירוק על ידי המערכת הזו אלא רק חלבונים המזוהים על ידי F-Boxספציפי. המערכת התגלתה על ידי שני מדענים ישראלים בשיתוף עם מדען אמריקאי והם קיבלו ב 2004-פרס נובל על הפרוייקט שלהם. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 138 שלושה הורמונים צמחיים משמשים בשרשרת העברת הסיגנל שלהם במערכת היוביקוויטין. ההורמונים מסומנים באיור משמאל בעיגול אדום; הקולטן שלהם מוקף בריבוע ירוק ,והחלבונים שהם גורמים לפירוקם מסומנים בקו מרוסק. • ההורמון אוקסין ) (AUXנקשר לקולטן ,TIR1המכיר קבוצת חלבונים בשם IAA וגורם להם לפירוק. • ההורמון ג'יברלין ) (GAנקשר לרצפטור GID1ומביא לפירוק חלבונים מסוג .DELLAה • חומצה הג'זמונית ) (JA-Ileנקשרת לקולטן שלה ) (COIIומפרקת חלבונים מסוג .JAZ החלבונים המיועדים לפירוק קשורים לחלבונים אחרים ,שהם פקטורי שיעתוק .החלבנים משמשים כאינהיביטורים של פקטורי השיעתוק אליהם הם קשורים .כאשר יש יוביקוויטינציה על ידי ההורמון של החלבונים המעכבים ,הם מפורקים ואז פקטורי השיעתוק יכולים לפעול בתגובה הנדרשת ,ביטוי הגנים הנדרשים לפי פליטת ההורמון. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 139 השפעת ההורמונים על השלב הוגטטיבי של התפתחות הצמחים שלבים אלו כוללים נביטה ,גדילה ,יצירת איברים דוגמת עלים, והסתעפות – כמו יצירת ענפים ושורשים צדדיים. הדבר הראשון שנראה בתחום זה הוא מוטנטים – בעיקר בארבידופסיס אבל גם בצמחים אחרים. למטה ,האיור השמאלי הוא מוטנט של צמח אפונה .הצמח השמאלי הוא ,WTהימני הוא מוטנט הפגוע בתגובות של ג'יברלין .בתמונה האמצעית הארבידופסיס המוטנט פגוע באוקסין ,בתמונה הימנית הוא פגוע בברסינוסטרואיד .אנחנו נלמד בהמשך יותר בהרחבה על כל אחד משלושת ההורמונים האלה. אוקסין באיור משמאל מופיע המבנה הכימי של אוקסין .האוקסין הוא חומצה, ) Indole-3-Acetic Acidאו בקיצור .(IAAהטבעות מהוות את הקבוצה האינדולית ,והחומצה האצטית היא שייר .העובדה שההורמון הוא חומצה חשובה למעבר שלו בין התאים. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 140 השפעות האוקסין – כללי • גדילה של איברים ותאים. • פוטוטרופיזם )הנטייה של הענפים לכיוון האור(. • ביקורת על תגובה גראבי-טרופית )תגובה לכוח הכובד – צמיחה השורשים כלפי מטה ,או הגראביטרופיזם השלילי של הענפים(. • בקרה על יצירה של ענפים )במוטנט של אוקסין רואים יותר ענפים צדדיים(. • התפתחות של עוברים. • בקרה על יצירה ושמירה של תאי הגזע ) .(stem cellsכאן יש לו פעילות תלויית רקמה :בנצר למשל הוא דואג שלא יהפכו לתאי גזע או שורש. • יצירת הסתעפויות – בקרה על יצירת ענפים ושורשים צדדים. אנו רואים שלאוקסין יש תפקידים רחבים ,ובהמשך נראה כי הוא עובד באינטראקציה עם הורמונים אחרים. גילוי האוקסין כפעיל בתגובה לפוטוטרופיזם דארווין מגיע למסקנה שקיים סיגנל העובר לאורך הצמח מי שהניח שהאוקסין צריך להתקיים הוא צ'ארלס דארווין ,שיחד עם בנו פרנסיס חקר את התנועות של הצמחים .דארווין שם לב שענפים נעים לכיוון האור כשהם מונחים ליד החלון ,והוא רצה לדעת מה מבקר את הפעולה .הוא נתן אור מכיוון מסויים והצליח לראות את התנועה .באיור מתוך ספרו הוא כותב שקוטילידונים )חותלות או נבטים בעברית( פונים לכיוון האור אליו הם נחשפים .הכיפוף לכיוון האור ניתן להבחנה על ידי הזווית האופקית הנמוכה. דארווין ופרנסיס ערכו שורת ניסויים מאוד אלגנטיים :הם הבינו שהכיפוף נעשה למטה ,אבל ראו שלאו דווקא איזור זה היה החשוף לאור .בשורה של ניסויים בהם חתך את הקצה של החותלות וכיסה אותן ב"כובע" שלא מעביר אור ,וראה שבמקרה כזה אין כיפוף .הוא ניסה לכסות את איזור הכיפוף אולם אז דווקא היה כיפוף .הוא מסכם בספרו כי עלינו להניח שכאשר הנבטים החשפים לאור צדדי ,ישנה השפעה הזורמת מהחלק העליון לחלק התחתון של הנבט ,הגורמת לנבט להתכופף. דארווין נחשב לראשון שדיבר על סיגנל שעובר בצמח שמקורו במקום אחד והוא מגיע למקום אחר. זה מדגים בדיוק את הפעילות של ההורמונים ,כפי שהסברנו אותה. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 141 בויסון וג'נסן מאשרים את קיום הסיגנל בסיכום ניסוייו ,דארווין אומר שיש סיגנל שנקלט בקצה החותלת .הסיגנל הזה של אור גורם למעבר סיגנל אחר .זוג חוקרים אחר ,בויסון וג'נסן ,לוקחים את עבודתו צעד נוסף הלאה; הם טועניםש אם נחצה את החותלות ונשים בין שני הקטעים החתוכים חתיכה של חומר קרמי שלא מאפשר מעבר דיפוז לא יהיה כיפוף לאור; אבל אם שמים חתיכת אגר ,שכן מאפשר מעבר בדיפוזיה ,אזי כן יש כיפוף .בכך הם מאשרים שקיים סיגנל שעובר מהמקום שקולט את האור אל התחתית וגורם לכיפוף. פריץ וונט מניח שהסיגנל מועבר על ידי כימיקל אז מגיע פריץ וונט ,אשר לוקח את המימצא של בויסון וג'נסן הלאה ,ומעלה היפותזה :האגר מכיל כימיקל שנוצר בקצה החותלת ועובר לחלקים יותר נמוכים שלה ,והוא זה שגורם לכיפוף .הוא עורך סידרה של ניסויים בהם הוא מאיר צמחים באור, חותך אותך ומניח את קצה החותלת על בלוק של אגר. לאחר זמן נתון הוא לוקח את בלוק האגר ,אשר לפי ההיפתוזה שלו מתמלא בכימיקל המופרש. הביקורת של הניסוי היא חותלת ללא הקודקוד ,והיא באמת לא מתכופפת; אם הבלוק מונח באופן אופקי על חותלת היא גם לא מתכופפת; אבל אם האגר הוסט שמאלה החותלת מתכופפת לצד שמאל. מתוך האגר ,וונט בודד את הכימיקל וכינה אותו "אוקסין" )יוונית ל"הגברה" – .(Increaseלמעשה ניתן לראות באיור שכאשר הזרימה של האוקסין במורד הצמח נוטה יותר לצד אחד מאשר האחר ,נגרם כיפוף .ההנחה היא שהזרימה של האור גורמת להגברה הזרימהש ל האוקסין בצד החשוך ,וכך למעשה נגרמת התכופפות של הצמח לכיוון האור. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 142 הוכחת קיום האוקסין במחקר מודרני המחקר התקדם ,ועם התקדמותו יש לנו שיטות די טובות שמאפשרות לראות את פיזור האוקסין .בין השאר המחקר הוביל לזיהוי גנים שמגיבים לאוקסין .אם אנחנו מחברים את הגנים האלה לחלבון שנותן צבע ברקמה אנחנו יכולים לראות איפה האוקסין מפוזר ברקמה .הצבע הכחול הוא תוצר של גן שמגיב לאוקסין ,שצובע את הרקמה בכחול .נבט קיבל אור מכיוון ימין כמופיע באיור ,ואז רואים שרוב הצבע הכחול מצוי בצד החשוך – הצד השמאלי. החוקרים שעשו את הבדיקה לא הסתפקו בה בלבד כי היא לא בודקת כמויות ,אלא רק תגובה .לכן בודדו את החותלות ,חילקו אותן לשתיים ,ובדקו כמה אוקסין ניתן לבודד מהצד המוחשך לעומת המואר ,וראו שאכן יש יותר אוקסין בצד המוחשך )ראו גרפים בצד שמאל של האיור(. ממה נובע הכיפוף של החותלת? ההצטברות של האוקסין גורמת להתארכות של התאים בצד החשוך, לעומת התאים בצד המואר שלא מתארכים .שימו לב שהתאים אינם מתכווצים ,כי יש להם דופן קשיחה, ולכן הם לא יכולים להכווץ ורק להתארך; הדופן היא דינמית ,יש אנזימים שיכולים לפרק את הדופן ולבנות אותה מחדש על מנת להתארך .התאים בצד החשוך מתארכים וכתוצאה מכך מתקבל הכיפוף. אוקסין מעורב בתגובה לגראביטרופיזם – השפעת כוח הכבידה הגראביטרופיזם גם הוא קורה עקב הצטברות לא סימטרית של אוקסין בשני הצדדים – הגבעול או השורש .הנבט באיור משמאל הונח אופקית ואנו רואים שהנצר פונה כלפי מעלה בעוד שהשורש פונה כלפי מטה .את הניסויים האלה עושים באור חזק מלמעלה, אחיד ,או בחושך כדי למנוע אפקט של פוטוטרופיזם. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 143 האוקסין מבקר התארכות תאים הגורמת לגראביטרופים שלילי או חיובי אם מסתכלים על התארכות התאים ,כאשר יש נבט שגדל אנכית ובודקים בו את התארכות התאים ,רואים שההתארכות היא אחידה; אבל אם שמים נבט בצורה אופקית )צד תחתון בכתום ,צד עליון בסגול( התאים בצד התחתון של הנצר מתארכים יותר מאשר אלו בצד העליון וכתוצאה יש כיפוך בניגוד לכוח הכובד. בשורשים קורה משהו שונה )נרחיב בהמשך(. כאשר מדדו את הריכוזים של אוקסין רואים שגם בתגובה לכוח הכובד ,כאשר מגדלים את הענפים אנכית אין הבדל מובהק בין צדדי הגבעול מבחינת ריכוז האוקסין ,אבל בהחזקה אופקית של הנבט יש הבדל בין צד עליון לתחתון. התגובה לגראביטרופיזם בשורש נשאלת השאלה ,מה קורה בשורש? אנו יודעים שהוא מתכופף כלפי מטה; אנו יודעים גם שהכיפוף מעלה של הנצר נובע מריכוז אוקסין בחלק התחתון של הגבעול .אולם מה קורה בשורש? האם האוקסין מצטבר יותר בחלק העליון של הגבעול או בצד התחתון? מסתבר שבשורש ,כמו שניתן לראות בתצלום ,האוקסין מצטבר בקצה השורש כאשר הצמח גדל אנכית ובגידלה אופקית האוקסין מצטבר דווקא בצד התחתון ,כאשר הוא זורם מתוך קצה השורש .זוהי בעיה :האוקסין גורם להתארכות, ולכן הצטברות אוקסין בצד התחתון אמורה לגרום לפנייה מעלה; מסתבר שבשורש אוקסין דווקא גורם לעיכוב ההתארכות. בגרף משמאל רואים ששורשים מגיבים לריכוזים נמוכים יותר של אוקסין בשביל התארכות ,ריכוזים שלא משפיעים כלל על החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב 144 מבוא למדעי הצמח -הרצאות גבעולים; לעומת זאת אותם ריכוזים שגורמים להתארכות תאים בגבעול גורמים לעיכוב חזק של התארכות התאים בשורש. זה מוביל אותנו לעוד עקרון חשוב מאוד בפעולה של הורמונים ,שהוא מיקום ,ריכוז וזמן. • מיקום – השורש מגיב בצורה הפוכה לנצר ,במקרים רבים .גם באנימלים ,רקמות שונות מגיבות שונה לאותו ההורמון כאשר שאר המשתנים קבועים. • ריכוז – הריכוזים הם קריטיים .ריכוז שמשפיע באופן מסויים ברקמה אחרת ישפיע אחרת ברקמה שונה. • הזמן – חלקים שונים של הצמח יכולים להגיב בצורה שונה בהתאם לזמן )למשל הבדלים בין שלב וגטטיבי או רפרודוקטיבי(. נראה שריכוזים גבוהים מדי ברקמה גורמים ליצירת אתילן שהוא זה שגורם לעיכוב; לעומת זאת אוקסין עם הורמונים אחרים – בראסינוסטרואידים למשל – גורם דווקא להתארכות. העברה פולארית של אוקסין אנו רואים שאוקסין נע בצורה מאוד ספציפית בצמח; הוא יכול לנוע מרחקים גדולים בשיפה אבל עיקר התנועה נעשית על ידי נשאים ספציפיים .אוקסין נוצר בעיקר בקודקודי הנצר ובעלים צעירים ,משם הוא מובל לקודקוד השורש .ניתן לראות זאת באיור הקודם בו יש ריכוז גדול של אוקסין בקצה השורש. אוקסין נוצר במריסטמות ועלים צעירים והוא נע בצורה פולארית אל הרקמה .גם כשמאירים מצד מסויים יש תנועה פולארית מהצד המואר לצד החשוך – יש מנגנון שיודע להעביר את אוקסין בצורה זו. התנועה של אוקסין נשאלת השאלה הבאה :אם אוקסין גורם לבנייה של שורשים ,מדוע לא מתפתחים שורשים במקום שבו יש אוקסין? כמו כן ,נשאלת השאלה האם השורש צומח לכיוון הקרקע מכוח הכובד ולכן האוקסין נע כך, או שיש הסבר אחר? בניסוי הבא לקחו קנים של במבוק והפכו אותם; השורשים עדיין גדלים בצד המקורי שלהם – שכעת הוא בצד העליון .היצירה הזו של השורשים נוצרת עקב אוקסין; הניסוי לא סותר השפעה של כוח הכובד אבל הוא כן מראה על משהו פולארי שגורם לאוקסין לנוע בצורה מסויימת ולהצטבר בצד של השורש ולא בצד של הנצר) .שימו לב שלצורך ההרצאות שלנו האוקסין נוצר רק בנצר ומצטבר בשורש; זאת למרות שכן יש מעט יצירה של אוקסין בשורש ,אולם רוב רובו נוצר בנצר(. הגדילה של השורשים נובעת מאוקסין ותנועתו היא פולארית ולא תלויה בכוח הכובד. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 145 הפולאריות של התנועה – מהנצר לשורש ולא להיפך בעזרת הסמן הכחול שמאפשר לראות את פיזור האוקסין ברקמה חיה ,אנחנו יכולים לקחת מקטעי גבעול ולראות איפה האוקסין מפוזר בהם .אנחנו מניחים היפותזה שאומרת שאוקסין מסונטז בנצר ונע לכיוון השורש בתנועה פולארית ,במנגנון שאינו תלוי בכוח הכובד .השורשים משמשים כ"כיור" שמושך אליו את האוקסין .לצורך בדיקת ההיפותזה נתכנן ניסוי תוך שימוש בסמן הכחול של התנועה של האוקסין. לשם כך ,ניקח מקטעים של גבעול ,נחתוך אותם ונשים במבחנות המכילות אוקסין .הגבעולים יונחו כך שפעם אחת יהיו טבולים מצד השורש ,ופעם שנייה יהיו טבולים מצד הנצר .בעזרת הסמן נראה היכן אנו רואים את הביטוי של אוקסין. בתמונה למעלה אנחנו רואים שהצמח טבול מצד הנצר; יש שם התרכזות של אוקסין אך רואים שהאוקסין נע ללא גראדיינט והצטבר ספציפית ,רובו ככולו ,בשורש .התאים יודעים להעביר את האוקסין מתא לתא על מנת שיגיע לשורש. בתור ביקורת טובלים גם את השורש ,אז רואים שיש צביעה חזקה בקטע הטבול אבל אין כמעט צביעה בצד הנצר; הסיבה לכך היא שהפולאריות של התאים בקטעי הגבעול נשמרת והם יכולים להעביר את האוקסין מצד הנצר לצד השורש אך לא להיפך. אם אין לנו אוקסין ,וזוהי עוד ביקורת הכרחית ,וסתם שמים את הגבעולים בתמיסה של מים ,רואים שבכל זאת יש צביעה חלשה .הסיבה היא שיש אוקסין שהצמח מייצר ועובר. אנו רואים שהגבעולים יכולים להניע אוקסין בצורה פולארית מהנצר לאוקסין. הם אינם מוכיחים שכוח הכובד לא משפיע על המעבר של האוקסין. השפעת כוח הכבידה? על מנת לבדוק אם קיימת השפעה של כוח הכובד ,ניתן לבדוק את הצמחים במאוזן; אולם גם כך אנו רואים שיש כיווניות שאינה תלויה בכוח הכובד – מנגנון עצמאי מכוח הכובד. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 146 השפעות נוספות של התנועה הפולארית של אוקסין התנועה הפולארית של אוקסין גורמת להתרכזות של אוקסין במקומות אחרים ,למשל בביצית .הביצית מסודרת בצורה מסויימת מבחינת מיקום שמונת התאים שלה; מה גורם לסידור הקבוע יחסית הזה? מסתבר שבביציות יש גרדיינט של אוקסין :בתאים הסינרגידים יש יצירה של אוקסין שמתרכז במקום מסויים .הריכוז בתאים האנטיפודיאלים הוא הרבה יותר נמוך .אנו יכולים לראות שיש שני מנגנונים בביצית :תאים סינרגידיים שמייצרים אוקסין ,וכן שהם לא מעבירים אותו .אנחנו רואים שמתקבל גראדיינט שיוצר את המבנה הקבוע של הביצית. השפעת אוקסין על ביטוי גנים בשורש מה קורה בשורש? בשורשים יש התרכזות של אוקסין בקצה השורש – באיור לא רואים כמעט תגובה בחלקים עליונים יותר של השורש .ניתן לראות שבין איזורי החלוקה ,ההתארכות וההתמיינות של תאים בוגרים בשורש ,רוב האוקסין מתרכז במריסטמה. אנחנו יכולים לראות שלוש גנים שמבוטאים במריסטמה WOX5 :מתבטא במרכז .coessentהגן ,SCRגן ,scarecrowמתבא גם בתאי מרכז הקואסנט וגם בתאי האנדודרמיס .הגן השלישי ,SHR ,הגן של המוטנט ,shortrootמתבטא בצרור הוסקולארי של השורש וגם באנדודרמיס ,אשר מכיל רצועות קספריות המבקרות על החומרים והמים שעוברים מהשורש כך שיעברו בצורה סימפלסטית בלבד ולא אפופלסטית. בתוך הצרור הוסקולארי הגן SHRנראה די מרוח אבל באנדודרמיס הוא נראה כמו עיגולים .זה מציין שככל הנראה הגן הזה מתבטא בגרעין בלבד באנדודרמיס ,ובוסקולארית הוא נמצא בתא כולו. הגן SCRנמצא באנדודרמיס ,ו SHR-יודע לעבור בפלסמודזמאטה לתאי האנדודרמיס .באנדודרמיס הוא פוגש את SCRויחד הם נכנסים לגרעין .סמן חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :13הורמונים צמחיים 147 רביעי ,PIN1 ,מתבטא רק בצרור הוסקולארי של הצמח )נרחיב על קבוצה זו בשיעורהבא(. השפעת מוטנט לאוקסין על ביטוי הגנים משמאל :מוטנט שפגוע במעבר הפולארי של אוקסין – רואים שאין אוקסין בקצה השורש ויש מעט אוקסין לאורך השורש. אנחנו רואים שהשורש קטן ולא מפותח. למטה :צביעות ביטוי גנים שונים במוטנט הפגוע במנגנון ההעברה הפולארית של אוקסין. ווקס 5-מתחיל להצטבר במקום גבוה יותר ,כי האוקסין מצטבר שם; SCRלא מתבטא בשורת תאים מסודרת; SRTמופיע באפידרמיס אבל לא בעיגולים – הוא מפוזר בתוך התא ולא מרוכז בגרעין .אם SRTמתבטא באפידרמיס ,אותם תאים "חושבים" שהם אנדודרמיס או רקמת הובלה ואז הם מתחילים לבטא את הגן .PIN1משום כך הסמן PIN1מתבטא גם באפידמיס ,ביונקות. בעקבות הפרעה בזרימת אוקסין יש הפרעה בביטוי גנים שאחראים על זהות המריסטמה .התנועה הפולארית של אוקסין וצורת הפיזור שלו בשורש משפיעה על ההתמיינות של תאי השורש. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב 148 מבוא למדעי הצמח -הרצאות המנגנון של התנועה הפולארית של אוקסין • התנועה היא חד-כיוונית – מהנצר אל השורש. • התנועה אינה תלויה בכוח הכובד. • התנועה נעשית על ידי מעבר פעיל של האוקסין בתאים ,כלומר מעבר שדורש אנרגיה. אוקסין הוא חומצה ,כפי שציינו בתחילת השיעור; לפני שנים רבות גילו החוקרים וונט ותלמידו קולודני את האוקסין והציעו מודל שמסביר את התנועה הפולארית של האוקסין. ידוע שבדופן התא ה pH-הוא בסביבות .5.5לעומת זאת בציטופלזמה יש ערך גבה של בערך .7ידוע גם מהו ערך pKaשל אוקסין ,ערך pHשבו החומצה תאבד את הפרוטון ותהפוך לאניון ומתחת ל pH-זה הפרוטון יהיה עדיין חלק ממולקולת החומצה והיא לא תהיה מיוננת. בדופן ,ערך הגבה הוא נמוך מ pKa-של אוקסין ,כך שאוקסין אינו מיונן ולכן יכול לעבור בדיפוזיה לתוך הממברנה. אולם בתוך התא ערך הגבה גבוה יותר .ערכי pKaשל החומצה מנבאים שהאוקסין יאבד את הפרוטון ויהפוך ליון טעון שלילית .יון כזה לא יכול לצאת מהממברנה בקלות; הוא יכול לצאת כנראה רק דרך תעלות או משאבה. וונט וקלודני טענו שאם ישנם חלבונים שמשמשים כתעלות או טרנספורטרים לאוקסין ,שיודעים להוציאו וממוקמים בצורה פולארית ,אנחנו יכולים לקבל מנגנון העברה פולארית לאוקסין .בנוסף לזה הם חקרו ומצאו שאוקסין מפעיל משאבות של פרוטונים ,שמפרקות ATPוזורקות פרוטונים מתוך התא החוצה .זהו שלב הטרנספורט שדורש אנרגיה – זריקה של פרוטונים החוצה לתוך הדופן .כשריכוז הפרוטונים עולה ,ערך הגבה יורד ,ולכן כשאוקסין נכנס לתא הוא גורם להחמצה של הדופן :ירידה בערך הגבה ,ושמירה על ערך גבה נמוך יותר באיזור הדופן. היופי במודל הזה הוא שאחרי עשרות שנות מחקר הצליחו לזהות את הטרנספורטרים של האוקסין וראו שהמנגנון המשוער למעשה נכון :שאכן יש טרנספורטרים שממוקמים פולארית וזה מה שאחראי לתנועה הפולארית של האוקסין. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :14מבוא להורמונים צמחיים – המשך 149 11.05.2010 שיעור :14מבוא להורמונים צמחיים – המשך אוקסין – המשך האוקסין מפעיל משאבות פרוטונים המוציאות את הםרוטונים המשתחררים ממנו כשהוא נכנס לסביבה הנייטרלית של התא .ההפעלה של המשאבות גם שומרת על חומציות מתאימה בתוך התא וגם מוציאה פרוטונים לדופן .להחמצה של הדופן על ידי משאבות הפרוטונים יש תפקיד נוסף – הפעלת אנזימים שיכולים לפרק את הדופן על מנת לאפשר התארכות של התא. גילו הטרנספורטרים של מסלול ההולכה של אוקסין בבדיקות של מוטנטים ילו את המוטנט ,pin1הקרוי כך על שום צורת גבעול הארבידופסיס שנראה כמו סיכה וחסר ענפים צדדים .צפו שזו תהיה בעיה בטרנספורט של אוקסין ,כי ראו צמחים אחרים ללא תפרחות צדדיות שיש להם בעיה באוקסין. החלבון המיוצר על ידי הגן pin1נתן את השם לחלבונים אחרים שמשמשים טרנספורטרים של אוקסין .מוטנט נוסף הוא :pin2אנו יודעים שאם זן הבר נחשף לכוח הכובד הוא עולה למעלה באיזור הנצר ויורד בשורש .המוטנט הפגוע אינו מפגין תגובה גרביטרופית חיובית בשורש ,אולם הגרביטרופיזם השלילי של הנצר לא נפגע. החלוקה של חלבוני PINברקמות השורש תורמת לגרדיינטים של אוקסין המוטנטים האלה מופו בשיטות גנטיות ,והגנים שמקודדים להן נמצאו .לאחר מכן עשו סריקות נוספות באמצעים ביואינפורמטיים למציאת גנים נוספים ,והתגלתה קבוצה שלמה של גנים המכונים קבוצת ,PINכאשר בסכמה של השורש ממופים כמה מהגנים האלה .המיקום שלהם הוא בהתאם לצפי של קולודני וונט – בצורה פולארית. בצילומים השחורים ניתן לראות בשני מלמעלה רקמת אפידרמיס )מימין( ורקמת קורטקס .אנחנו יכולים לראות שהחלבון pin2נמצא בצד העליון של כל תא )זאת יודעים החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 150 לפי כיוון ה"סמיילי" שפונה מעלה( בעוד שבקורטקס הוא נמצא בצד התחתון של התא .המיקום של החלבונים התגלה על ידי ייצור נוגדנים המזהים את החלבון. באיור למעלה אנחנו רואים מה כיוון ההובלה של החלבונים ברקמות השורש השונות .היום חושבים שהכיוון של ה pin-בתוך התא קובע את כיוון זרימת האוקסין .כך למשל pin1 ,מתבטא בציר המרכזי של השורש והוא מוביל כלפי מטה Pin2 .עשוי להימצא בקצה העליון של התא או בתחתון – כאשר באפידרמיס הוא בקצה העליון ולכן צופים שהוא מוביל כלפי מעלה ,ואילו ברקמה הסמוכה לקורטקס הוא נמצא בצד התחתון ולכן צופים שמוביל את האוקסין כלפי מטה. אנו יכולים לראות שכיפת השורש היא רקמת תאים שנמצא רק בחלק התחתון של השורש ,והעלייה שלה כלפי מעלה נחסמת בשלב מוקדם יחסית והרקמה ממשיכה כאפידרמיס. צריך לזכור שיש ל PIN-השונים כיווניות ,אולם לא צריך לשנן איפה כל אחד מהם מתבטא. Pin3משנה את הקוטביות בתגובה לשינוי בוקטור כוח הכובד אנחנו רואים שהחלבונים ממשפחת PINעוזרים להצטברות של אוקסין למטה )כשהם מובילים למטה( וגם יוצרים גרדיינט כלפי מעלה .רואים למשל שהחלבון PIN3גם עוזר להוביל כלפי מעלה וגם הוא צובר אותם למטה. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :14מבוא להורמונים צמחיים – המשך 151 באופן טבעי אין העדפה לצד מסויים אבל כאשר הצמח מונח על הצד ,יש זרימה נטו של האוקסין בצד התחתון. למעשה יש תנועה של PIN3כי PIN2ממשיך להעביר אותו למעלה ,ו PIN3-הוא זה שגורם להצטברות הריכוז הגבוה בצד התחתון. בכיפת השורש יש גופיפי עמילן שהם אחראים לחישה של כוח הכובד .ככל הנראה ,עיקר התגובה והרגישות הגדולה יותר מתחילים מאיזור זה של כיפת השורש .בניסויים של דארווין גם כן ראינו שיש חישה באיזור מסויים ואז ביטוי באיזור אחר .סביר להניח שהרגישות בכיפת השורש ,בה יש יותר חלבונים ועמילואידים ,תהיה גדולה יותר מאשר בחלקים עליונים יותר של השורש. בתא יש מנגנון שמאפשר לו להזיז את חלבוני ה PIN-בהתאם לשינויי הסביבה .מכאן שהמערכת של מיקום חלבוני ה PIN-היא מערכת דינאמית בה ניתן לשנות את מיקומו של החלבון. אוקסין מבקר התפתחות הצמח • האוקסין מעכב יצירה של ענפים צדדיים – אוקסין מופרש מהקודקוד על מנת לעכב היווצרות של ניצנים חיקיים. אנו יודעים מריסטמה שבחיק חיקית. עלים בעלים קיימת נמוכים מהמריסטמה של הנצר ,המריסטמות החיקיות קיימות במצב מעוכב כי אוקסין שזורם מהקודקוד מעכב את ההתפתחות של ענפים צדדיים. אם נחתוך את הקודקוד ,נפסיק הפרשת אוקסין המעכב והענף הצדדי יתחיל להתפתח. • עלים סביב הגבעול נוצרים במקומות מאוד מסויימים על המריסטמה .הגדילה הזו מתאימה ל"משולש הזהב" ,סדרה גיאומטרית של מספר הזהב .המנגנון הזה מושפע מזרימת האוקסין, ומוטנטים של pin1מבטאים עלים בצורה לא תקינה מסיבה זו. • יצירת הדוגמה ) – (patterningראינו זאת לגבי הביציות וראינו גם מה קורה בקצה השורש כשזרימת האוקסין פגועה. • תפקיד חשוב בהתמיינות רקמות הובלה. • תפקיד חשוב בשמירה על זהות תאי הגזע במריסטמה של השורש .כמו כן הוא מקדם היווצרות של שורשים צדדיים.12 השפעות של אוקסין מתווכות על ידי שינוי בביטוי גנים אוקסין משפיע על גנים שאחראים בגדילת תרים ,שליחת אותות והוא מתאם בין מסלולי תגובה להורמונים .בהמשך אנחנו נראה איך אוקסין משפיע על ביטוי של גנים . 12זאת לעומת העובדה שהוא מעכב ענפים צדדים בנצר – זה עוד עניין שקשור לריכוז ,מיקום וזמן של ביטוי ההורמון. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 152 השפעת אוקיסן על ביטוי גנים בתוך התא יש פקטור שיעתוק בשם (Auxin-Response Factor) ARF הנמצא בגרעין .הפעילות של ה ARF-מעוכבת על ידי קבוצה של חלבונים אחרים המכונה .Aux/IAAחלבון Aux/IAAנקשר ל ARF-ולא מאפשרים לו לפעול – חלבון מעכב. במצב של ריכוז אוקסין נמוך ,חלבוני Aux/IAAקשורים לARF- ואין ביטוי של הגן אליו קשור פקטור השיעתוק .ARFעם עלייה בריכוז האוקסין ,האוקסין נקשר לרצפטור .TIR1הקישור הזה מאפשר קישור של חלבוני Aux/IAAלחלבון .TIR1 TIR1הוא חלק מקומפלקס חלבוני המכונה .SCFחלבונים אלו הם ממשפחת ה .E3 Ubiquitin Ligase-הקומפלקס הזה מאפשר הצמדה של שרשרות של יוביוויטין לחלבון המטרה .החלבון TIR1מכיל F-Boxשמכירה את חלבוני ה Aux/IAA-הקשורים לARF- ונקשרים לאוקסין כשהוא מחובר לרצפטור .TIR1 כתוצאה מהקישור של Aux/IAA לאוקסין ,הקומפלקס של SCFיכול לעשות פולי-יוביקוויטינציה לחלבוני ה ,Aux/IAA-דבר המסמן אותם לשליחה לפירוק בפרוטאוזום .לאחר הפירוק חלבון ARFמשוחרר והוא יכולים לגרום להתחלת השיעתוק של הגנים המעוכבים. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :14מבוא להורמונים צמחיים – המשך 153 בקרת ביטוי גנים על ידי אוקסין: • עלייה של ריכוז האוקסין קושרת את חלבוני Aux/IAAלחלבון TIR1המסמן לדגרדציה )חלק מקומפלקס מסוג E3בשם .(SCR • החלבונים המעכבים עוברים יוביקוויטינציה ומתפרקים. • בשלב זה פקטור השיעתוק ARFמשתחרר ומפעיל שיעתוק של הגנים המעוכבים. באיור משמאל ניתן לראות שקיים שיווי משקל בין חלבוני ARFשקשורים ל Aux/IAA-ואז אין שיעתוק ,לעומת מצב שבו יש עודף אוקסין המאפשר שחרור ה ARF-ושיעתוק. באיורים מימין רואים למעלה צמחים שלא מטופלים באוקסין )או ליתר דיוק במקביל של אוקסין .(NAA ,ניתן לראות שיש מעט ביטוי ברקמת ההובלה והמקסימום הוא בקצה השורש. עם הוספה של 10ננומולאר התגובה של אוקסין מתחזקת .כשמוסיפים 100 ננומולאר התגובה חזקה יותר ,והביטוי חזק יותר בפסיג וגם בשורש. כשמוסיפים 1מיקרומולאר התגובה חזקה מאוד. הצביעה היא לגן שמגיב לאוקסין ומחובר לחלבון שנותן צבע כחול .ככל שיש יותר אוקסין יש יותר ביטוי ואז הרקמה נצבעת יותר בכחול .ככל שנותנים יותר אוקסין מעבירים שיווי המשקל למצב של ביטוי ואז הצבע מתחזק .במצבים שאין הרבה אוקסין נראה תגובה רק במקומות עם ריכוז גבוה טבעי ,כמו בקצה השורש. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב 154 מבוא למדעי הצמח -הרצאות מערכת עיכוב פידבק מעניין לציין שאותם חלבוני Aux/IAAהם בעצמם חלבונים שהביטוי שלהם מושרה על ידי אוקסין. זוהי מערכת עיכוב בפידבק – ככל שיש יותר אוקסין שמשרה ביטוי יש גם יותר Aux/IAAשמעכבים את הביטוי הגנטי על ידי אוקסין .ברור שאם מוסיפים אוקסין בצורה חיצונית אנחנו מסיטים את שיווי המשקל באופן לא טבעי ולכן נוצרת תגובה כה חזקה. גם לתנאים סביבתיים וגם להורמונים אחרים יש השפעות על מה שאוקסין עושה .חלק מההשפעות האלה מבקרות את ביטוי ,Aux/IAAוכך מבקרים את ההשפעה ומשך ההשפעה שתהיה לאוקסין לפני שהוא יעוכב על ידי .Aux/IAA מסלול האותות של אוקסין ראינו שאוקסין כהורמון יכול לעבור צימוד למולקולות סוכר שעושות לו דיאקטיבציה .ראינו צורת טרנספורט ספציפית ופולארית מנצר לשורש .כמו כן ראינו את חלבוני ה PIN-שאחראים על ההובלה של האוקסין. כשאוקסין מגיע לתא המטרה הוא מפעיל ביטוי גנים על ידי הפעלה של ,TIR1המשחרר את חלבוני השיעתוק ARFמהמעכב ,Aux/IAAוחלבוני השיעתוק נותנים ביטוי גנטי שמבטא את הפעולות הפיזיולוגיות המקושרות לביטוי אוקסין. שמו לב :אוקסין לא"יודע" מהו תא המטרה שלו; לתאי המטרה יש היכולת לקלוט אוקסין ולהגיב לו ,שלא כמו תאים שאינם תאי מטרה .היכולת הזו נובעת מרצפטורים ויכולות הובלה בתאי המטרה שאינם נמצאים בתאים אחרים. בקרת פידבק על מסלול האותות המנגנון הזה מבוקר כולו .דיברנו על חלבוני ה Aux/IAA-שנוצרים על ידי אוקסין ,והינם גם בקרים שליליים לתגובות לאוקסין .יש גם חלבוני בקרה אחרים שמבקרים את הקוניוגציה של אוקסין לסוכרים; חלבוני מטרה אחרים מקדמים את פירוק האוקיסן מהסוכרים ומשחררים אותו .יש חלבוני מטרה ששולטים בסינטזה של אוקסין .לכל המערכת יש משובים חיוביים ושליליים שמבקרים אותה. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :14מבוא להורמונים צמחיים – המשך 155 בנוסף ,אוקסין לא פועל לבד בתא – יש הורמונים אחרים שיש להם דו-שיח עם האוקסין ,והם משפיעים על שלבים שונים בתגובה לאוקסין :סינטזה של אוקסין ,טרנספורט של אוקסין )השפעה על רמת הביטוי של חלבוני ,(PINהשפעה על ביטוי חלבוני אוקס וכדומה. כמו כן יש בקרה על ידי סביבה – חומרי מזון ,אור ,כוח הכובד )המשפיעים על פיזור האוקסין ברקמה(, פתוגנים שונים וכו' .אנחנו לא מדברים על מסלול שעובד בפני עצמו לבד ,אלא ביולוגיה של רשתות – –network biologyוהיום במחקר אנו מנסים להבין איך הרשת פועלת. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב מבוא למדעי הצמח -הרצאות 156 שיעור :14ציטוקינינים ההורמון הזה ,להבדיל מהאוקסין שנמצא רק מסוג ,IAAהוא חלק ממשפחה בה לכולם מבנה דומה אך לא זהה .אנו לא ממש יודעים על הפעולות הספציפיות של כל ציטוקינין ,אבל אנחנו יודעים שהם משפיעים על תהליכים של חלוקת תאים ,בקרה על הזדקנות העלים ,הולכה של חומרי מזון – בעיקר המוטמעים הפוטוסינטטיים ,ישנם צמחים שבהם נוצרות פקעיות )קטניות-רהיזוביום למשל( ואז לציטוקינין יש תפקיד חשוב ביצירת הפקעיות ,בקרה על זהות תאי הגזע במריסטמת הנצר והשורש יחד )כאשר הם עובדים כאן יחד מול אוקסין(. בקרה חלק גדול מהבקרה על פעילות ציטוקינינים נעשית על ידי בקרה על יצירה או פירוק שלהם .באדום מוקפים שמות גנים שמבוקרים על ידי גורמים שונים .ישנם חלבנים המבוקרים על ידי רמת ציטוקינין וגם על ידי רמת החנקן; יש אחרים שמבוקרים על ידי ציטוקינין ,אוקסין וחומצה אבסיסית; חלבוני הפירוק של ציטוקינין מבוקרים על ידי ציטוקינינים וחומצה אבסיסית .ככל שרמת הביטוי של ציטוקינין עולה הם מעכבים את חלבוני ה IPT-ומעוררים ביטוי של ,CKXמה שגורם לירידה ביצירה של ציטוקינינים ומעודד ביטוי חלבונים שמפרקים אותם – כך שיש בקרה מאוד צמודה על כמות הציטוקינין בתא. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :14ציטוקינינים 157 אינטראקציה של אוקסין וציטוקינינין המלבנים הורודים מתארים מה שציטוקינין עושה והכחולים את אוקסין. • בנצר – ציטוקינין שומר על זהות המריסטמה כתאי גזע ומדכא יצירה של ענפים צדדיים .לעומת זה אוקסין מעודד התמיינות תאי גזע ויצירה של איברים צדדים – עלים וענפים צדדיים .כך למעשה שני ההורמונים פועלים בהיפוך ,ולכן האיזון ביניהם חשוב למקום היווצרות העלים. • ענפים צדדיים – ציטוקינין מדכא היווצרות ,אוקסין מעודד היווצרות .זהו שלטון קודקודי. • בשורש ציטוקינין מעודדים התמיינות תאים ואוקסינים מעכבים את ההתמיינות ושומרים על זהות תאי הגזע – הפוך ממה שקורה במריסטמה של הנצר. • כמו כן בשורש אוקסין מעודד יצירה של שורשים צדדים וציטוקינין מעכב אותם; שוב ,ההיפך ממה שראינו בנצר מבחינת הענפים הצדדיים. כל ההיפוכים האה הם דברים שנובעים מהמיקום ,הריכוז והזמן – שלושת הגורמים המרכזיים בפעילות הורמונלית. יחסי אוקסין/ציטוקינין בצמחים ניתן לקחת תאים בודדים ,לטפל בהם באוקסין וציטוקינין וליצור צמח שלם ,כמו בתמונה התחתונה )שם לקחו ריכוז קטן של תאים(. כאשר ריכוזי אוקסין גבוהים וציטוקינין גבוהים ,הגוש יוצר בעיקר שורשים ולא נצרים .כאשר היחס הפוך רואים יצירה של ענפים ולא שורשים .רק ביחס אופטימלי של השניים מקבלים היווצרות גם של שורשים וגם של ענפים .כאשר אוקסין גבוה מדי מקבלים גוש תאים שלא עוברים התמיינות. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב 158 מבוא למדעי הצמח -הרצאות אוקסין וציטוקינין מבקרים אחד את הפעילות של השני בקודקוד השורש אוקסין ,באיזור של ריכוז גבוה ,מעכב יצירה של ציטוקינין .ברגע שהריכוזים של אוקסין יורדים )כי באיזורים הגבוהים יותר הם נמוכים יותר( יש עליה בריכוז של ציטוקינין .עליה בריכוז זה מעכבת את הטרנספורט של אוקסין והתגובה אליו .לכן מתקבלת חלוקה של השורש לאיזור שמושפע יותר מאוקסין ואיזור שמושפע יותר מציטוקינין .באיזור הנמוך של אוקסין נשמר אופי תאי הגזע ובאיזור הגבוה יותר ציטוקינין נכנס לפעולה ומקדם את ההתמיינות של התאים. אנחנו לא זקוקים להרבה תאים מריסטמטיים ,ולכן פעילות זו של איזון בין ההורמונים שומרת על כמות קטנה של תאי גזע ששומרים על זהותם ומהר אחר כך ,בחלק עליון יותר ,ציטוקינין גורם להתחלת ההתמיינות. אחד הדברים שציטוקינין עושה הוא להעלות את רמת חלבוני Aux/IAAבתא ,ובצורה זו הוא מעכב את התגובה לאוקסין. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 ,
