<!--<!--<!--[if !mso]> <object classid="clsid:38481807-CA0E-42D2-BF39-B33AF135CC4D" id=ieooui> </object> <style> st1\:*{behavior:url(#ieooui) } </style> <![endif]--><!--[if gte mso 10]> <style> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} </style> <![endif]-->

الهرمونات و دورها في نمو و تزهير و إثمار النباتات – 2  السيتوكينينات

بقلم الدكتور عاطف محمد إ إبراهيم

كلية الزراعة – جامعة الإسكندرية

2 – السيتوكينينات

ما هي السيتوكينينات:

أدى اكتشاف الأوكسينات إلى تحفيز همم العلماء في البحث عن أنواع أخرى من الكيماويات المنظمة لنمو النبات و كذلك الحيوان, حيث أنه على ما يبدو أن نمو الكائن و تطوره لا يحكم بهرمون واحد بمفرده, فعلي سبيل المثال, من المعروف أن الأوكسين عادة ما يثبط نمو البراعم الجانبية إذا ما أضيف إلى ساق أزيلت قمتها الطرفية, وهذا يدل على تواجد هرمونات أخرى تعارض تأثير الأوكسين.

و لقد قام سكوج Skoog و معاونوه بجامعة وسكونسين بتطوير طريقة لدراسة التنظيم الهرموني لنمو البراعم في الأنسجة النباتية و الأعضاء المعزولة في أنابيب اختبار, وقد لاحظوا أنه عند وضع جزء من ساق نبات الدخان "Ncotiana tabacum"   على بيئة زراعة أنسجة تحتوي على سكر, فيتامينات و أملاح مختلفة, يحدث انقسام خلوي عند السطح المقطوع و يتكون نسيج كالس غير متميز, و أحياناً نمو فرخ خضري غير منتظم. و عند إضافة الأوكسين بكميات كافية لبيئة النمو, يثبط تكوين البراعم و النمو كما هو متوقع. و من ناحية أخرى, فإن وجود الأدنين يشجع تكوين البراعم في النسيج المنزرع و يعارض التأثير المثبط للأوكسين, غي أنه تجدر ملاحظة أن تركيز الأدنين اللازم لتكوين البراعم كان مرتفعاً جداً, مما حدا بسكوج و رفاقه في البحث بغية التعرف على مواد أخرى ذات نشاط حيوي مرتفع.

و قد بين بعض العلماء أن لبن جوز الهند (الإندوسبيرم السائل) مصدر غني للمواد المنشطة للنمو في الأنسجة المنزرعة. و بعد مرور سنوات عديدة من الجهد المتواصل, نجح سكوج و مجموعته في إنتاج العديد من عوامل النمو, إلا أنهم لم يتمكنوا من عزلها, و عليه قاموا باختبار العديد من المواد المحتوية على البيورين – بصفة خاصة الأحماض النووية – على أمل الحصول على مصدر جديد لتلك المادة, و في النهاية نجح ميللر Miller و سكوج في عزل عامل النمو من أحد عينات DNA الخاص بالحيوانات المنوية لسمك الرنجة, و أمكنهم التعرف على طبيعتها الكيميائية, و أطلقوا عليها اسم كينتين و التي تنتمي لمجموعة من منظمات النمو تعرف بالسيتوكينينات, التي تشجع الانقسام الخلوي.

كماأن الكينتين يشبه الأدنين الذي هو مفتاح اكتشافه, و الكينتين الذي قد لا يتواجد طبيعياً في النباتات, ذا تركيب كيميائي بسيط مكن الباحثين من تخليق عدد آخر من المركبات الشبيهة بالسيتوكينينات.

أما السيتوكينين الطبيعي الذي أمكن عزله من حبوب الذرة فقد سمي زياتين, وهو أحد أكثر السيتوكينينات الطبيعية نشاطاً. و قد أمكن عزل العديد من صور السيتوكينينات من النباتات الراقية, حيث تتواجد أساساً في الأنسجة النشطة القادرة على الانقسام مثل البذور, الثمار و الجذور. و للسيتوكينينات دوراً هاماً في تطوير الأبحاث المتعلقة بإكثار النباتات من خلال زراعات الأنسجة, فمعاملة البراعم الجانبية بالسيتوكينينات تتسبب في نمو تلك البراعم, حتى في وجود الأوكسين, و من ثم فهي تغير من ظاهرة السيادة القمية.  

دور السيتوكينينات:  

1. السيتوكينينات و الانقسام الخلوي: ساعدت الدراسات التي شملت تداخل أو تأثير الأوكسينات و السيتوكينينات على فهم الطبيعة الفسيولوجية لكيفية عمل الهرمونات معاً لإحداث منظومة نمو متكاملة للنبات ككل, و يبدو أن الخلية النباتية غير المتميزة "Undifferentiated plant cell" تأخذ أحد اتجاهين: فهي إما أن تستطيل, تنقسم, تستطيل ثم تنقسم مرة أخرى أو أنها قد تستطيل دون حدوث انقسام خلوي.و الخلية التي تنقسم انقسامات متكررة و بسرعة, تظل غير متميزة أو جنينية, في حين أن الخلية المستطيلة عادة ما تميل للتميز أو تصبح خلية متخصصة. و في دراسة أجريت على ساق نبات الدخان, وجد أن إضافة إندول حمض الخليك IAA  إلى النسيج المنزرع قد عمل على سرعة استطالة الخلية, و من ثم تكوين خلايا عملاقة أو كبيرة الحجم. أما إضافة الكينتين فقد سببت تأثيراً طفيفاً, أو قد لا تسبب أية تأثيرات على الإطلاق. كما أن إضافة IAA مع الكينتين أدى إلى سرعة الانقسام الخلوي و إنتاج عدد كبير من الخلايا الصغيرة الحجم نسبياً و غير المتميزة, بمعنى آخر, أن إضافة إندول حمض الخليك و الكينتين معاً عملا على نقل الخلايا  للحالة الميراستيمية.

و في دراسة أخرى على زراعة أنسجة درنات نبات الطرطوفة "Helianthus tuberosus"  وضح أن هناك عاملاً آخراً وهو أيون الكالسيوم الذي يمكنه تحوير تأثير خليط الأوكسين و السيتوكينين, حيث أنه لوحظ أن وجود إندول حمض الخليك مع وجود تركيزات منخفضة من السيتوكينين شجع على استطالت الخلية, إلا أنه عند إضافة أيون الكالسيوم Ca2+ إلى بيئة زراعة النسيج, عمل على التحويل المنتظم لطبيعة النمو من كبر و استطالة الخلية إلى الانقسام الخلوي. و تمنع التركيزات المرتفعة من الكالسيوم تمدد جدار الخلية, عندئذ يتحول اتجاه الخلية من الاستطالة إلى الانقسام. و بناء على ذلك لا تغير الهرمونات فقط من تأثير هرمونات أخرى, و لكن تأثير هذه الارتباطات الهرمونية يتغير بدوره بعامل آخر غير هرموني مثل الكالسيوم.

1. السيتوكينينات و تكوين الأعضاء في زراعات الأنسجة: في وجود تركيز مرتفع من الأوكسين, يتكشف نسيج الكالس و يعطي جذوراً. و في كالس نخاع نبات الدخان, وجد أن نسبة تركيز الأوكسين و الكينتين تحدد تكوين أي من الجذور أو البراعم. في حالة التركيزات المرتفعة من الأوكسين, تتكون الجذور, في جين تتكون البراعم في وجود تركيزات مرتفعة من الكينتين, و عند وجودهما معاً بتركيزات متساوية يستمر الكالس في إنتاج خلايا غير متميزة,
2. السيتوكينينات و تعجيز (شيخوخة) الأوراق: في معظم الأنواع النباتية يبدأ لون الورقة في التحول إلى الأصفر عند فصلها من النبات. هذا الاصفرار أو تغير اللون سببه فقدان صبغة الكلوروفيل. و يمكن منع حدوث ذلك بواسطة السيتوكينينات, فقد لوحظ أن أوراق نبات الزانثيوم "Xanthium strumarium" المفصولة و الطافية على الماء فقط, يتحول لونها إلى اللون الأصفر في غضون عشرة أيام, إلا أنه في وجود الكينتين (10 مليجرام / لتر) في الماء, تبقى الأوراق خضراء نضرة. و عند وضع قطرات من محلول الكينتين على مناطق محددة من نصل الورقة تظل تلك المناطق خضراء اللون بينما يتحول لون باقي مساحة النصل إلى اللون الأصفر. و ربما يكون أهم التفسيرات التي وضعت لشرح دور السيتوكينينات في تأخير شيخوخة أو تعجيز الورقة المفصولة هو أن الأوراق لا تقوم عادة بتخليق السيتوكينينات الكافية لاحتياجاتها. و توضح الأدلة أن الجذور هي مركز إنتاج السيتوكينينات في النبات النامية, و أن السيتوكينينات المنتجة في الجذر تتحرك و تتجه إلى الأفرخ أو الأجزاء الخضرية (الساق), و هناك تحدث تأثيرها في نمو الساق. و خلال النمو الزهري و الثمري, تصبح الثمار أيضاً أحد مناطق إنتاج السيتوكينينات.

كيف تعمل السيتوكينينات ؟

منذ عزل أول سيتوكينينات من تحضيرات أحماض نووية, افترض العلماء أن هذه الهرمونات قد تكون مرتبطة بالأحماض النووية بطريقة أو بأخرى, فجزيئات الحمض النووي الناقل "t RNA" تحتوي على عدد من القواعد التقليدية, و في بعض طرز  t RNA فإن السيتوكينين الطبيعيi6 Ade (N6 – isopentenyladenine)  و هو ذاته قاعدة غير تقليدية يوجد بجزيء t RNA فعلى سبيل المثال, يوجد i6 Ade في جزيئات t RNA الخاصة بأحماض السيرين و التيروسين, حيث يتواجد مباشرة بجانب قارئة الشفرة "anticodon", إلا أنه لا زال غير معلوم هل أن وجود السيتوكينين أو موضعه بجزيء t RNA له علاقة بنشاطه في تشجيع الانقسام الخلوي أم لا؟.

المراجع:

1 - عاطف محمد إبراهيم – 1998 – أساسيات إنتاج أشجار الفاكهة, زراعتها, رعايتها و إنتاجها. منشأة المعارف – الإسكندرية – مصر.

2 - عاطف محمد إبراهيم – 2003 – دور الكيمياء في نمو, تزهير و إثمار النباتات (2) الأوكسينات – مجلة الجمعية الكيميائية الكويتية. 50: 17 – 19.

3 – Leopold, A. C. and P. E. Kriedemann. 1975. Plant growth and development. McGraw Hill Book Company, New York.