<<
>>

Феромоны и гормоны растений

Женская зародышевая клетка обычных коричневых водоро­слей (Fucus spp.) выделяет в морскую воду небольшие количе­ства гексана, привлекающего подвижных сперматозоидов и, тем самым, способствующего оплодотворению [Hlubucek et al., 1970].

Это действие гексана проявляется даже при разбавлении 1:10 млн и иллюстрирует существующий в природе принцип отбора специфически действующих веществ: если соединение, каким бы простым по своему строению оно ни было, может выполнять роль полезного сигнала в биологической системе, то естественный отбор будет направлен на сохранение специфич­ности его действия в качестве мессенджера.

Мужские особи гриба Achya секретируют гормон оогониол, вызывающий образование у женских особей побегов, содержа­щих яйца. Этот гормон — стероид с атомами кислорода в поло­жениях 7 и 15 [McMorris et al., 1975].

Наличие ряда гормонов, встречающихся только у высших растений, открывает большие возможности в использовании из­бирательно токсичных агентов. Наиболее важным из гормо­нов растений считают открытую в 1934 г. индолил-3-уксусную кислоту (4.82). Эта кислота и некоторые родственные ей соеди­нения, носящие общее название ауксины, ответственны за уд­линение растительных клеток, завязывание плодов и другие процессы роста растений. Индолилуксусная кислота депресси- рует синтез специфических молекул РНК, что приводит к уси­лению синтеза некоторых ферментов [Armstrong, 1966]. Сведе­ния о стереохимии ауксинов приведены в разд. 12.2.

Экономичность производства, эффективность и длительность

действия феноксиуксусных кислот, являющихся миметиками ауксинов, обеспечила их широкое применение в сельском хозяй­стве. Эти кислоты способствуют укоренению черенков, преду­преждению преждевременного опадания фруктов и ускорению завязывания плодов при отсутствии опыления [Zimmerman, 1942]. В высоких концентрациях они могут действовать и как гербициды [Templeman, Sexton, 1946].

В этом случае фенокси- уксусные кислоты действуют как избыток агониста, что вызы­вает неограниченный рост растения и приводит к его гибели вследствие исчерпывания всех резервов (разобщения фосфори­лирования). Этот эффект высокоизбирателен, и поэтому фенок- сиуксусные кислоты типа (4.83) широко используют для уничтожения двудольных сорняков в посевах злаков (разд. (6.4.3).

Гиббереллины, например (4.84), открытый в 1926 г., пред­ставляют собой семейство примерно из 30 родственных дитер- пеновых кислот. Подобно ауксинам, они синтезируются в расту­щих верхушках растений. В природе их действие тесно связано с ауксинами. В сельском хозяйстве их применяют для ускоре­ния прорастания семян, задержки созревания цитрусовых, уве­личения высоты побегов сахарного тростника (что приводит к увеличению урожая с данной площади) и для улучшения свойств ячменного солода. Они индуцируют на молекуле ДНК синтез специфических РНК, на одной из которых синтезируется фермент амилаза [Varner, Chandra, 1964; Matthyse, Abrams, 1970]. О гиббереллинах см. книгу Krishnamoorthy (1975).

Для замедления действия гиббереллинов в сельском хозяй­стве применяют множество простых синтетических соединений, например хлормекват (2-хлорэтилтриметиламмоний хлорид), за­медляющий рост злаков, Ы,Ы-диметиласпарагин и хлорфоний хлорид (4.85), ингибирующие синтез гиббереллиновой кислоты в грибах. Действие этих веществ на растения может быть уст­ранено применением гиббереллинов [Lang, 1970]. Эти ингибито­ры используют также для придания более компактной формы фруктовым деревьям, что повышает урожай фруктов с данной площади.

В процессах клеточного деления участвуют пуриновые гор­моны— цитокинины, образующиеся в корнях растений. Их ти­пичным представителем является выделенный из кукурузы зеа­тин (4.86) [Letham, Shannon, McDonald, 1964]. Обзор по цито­кининам см. Letham, Palni (1983).

Абсцизины, например (4.87), — широко распространенные в растениях сесквитерпены, по химическому строению сходны с витамином А.

Они вызывают эффект «спячки», т. е. замед­ление роста растений, опадание листвы и плодов. Первый из абсцизинов был синтезирован Cornforth, Milborrow, Ryback (1965).

Родственный абсцизинам ксантоксин (4.88) регулирует раз­витие растений в качестве антагониста индолилуксусной, гиббе- реллиновой кислот и кинетина. Он легко окисляется до абсци- зовой кислоты, являясь, видимо, ее предшественником [Taylor, Burden, 1972].

Распространенный простой гормон растений — этилен, в за­висимости от обстоятельств может ускорять или замедлять их рост. Он широко используется для ускорения созревания замо­роженных фруктов. В разд. 3.6 описано применение хлорэтан- фосфоновой кислоты в качестве источника этилена.

Морфогенез растений во многом зависит от света: образова­ние почек и цветов, рост листьев и стеблей, прорастание семян, биосинтез многих пигментов. Главным медиатором всех этих процессов служат фитохромы, не содержащие металла голубые комплексы тетрапирролметинов (похожих по структуре на пиг­менты желчи) с белками. В зеленых растениях фитохромы по­глощают световые лучи с длиной волны 660 нм, однако красные лучи солнечного света переводят их в другую активную форму, поглощающую свет при 730 нм. Предполагают, что расположен­ные в полупроницаемых мембранах фитохромы под действием облучения меняют мембранный потенциал [Roux, Yguerabide, 1973]. Как представители специфической биохимической системы они могут служить мишенью для избирательного токсического воздействия.

Из Eucalyptus grandis было выделено семейство циклических пероксидов типа G3 [Crow, Nicholls, Sterns, 1971; Sterns, 1971]. Они уменьшают мембранную проницаемость и ослабляют дыха­ние, закрывая устьица.

О веществах, влияющих на рост растений, см. Stutte (1977), Mandava (1979) и Letham, Goodwin, Higgins (1978).

4.8.

<< | >>
Источник: Альберт А.. Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии. Пер. с англ. В 2 томах. Т. 1. — М.: Медицина, 1989, 400 с.. 1989

Еще по теме Феромоны и гормоны растений:

  1. Е.Ф. Борисов. Хрестоматия по экономической теории / Сост. Е.Ф. Борисов. - М.: Юристъ, 2000. - 536 с., 2000