Kasvihormonit: miten fytohormonit säätelevät kasvien kasvua

Tutustu kasvihormoneihin: miten fytohormonit (auksiini ym.) ohjaavat kasvien kasvua, kukintaa, hedelmöitystä ja kypsymistä — opi hyödyntämään luonnollista kasvun säätelyä.

Kasvihormonit (tai fytohormonit) ovat kemikaaleja, jotka säätelevät kasvien kasvua ja kehitystä. Joissain maissa, esimerkiksi Yhdistyneessä kuningaskunnassa, niitä kutsutaan usein "kasvien kasvuaineiksi". Tunnetuin yksittäinen kasvihormoni on auksiini, mutta kasvien toiminta perustuu useiden hormonien yhteisvaikutukseen.

Kasvihormonit ovat kasvissa tuotettuja signaalimolekyylejä, joita esiintyy tyypillisesti erittäin pieninä pitoisuuksina. Ne toimivat viestiaineina: syntyy signaali yhdessä solussa tai kudoksessa, joka kulkeutuu tai vaikuttaa paikallisesti ja käynnistää kohdesoluissa erilaisia soluprosesseja. Hormonit säätelevät muun muassa solujen jakautumista ja laajentumista, solujen erilaistumista sekä kudosten ja elinten muodostumista — esimerkiksi kukkien, varsien ja lehtien muodostumista, lehtien irtoamista sekä hedelmien kehittymistä ja kypsymistä.

Toisin kuin eläimillä, kasveilla ei ole erillisiä rauhasia, jotka tuottaisivat ja erittäisivät hormoneja. Monet erilaiset solut ja kudokset pystyvät tuottamaan hormoneja; esimerkiksi auksineja syntyy pääasiassa kasvavissa kärjissä, kun taas sytokiineja muodostuu usein juurissa. Hormonit vaikuttavat siihen, mitkä kudokset kasvavat ylöspäin ja mitkä alaspäin, lehtien muodostumiseen ja varren kasvuun, hedelmien kehittymiseen ja kypsymiseen, kasvien pitkäikäisyyteen ja jopa kasvien kuolemaan. Ne ovat elintärkeitä kasvien normaalille kehitykselle: ilman niiden ohjausta kasvit olisivat lähinnä erilaistumattomien solujen massaa. Tästä syystä niitä kutsutaan myös kasvutekijöiksi tai kasvuhormoneiksi.

Fytohormoneja esiintyy korkeampien kasvien lisäksi myös levissä, joilla on samankaltaisia tehtäviä, ja niitä on havaittu myös sienissä ja bakteereissa. Mikro-organismit voivat tuottaa hormoneja, jotka vaikuttavat isäntäkasvin kasvuun ja metaboliaan, ja tätä hyödynnetään esimerkiksi biologisessa viljelyssä ja bioteknologiassa.

Tärkeimmät fytohormoniryhmät ja niiden vaikutukset

• Auksinit — edistävät solun pituuskasvua, vaikuttavat apikaaliseen dominanssiin (latva- eli kärkituman sääntelyyn), juurien muodostukseen sekä fototropismiin ja gravitatsiotropismiin. Auksinit kulkeutuvat usein polaarisesti kohti kasvin vartta ja ohjaavat kehitystä paikallisesti.
• Sytokiinit — edistävät solujen jakautumista ja erilaistumista, hidastavat lehtien vanhenemista (senescencea) ja toimivat yhdessä auksinien kanssa esimerkiksi organogeneesissä (juurten ja versojen muodostuksessa).
• Gibberelliinit — lisäävät varren pituuskasvua, käynnistävät itämistä ja voivat säädellä kukintaa sekä hedelmien kehitystä. Ne ovat tärkeitä myös teollisissa prosesseissa kuten mallasviljan käsittelyssä.
• Abskissihappo (ABA) — keskeinen stressihormoni: säätelee siemenlepoa ja -itämistä, aiheuttaa ilmarakojen sulkeutumisen kuivuusstressissä ja auttaa kasvia säätelemään vedenkäyttöä.
• Etyleeni — kaasu, joka edistää hedelmien kypsymistä, lehtien ja kukkien irtoamista sekä reagoi mekaaniseen vaurioon ja stressiin. Etyleeni voi myös indusoida ns. triple response -reaktion nuorissa versoissa.
• Brassinosteroidit — vaikuttavat solun laajentumiseen, erilaistumiseen ja kasvun säätelyyn; niillä on rooli myös vastustuskyvyssä ja fotosynteesin säätelyssä.
• Jasmonaatit — liittyvät puolustusvasteisiin, esimerkiksi haavasta ja hyönteisvahingosta syntyviin vasteisiin, ja säätelevät joitain kehitysvaiheita.
• Salisylaatti — tärkeä läpi kasvin kulkeva puolustus- ja signaalimolekyyli, jolla on rooli järjestelmällisen hankitun resistenssin (SAR) syntymisessä.
• Strigolaktonit — estävät sivuhaarojen kasvua (oksittelun vähentäminen), edistävät mykorritsa-symbioosia ja voivat vaikuttaa tiettyjen ripsikasvien itämiseen.

Hormonien kuljetus ja signaalinvälitys

Fytohormonien vaikutus voi olla paikallinen tai kaukovaikutteinen. Esimerkiksi auksinien kuljetus tapahtuu yleensä polaarisesti solusta toiseen, kun taas etyleeni on kaasu ja leviää helposti. Hormonit havaitaan solun pinnalla tai solunsisäisillä reseptoreilla, jotka käynnistävät signaaliketjun: reseptorin aktivoituminen voi johtaa transkriptiotekijöiden muutoksiin ja siten geenien ilmentymisen säätelyyn. Hormonien väliset vuorovaikutukset (cross-talk) ovat monimutkaisia ja määräävät kasvin lopullisen kehitysvasteen ympäristöön ja sisäisiin tiloihin nähden.

Sovellukset viljelyssä ja bioteknologiassa

Kasvihormoneja ja niiden synteettisiä johdoksia käytetään laajasti maataloudessa ja puutarhanhoidossa. Esimerkkejä:

• Auksiniperäisiä aineita käytetään juurtumisen edistämiseen ja rikkakasvien torjunnassa.
• Etyleeniä käytetään hedelmien kypsyttämiseen hallitusti, ja samalla sen vaikutusta voidaan hillitä esimerkiksi etyleeniä sitovilla tai estävillä käsittelyillä.
• Sytokiineja ja gibberelliinejä hyödynnetään kasvinnostossa, kasvatuskokeissa ja koeputkikasvatuksessa (in vitro) solujen jakautumisen ja erilaistumisen ohjauksessa.
• Hormonien tuntemus auttaa jalostuksessa ja kasvin suojelussa, erityisesti stressinkestävyyden parantamisessa (kuivuus, suolaisuus) sekä sadon laadun hallinnassa.

Yhteenveto

Kasvihormonit ovat pienimolekyylisiä mutta voimakkaita sääntelijöitä, jotka ohjaavat kasvien elinkaarta alkaen siemenen itämisestä ja kasvusta aina kukintaan, hedelmöittymiseen, kypsymiseen ja lopulta kuolemaan asti. Niiden tarkka tasapaino ja vuorovaikutus tekevät mahdolliseksi kasvin sopeutumisen ympäristöön ja antavat välineitä ihmisten hyödyntää ja ohjata kasvua biologian, maatalouden ja bioteknologian menetelmin.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä ovat kasvihormonit?

K: Mikä on tunnetuin kasvihormoni?

K: Miten kasvit tuottavat hormoneja?

K: Mitä kasvihormonit säätelevät?

K: Onko olemassa muita organismeja, joilla on samanlaisia tehtäviä omille kasvihormoneilleen?

K: Miksi kasvihormonit ovat niin tärkeitä kasvavalle organismille?

Hae kirjaimella