موارد استفاده سیتو کینین‌ها در کشاورزی

سيتوکينين (کينين) نام عمومى مواد تنظيم‌کننده رشدى است که نوعى تقسيم سلولى را تحريک مى‌کنند (مرحله تقسيم سلولي). سيتوکينين در دههٔ ۱۹۵۰ در آزمايشگاه اسکوگ که روى تقسيم سلولى در رشد کال حاصل از مغز تنباکو و آوند آبکش ريشهٔ هويج کار مى‌شد، کشف گرديد. تجربيات مذکور روشن کرد که جزء در مواردى که عامل رشد موجود در شيرهٔ نارگيل يا عصارهٔ مخمر به محيط کشت اضافه شد، در سلول‌هاى پارانشيمى بافت بريده شده، رشد ناچيزى وجود داشت. استفاده از IAA که قبلاً به‌عنوان هورمون رشد محسوب مى‌شد، تنها طويل شدن سلولى را برداشت، درحالى‌که رشد سريع کال که حاصل از تقسيم سلولى و طويل شدن آن است در حضور IAA به اضافه شيرنارگيل، عصارهٔ مخمر يا باز پيورين آدنين، ۶-آمينوپيورين اتفاق افتاد. در سال ۱۹۶۱، از يک نمونهٔ DNA که در اتوکلاو قرار گرفته و تخريب شده بود ترکيبى به‌دست آمده که تقسيم سلولى را تحريک مى‌کرد. مادهٔ فعال اين ترکيب که يک مادهٔ مصنوعى بود و فقط در نمونه اتوکلاو شده وجود داشت؛ ۶-فورفويل آمينوپيورين تشخيص داده شد و کينتين (Kinetin)، نام گرفت.

سيتوکينين ابتدا در سال ۱۹۶۴ در گياهان عالى از اندوسپرم شيرى بذور ذرت جوان به‌دست آمد و زآتين (Zeatin)، نام گرفت. (شکل فرمول‌هاى ساختمان بازهاى پورين و آدنين و همچنين سيتوکينين طبيعى زآتين).

حضور طبيعى سيتو کينين‌ها

سيتوکينين‌ها که براى تقسيم سلولى لازم هستند، فعاليت‌هاى زيادى را در اندام‌زائى (Morphogenesis)، گياه تنظيم و هماهنگ مى‌سازند. ريشه‌هاى جوان، دانه‌ها، ميوه‌هاى نارس و بافت‌هاى مغذى (مثل اندوسپرم مايع) از نظر دارابودن کينين‌ها غنى هستند. به‌ويژه ميوه‌هاى نارس ذرت، شاه‌بلوط اسبى (Horse chestnut)، موز، سيب و نارگيل (آندوسپرم شيري) منابع غنى سيتوکينين هستند. از آنجائى که به‌ظاهر، کينين‌ها به اين بافت‌ها انتقال نمى‌يابند، احتمالاً اين بافت‌ها محل ساخت کينين‌ها هستند.

کينين‌ها عموماً در طبيعت به يون‌هاى قند و فسفات اتصال دارند. ريبوزيد زآتين، کينين عمده موجود در ريشه‌هاى توق (Xanthium)، است. درحالى‌که مادهٔ عمدهٔ برگ‌هاى لوبياهاى بدون جوانه؛ گلوکوزيد زآتين مى‌باشد. هشت مادهٔ گوناگون شبيه کينين از عصارهٔ دانهٔ ذرت به‌دست آمد که زآتين از نظر بيولوژيکى فعال‌تر از بقيه بود. بخش مشترک شيميائى در کينين‌هاى طبيعى و مصنوعى پايه‌ پيورينى است.

متابوليسم سيتو کينين

به‌نظر مى‌رسد که کينين‌هاى طبيعى از اتصال يک زنجيرهٔ پنج کربنه با يک مولکول آدنين درست شده‌اند. اعتقاد بر اين است که زنجير پنج کربنه از ايزوپرن که واحد اساسى در ساختمان GA، گزانتوفيل، کلروفيل و اسيد آبسيسيک است، مشتق شده است.

شواهد نشان مى‌دهد کينين‌ها در بافت برگ و جوانه ساکن هستند. اگرچه محرز گرديده که کينين‌هاى توليد شده در ريشه، در سرتاسر گياه به‌وسيله جريان تعرق منتقل مى‌شوند. جوانه‌ها منابع ذخيره قوى‌تر از برگ‌ها براى کينين‌ها هستند.

عکس‌العمل‌هاى گياه به سيتو کينين‌ها

کينين‌ها طيف وسيعى از عکس‌العمل‌ها را نشان مى‌دهند، وليکن آنها به‌صورت فزاينده‌اى با اکسين‌ها و معمولاً با هورمون‌هاى ديگر عمل مى‌کنند. اعتقاد بر اين بود که تشکيل جوانه‌هاى کاذب به‌وسيله فعاليت فزآيندهٔ اکسين و سيتوکينين به‌وجود مى‌آيد. حرکت سيتوکينين‌ از ريشه‌ها، احتمالاً اثر قابل ملاحظه‌اى بر تحريک نمودن جوانه‌هاى جانبى که تحت تأثير غالبيت انتهائى در خواب هستند. آن‌طور که پيدا است جوانه‌هاى جانبى از نظر داشتن کينين‌ها فقير هستند، چراکه يک منبع خارجى از کينين‌ها رشد آنها را تحريک مى‌کند. نياز به کينين براى تشکيل جوانه‌هاى کاذب، روى قطعات ريشهٔ پيچک (Witch weed)، به‌وضوح نشان داده شده است. روى قلمه‌هاى ساقه، کينين شديدتر از GA از تشکيل مولدهاى ريشه جلوگيرى مى‌کند. درحالى‌که اکسين تشکيل آنها را تحريک مى‌کند. GA و کينين، جوانه‌زنى در بذرهاى بعضى از گونه‌ها مثل کاهو شبدر سفيد را جلو مى‌اندازند.

دانه‌هاى علف جادوئى که يک علف هرز انگل است، زمانى جوانه مى‌زند که يک محرک از گياه ميزبان دريافت کند. گزارش‌ها تائيد کرده است که اين محرک کينين است. نقش کينين در نگهدارى کلروفيل، جذب اسيدهاى آمينه و نگهدارى پروتئين در برگ‌ها که تمامى آنها تأخير در پيرى را نشان مى‌دهند، مورد علاقه خاص فيزيولوژيست‌ها است. تحقيق براى يافتن وسايل مؤثرترى که بتوان منابع کينين خارجى را در گياه به‌کار برد با اينکه ميزان انتقال کينين از ريشه به ساقه را به‌منظور تأخير در پيرى افزايش داد و بازده فتوسنتز را بالا برد مى‌تواند يک زمينهٔ بارور، براى تحقيقات آينده باشد.

موارد استفاده اکسين‌ها در کشاورزى

ويور (۱۹۷۹) موارد استفادهٔ بالقوهٔ زيادى را در امر کاربرد کينين‌ها در کشاورزى پيشنهاد کرد از جمله: افزايش تشکيل ميوه در انگور و اصلاح اندازه و شکل سيب 'رقم دليشس' بود. در خاک‌هاى با درجهٔ حرارت بالا (۲۵ درجه سانتى‌گراد)، بذور کاهو ممکن است دچار يک خواب ثانويه بشوند ولى چنانچه بذرها با کينين آغشته شوند جوانه‌زنى افزايش مى‌يابد که مؤثرتر از بنزيل آدنين (BA)، است. عموماً کاربرد کينين در امر توليد محصولات زراعى هنوز در مرحلهٔ بالقوه است.

کشف سيتوکينين يک بعد جديدى را در اصلاح نباتات ايجاد کرد. تکثير هاپلوئيد از دانهٔ گرده، توليد گياهان ديپلوئيد از سلول‌هاى غيرجنسى (سماتيک)، جنين از تخم‌هاى تلقيح شده و گياهان از بافت‌هاى بريده شده، ابزار جديدى را براى تحصيل موضوعات اصلاح نباتات که قبلاً غيرقابل دسترس بودند، مهيا ساخت. کشف اين امر، که تغيير غلظت کينين در محيط کشت مى‌تواند در بعضى مراحل بحرانى چرخه رشد قسمتى از بافت، تغييرات قابل انتقال و غيرهسته‌اى را تحريک کند، امکانات زيادى را در مهندسى ژنتيک پيش رو مى‌گذارد. با استفاده از اين روش، ژنوتيپ‌هاى سيب‌زمينى تازه‌اى به‌دست آمده است که افزايش معنى‌دارى را در محصول در شرايط مزرعه توليد کرده‌اند.