هورمون‌های گیاهی چگونه کار می‌کنند؟

گیاهان هم مثل دیگر جانداران تعدادی هورمون دارند که نقش مهمی در نحوه‌ی عملکرد و رشد آن‌ها بازی می‌کنند. در اینجا از نزدیک به عملکرد این مواد شیمیایی و تاثیرشان روی گیاهان نگاهی می‌کنیم.

گیاهان مثل انسان‌ها و سایر موجودات زنده برای انجام فعالیت‌های طبیعی خود هورمون تولید می‌کنند. البته بر خلاف انسان‌ها که حدود ۵۰ نوع‌ مختلف هورمون دارند، گیاهان فقط ۵ نوع هورمون تولید می‌کنند.

این ۵ نوع - که به ۵ هورمون کلاسیک معروف هستند - در بخش‌های مختلف گیاه ساخته می‌شوند تا در بخشی که تولید شده‌اند و یا در بخش دیگری از گیاه استفاده شوند. هورمون‌های طبیعی گیاهی عبارت‌اند از: اکسین، جیبرلین، سیتوکینین، اتیلن و اسید آبسیزیک.

عملکرد بعضی از این هورمون‌‎ها همپوشانی دارد و بعضی دیگر عملکردی کاملا منحصر به فرد دارند. با این حال، گیاه به همه‌ی آن‌ها برای حفظ سلامتی، تولید گل، دانه یا میوه نیاز دارد.

با این که ارتباط پیچیده‌ی بین این ۵ هورمون گیاهی هنوز کاملا شناخته نشده است، ولی بخش عمده‌‌ی آن‌ و همچنین توالی بین آن‌ها شناخته شده‌ است. ترکیب و سطح هر هورمون در گونه‌های مختلف گیاهی و در دوره‌های مختلف رشد متفاوت است. به عنوان مثال اکسین، جیببرلین و سیتوکینین، همگی در ترکیب بیشتر میوه‌ها نقش دارند. هر کدام ممکن است به‌ تنهایی بتواند فرآیند را آغاز کند، اما بدون کمک دو هورمون دیگر نمی‌تواند آن را کامل کند.

به نظر می‌رسد اسید آبسیزیک نقش مهمی در رشد میوه بازی می‌کند، البته نقش دقیق آن در این فرآیند هنوز مشخص نیست. در نتیجه‌ی یک سری فعل و انفعال‌، اسید آبسیزیک و اتیلن تولید می‌شوند؛ البته هدف این دو در رسیدن میوه و جدا شدنش از درخت متفاوت است.

آیا گیاهان واقعا هورمون دارند؟

در دنیای گیاه‌شناسی بحث‌های زیادی در مورد واژه‌ی «هورمون» هنگام صبحت در مورد گیاهان وجود داشته و دارد. شاید کسی که این مطلب را مطالعه نکرده است، با ناراحتی با مشت روی میز بکوبد و بگوید چرا هنوز راه حلی برای این موضوع پیدا نشده است. چند دلیل قانع کننده برای بی‌نتیجه ماندن این بحث‌ها وجود دارد.

از نظر بعضی گیاه‌شناس‌ها و گیاه‌پزشک‌ها عبارت «ماده‌ی رشد گیاه» مناسب‌تر است. در نقطه‌ی مقابل عده‌ای می‌گویند «ماده» واژه‌ای مبهم است. مخالفان واژه‌ی هورمون می‌گویند هورمون‌های گیاهی بر خلاف هورمون‌های پستاندار‌ان، عملکرد‌های متضاد دارند که مشابه آن در دنیای حیوانات پیدا نمی‌شود.

مثلا یک گیاه، هم ماده‌ای که باعث رشد می‌شود و هم ماده‌ای که باعث خواب و حتی مرگ می‌شود تولید می‌کند. در دنیای هورمون‌های حیوانات چنین تضادی وجود ندارد. پژوهشگر‌ها معتقدند دانشمندان در تلاش برای قرار دادن این مواد در قالب و تعاریف هورمون‌های حیوانی هستند، در حالی که این‌ها با هم فرق دارند.

در راستای اهداف این مقاله از معنی رایج واژه‌ی «هورمون» در مورد عملکرد و نقش آن در گیاه استفاده می‌شود. تا وقتی که دانشمندان در بحث بر سر انتخاب واژه‌ی مناسب به نتیجه‌ای نرسیده‌اند، ما از واژه‌ی «هورمون» استفاده می‌کنیم.

اکسین

بیشتر مردم، خواسته یا نا‌خواسته، اثر هورمون اکسین در گیاهان را دیده‌اند. این هورمون مسئول گرایش گیاه به سمت نور است که باعث می‌شود گیاه بیشترین فتوسنتز را داشته باشد.

این هورمون با حرکت در سراسر گیاه به بخش‌هایی می‌رود که کمترین نور را دریافت می‌کنند. در این بخش‌ها سلول‌ها بزرگ‌ و کشیده می‌شوند؛ در نتیجه گیاه می‌تواند خود را به سمت نور حیات بخش بکشد.

کسی که گیاه یا درختچه‌ای را کوتاه کرده باشد هم اثر این هورمون را دیده است. این هورمون مسئول رشد در نوک ساقه است. تمایل گیاه برای رشد «چیرگی رأسی» نام دارد. وقتی نوک ساقه زخمی یا ناخواسته شکسته می‌شود، گیاه به سمت خارج رشد می‌کند و ساقه‌های ضخیم‌تر و معمولا محکم‎‌تری تولید می‌کند.

بیشتر اکسین‌های تجاری، به دلیل قیمت بالای اکسین‌های طبیعی، به شکل مصنوعی تولید می‌شوند. این اکسین‌ها برای افزایش رشد و همچنین برای توقف رشد استفاده می‌شوند. در درختان میوه از اکسین مصنوعی برای جلوگیری از رشد دوباره‌ی علف‌های هرز پس از هرس و همچنین برای جلوگیری از تولید میوه استفاده می‌شود.

به علاوه در ترکیب اصلی بسیاری از علف کش‌های محبوب از اکسین مصنوعی استقاده می‌شود. این هورمون باعث رشد سلول‌های غیر قابل کنترل، مثل سرطان، در گیاه می‌شود که در نتیجه‌ی آن گیاه می‌میرد. در نتیجه می‌شود گفت D-2,4 (دی‌کلرو‌فنوکسی استیک اسید) در کنترل علف‌های هرز پهن برگ به خوبی عمل می‌کند. از طرفی، انواع دیگر اکسین مصنوعی جزو اصلی هورمون‌های ریشه‌زایی برای تکثیر قلمه هستند.

جیبرلین

جیبرلین‌ها (GAs) بزرگ‌ترین نوع‌ هورمون‌های گیاهی با بیش از ۷۰ نوع ترکیب‌ فعال و غیرفعال هستند. همچنین اولین هورمون گیاهی هستند که توسط گیاه‌شناسان نخستین شناسایی و مطالعه شدند.

این هورمون‌ها مثل اکسین‌ها در رشد ساقه موثر هستند. اگر گیاه به طور طبیعی فاقد جیبرلین باشد، تبدیل به یک گیاه کوتوله می‌شود. بعضی تولید کنندگان تجاری وقتی نیاز به یک گیاه کوتوله باشد، به عمد تولید این هورمون را متوقف می‌کنند. چندین نوع از تنظیم کننده‌های رشد گیاهی (PGRs) مانع تولید جیبرلین می‌‍شوند.

وجود جیبرلین در فرایند تولید میوه حیاتی است. از این هورمون می‌توان در تاکستان‌ها و باغ‌ها برای تولید انگور و سایر میوه‌ها استفاده کرد. همچنین به شکست خواب بذر، که به طور طبیعی هم اتفاق می‌افتد، کمک می‌کند. تولید‌کنندگان تجاری به کمک جیبرلین بذر‌هایی را که به خاطر پوسته‌ی سخت یا سایر عوامل بیولوژیکی به سختی جوانه می‌زنند، به شکست خواب و شروع رشد تحریک می‌کنند.

سیتوکینین

وظیفه‌ی سیتوکینین‌ها (CKs) کمک به تقسیم سلولی و حفظ فعالیت متابولیکی گیاه است. این هورمون در هر قسمتی از گیاه که در حال رشد است، مثل نوک برگ‌، وجود دارد. به صورت تجاری از این هورمون در تکثیر به روش کشت بافت استفاده می‌شود. از سیتوکینین‌ها در تولید میوه و همچنین به عنوان تنظیم کننده‌ی رشد میوه استفاده می‌شود. این هورمون برخلاف اتیلن و اسید آبسیزیک، مانع از پیری برگ‌ها می‌شود.

اتیلن

شاید اتیلن شناخته شده‌ترین هورمون گیاهی باشد. اتیلن تنها هورمون گیاهی گازی (هیدرو کربونی) است. این هورمون باعث رسیدن میوه، چه به صورت طبیعی و چه مصنوعی، می‌شود. وقتی محصولات زراعی به‌ویژه میوه‌هایی مثل موز را نارس می‌چینند، استفاده از اتیلن طبیعی یا ترکیب‌های اتیلن مصنوعی باعث می‌شود میوه‌ها برسند.

یک ترکیب مصنوعی از اتیلن که به اِتفون معروف است، به طور گسترده‌ای در گلخانه‌ها و مزرعه‌ها استفاده می‌شود. از این هورمون در آناناس، برنج، قهوه، پنبه و همچنین بیشترمحصول‌های کشاورزی اساسی در سراسر دنیا برای رسیدن سریع و یکنواخت استفاده می‌شود. اِتفون همچنین مهمترین جزو تنظیم کننده‌های تجاری رشد گیاه، بخصوص برای نهال‌ها، است. به علاوه برای ریزش کنترل شده‌ی برگ یا میوه، با هدف تجاری خاص، استفاده می‌شود.

اسید آبسیزیک

اسید آبسیزیک (ABA) بر خلاف سیتوکینین‌ها مانع رشد سلول می‌شود. این هورمون به خواب بذر کمک می‌کند و همچنین کنترل روزنه هوایی (استوما) برگ در حال پژمرده شدن را در اختیار می‌گیرد.

اسید آبسیزیک از دنیای هورمون‌های تجاری گیاهی دور افتاده است و هیچ ترکیب مصنوعی‌ای از آن وجود ندارد. همچنین قیمت بالا به‌همراه نبود هدف تجاری باعث شده است تنها هورمونی باشد که هرگز به‌شکل مصنوعی در مزرعه‌ها، گلخانه‌ها یا نهالستان‌های تجاری استفاده نشده است.

سایر هورمون‌های گیاهی

ترکیب‌های گیاهی بسیار بیشتر از این 5 هورمون به صورت طبیعی تولید می‌شوند که باعث انجام عملکرد‌های مختلف در گیاه می‌شوند. به احتمال بسیار زیاد با مطالعه‌ی هزاران کنش و واکنش این هورمون‌ها توسط پژوهشگرها ، ترکیب‌های بیشتری کشف خواهد شد. هورمون‌های گیاهی شناسایی شده دیگر، جاسمونات (از قبیل متیل جاسمونات)، سالیسیلات، براسینولید و استیگولاکتون هستند.

جاسمونات‌ها در بسیاری از عملکردهای تنظیمی گیاه موثرند ولی توانایی منحصر به فردی در دفاع از گیاه در برابر زخم شدن توسط آفت‌ها، با تولید ماده‌ای نامطبوع یا مضر، دارند. همچنین به نظر می‌رسد سیگنال‌هایی به گیاهانی دیگر می‌فرستند که باعث افزایش تولید جاسمونات در آن‌ها می‍شود.

سالیسات‌ها هم در دفاع نقش دارند. اینها نقش کمک‌های اولیه در درمان بیماری‌های عفونی را دارند. با آزاد شدن سالیسات، مقداری از ذخیره‌ی غذایی و انرژی صرف بهبود گیاه می‌شود. براسینولید که اولین بار در کلزا (از گیاهانی دانه روغنی) کشف شد به کاهش استرس گیاه کمک می‌کند. همچنین به‌نظر می‌رسد نقشی در ارتباط بین 5 هورمون اصلی رشد برگ و میوه داشته باشد.

استیرولاکتون هم مثل جاسمونات در ارتباط بین هورمون‌ها موثر است، ولی در سیستم ریشه‌ی گیاه. این‌ هورمون در ارتباط بین سیستم ریشه و رشد قارچ‌های میکروریزا نقشی حیاتی دارد. در گیاهانی انگلی، استیرولاکتون باعث جوانه زنی بذر می‌شود تا بتواند بر گیاه میزبان مسلط شود.

در آخر فلوریژن، که در بالا به آن اشاره‌ای نشد، به‌نظر هورمونی پر رمز و راز می‌آمد که مسئول گلدهی فصلی در بعضی گونه‌ها بود. با این که هنوز هم دقیقا مشخص نیست، ولی به نظر می‌رسد فلوریژن حاصل همکاری سایر هورمون‌ها باشد و به تنهایی یک هورمون منحصر به فرد نیست.