الهرمونات ومنظمات النمـو النباتية د ربيع أبو الخير
الهرمونات ومنظمات النمـو النباتية
Hormones and Plant Growth Regulators
إعداد أ د / ربيع أبو الخير
كثيرا ما نسمع و نردد عن منظمات النمو و الهرمونات النباتية و الفتاوى تزيد من كل البشر المتخصصين و العامة و المثقفين و رجل الشارع
إسمع هذه المقولات التى يرددها الناس فى الشارع[/B]
لقد وضعت الخيار فى الثلاجة و فى الصباح وجدته كبيرا و طويلا لدرجة أنه تضاعف حجمه مرتين
تاجر يقول لقد اشتريت قفص من الخيار فازداد حجمه فنزل الخيار من القفص على الأرض
لقد اشترينا بطيخة كانت 4 كيلو وجدناها فى اليوم التالى 6 كيلو
أصابع الموز إستطالت حتى فتحت باب الثلاجة
ثالث يقول إن ثمار المشمش أكبر من ثمار البرتقال
الخوخ المعامل بالهرمونات أصبح كبيرا بطريقة لا توصف
الطماطم الخضراء بالامس أصبحت كلها حمراء
البصل أصبح كبير الحجم حتى أصبحت البصلة نصف كيلو
ثمار المانجو الكبيرة أصل صاحبها استخدم مادة مش عارف هى ايه كبرت الحبة أصبحت 2 كيلو
لقد رأيت حبة الفراولة يا ناس أكبر من قرن الفلفل الأحمر
فما هى القصة العجيبة التى نتداولها و نرددها بدون وعى و تفكير
هذا الحديث و هذه المناقشات جعلتنى أفرد لهذا الموضوع جوانبه من جميع النواحى حتى نتكلم بعلم وحتى نكون دائما سباقين فى موضوعاتنا
فما هى منظمات النمو و الهرمونات النباتية؟
B]الهرمونات النباتية[/B]
هي مواد طبيعية ينتجها النبات بكميات أو تركيزات قليلة أو ضئيلة جداً في خلايا محددة وتنتقل إلى أماكن أخرى من النبات لتحدث تأثيرها فى أجزاء النبات .
منظمات النمو Growth Regulators
هي هرمونات محضرة صناعياً أو مستخلصة من مصادر نباتية، تستخدم في تنظيم النمو النباتي عند معالجة النباتات بها
(تشجيع ، تنشيط ، تثبيط أو تحول العمليات الفسيولوجية في النباتات)
نبذة تاريخية عن منظمات النمو و الهرمونات
كان بداية الاهتمام بهذه المجموعة من منظمات النمو على يد العالمان Necki, Siebert عام 1882 حيث اكتشفوا وجود مادة فى بول الانسان تعرف باسم إندول حمض الخليك وهو ما يعرف بالأوكسين وأنها مادة منشطة للنبات و كان هذا أول تنبيه لأهمية هذه المادة.
وفى عام 1910 ذكر Boysen- Jensen أن مادة اندول حمض الخليك يحتمل وجودها مخلقة بالنبات، وتوالت الدراسات عن أهمية هذه المادة إلى أن أثبت العالم Went عام 1928 فى رسالة علمية لدراسة الدكتوراة تأثير هذه المادة فى انحناء غمد بادرة نبات الشوفان حيث أثبت أنه عند وضع مكعب منها على نصف مقطع الورقة فاستطالت و إنحنى الغمد فى الاتجاه الآخر.
بدأ العلماء اهتمامهم الحقيقى منذ هذا الوقت إلى أن أثبت العالم Kogel وآخرين عام 1934 التأثير المنشط لهذه المادة لأنسجة النبات وأعضائه.
ثم بعد ذلك بسنة واحدة أمكن للعالمان Kostermann & Kogel الألمانيين من فصل مادة إندول حمض الخليك من فطر الخميرة بعد تركيز للمستخلص إلى أضعاف قدرها 106 مرة،
وهما أول من أطلق تعريف هيثرو أوكسين أى الأوكسين الحقيقى والمقطع Auxo معناه باليونانية زيادة أى النمو الزائد. وفى نفس الوقت استخلص العالم Thimann الأوكسين من فطر Rhizopus surinus وأثبت أن وزنه الجزئى يقرب من 175 وحدد طبيعته الكيماوية أنه بيتا اندول حمض الخليك و تقرأ بيتا اندول اسيتك اسيد B- I A A.
بعد ذلك إستخلص الأوكسين ولأول مرة من أنسجة النباتات الزهرية الراقية عام 1959 بواسطة العالم Post وتوالت إكتشافات المواد الهرمونية الأخرى بالنباتات.
هذه هى القصة الحقيقية لاكتشاف منظمات النمو و الهرمونات النباتية
تقسم المواد الهرمونية إلى منشطة ومثبطة
ويستدل على نشاط المادة باختبار تأثيرها على عمليتى إنقسام واستطالة الخلايا فالمنشطات تحدث الانقسام أو الاستطالة أو هما معاً والمثبطات تعيق كلا العمليتين على شرط إجراء الاختيار على الهرمون النباتى بمفرده ودون صحبة مع مواد أخرى تؤثر فى نشاطه ، أما المواد المصنعة بالمعمل والتى يتشابه تأثيرها الفسيولوجى على النبات مع تأثير هرمون معين فيمكن تصنيفها ضمن مجموعته سواء بالتنشيط أو التثبيط من حيث تأثيرها على الانقسام والاستطالة الخلوية.
أولا :- منشطات النمو النباتية
و تقسم إلى حسب التركيب الكيميائى و فعلها الحيوى الى
أولا :- الأكسينات Auxins
إن الأكسين الحقيقى داخل الخلية هو إندول حمض الخليك IAA) Indol Acetic Acid ) ويطلق عليه بتروأوكسين ويوجد له نظام أنزيمى بالخلايا يبنى المزيد منه عند الحاجة ونظام آخر لهدمه عند رغبة النبات فى التخلص منه أو عند إرتفاع تركيزه عن اللازم .
وقد ثبت وجود أوكسينات طبيعية أخرى بالنبات منها :
أندول حمض البيروفيك
أندول حمض البروبيونيك
إندول حمض الجليكوليك
إندول حمض الجلايأوكسيلك .
أما الأوكسينات الصناعية فمعظمها تختلف فى التركيب عن الاندول إذ تكون أحماض فينوكس أو نفثالين لكن تأثيرها الهرمونى يشبه الاوكسين ومنها
نفتالين حمض الخليك NAA
مجاميع الفينوكس مثل 4.2 داى كلوروفينوكسى حمض الخليك
ميثايل كلوروفينوكسى حمض الخليك MCPA ،
باراكلووفينوكسى حمض الخليك PCPA وغيرها الكثير.
بل ومازال تصنيع الجديد مستمراً
وتتميز منظمات النمو الخاصة بالاوكسينات بارتفاع قوة تأثيرها مقارنة بالهيترواوكسين الطبيعى وسبب ذلك عدم توفر نظام انزيمى يؤثر عليها بالهدم داخل النبات ولذلك فهدمها بطئ بل تستمر فى التأثير مدة أطول.
استخدام الاوكسينات :
• يستخدم أحماض النفتالين مثل NAA فى زيادة عقد الثمار .
• يستخدم أحماض الفينوكس D 4 2 كمبيدات حشائش فى نباتات القمح ذات الفلقة الواحدة النامية مع عريضة الأوراق ذات الفلقتين . واستخدمت أحماض الفينوكس أيضاً فى زيادة عقد الثمار وخف الثمار وفى إحداث تحور للنمو وفى إحداث نضج للثمار. ونشير هنا أنه فى كل حالة يلزم تركيز فسيولوجى معين من الهرمون الصناعى لإحداث ظاهرة فسيولوجية معينة.
• يستخدم أحماض الأندول مثل أندول حمض الببوتريك IBA فى إخراج الجذور على العقل .
ثانيا :- الجبريلللينيات Gibberellins
اكتشف الجبرلين لأول مرة باليابان حيث لاحظ Kurosawa عام 1926 أن فطر Fujikuori Gibberella يفرز إفرازات تسبب زيادة طول سيقان الأزر المتطفل عليها مما يعرض نبات الأزر للرقاد والتلف قبل مرحلة الازهار. وظل هذا الاكتشاف غير معروف خارج اليابان بسبب ظروف الحرب العالمية الثانية. وفى عام 1939 تمكن Yabuta من الحصول على المادة فى صورة بلورية وسماها Gibberellin A .
وفى بريطانيا 1954 اكتشف حمض الجبرليك عالم بريطانى. بعد ذلك ثبت وجود الجبرلين بالنباتات الزهرية الراقية واكتشف منه أنواع كثيرة رقمت حسب تاريخ اكتشافها .
وقد وضح تأثيرها فى أحداث استطالة للخلايا وأكثرها شيوعا هو Gibberellin 3 ولم يعرف حتى الآن منظمات نمو أى هرمونات صناعية تابع لها مجموعة الجبرلين بل مازال الجبرلين يستخلص من الفطر كوسيلة سهلة واقتصادية.
• كسرطورالسكون فى البذور
• يعوض الجبرلين الاحتياجات الضوئية فى أنواع أخرى من البذور.
• تعامل حبوب الشعير بالجبرلين لزيادة نسبة الانبات وانتظامه واختصار مدته.
• تخفيض مدة الارتباع أو تعويضه فى النباتات المحتاجة له .
• تنشيط نمو البراعم الساكنة ويستفاد من ذلك فى كسر سكون براعم درنات البطاطس حديثة النضج .
• تنشيط انقسام واستطالة الخلايا بالنبات الكامل مما يزيد من النمو الخضرى خاصة النمو الطولى لكن لمدة قصيرة يعقبها نمو بطئ. ويستفاد منه فى الحصول على قفزة
سريعة فى نمو حاصلات الخضر الورقية وبالعلف ونباتات الزينة المرباه فى أصص .
• تزهير نباتات النهار الطويل المعاملة بالجبرلين تحت ظروف النهار القصير أى يعوض الجبرلين تأثير النهار الطويل فقط.
• تسرع المعاملة بالجبرلين من الوصول للطور الزهرى لتقصير فترة النمو بالنبات ومن ثم اسراع الاثمار مما يفيد فى نباتات الخرشوف والموز وغيرها .
• إحداث العقد البكرى دون تكون بذور (عديم البذور) كما فى الخوخ والمشمش والكمثرى والتفاح والموالح .
• يضاعف من حجم حبات العنب البناتى اللابذرى عند المعاملة به بعد العقد الطبيعى كما يزيد من طول حامل الحبات الى الضعف عند المعاملة به قبل تفتح الأزهار مما يفيد
الأصناف المكتظة
• يؤخر من اكتمال نمو ونضج الثمار وحدوث الشيخوخة مما يسمح بفترة تسويق طويلة كما فى المشمش والبرقوق والموز.
ثالثا :- السيتوكينيات Cytokinins
لوحظ فى عام 1941 أن السائل اللبنى لجوز الهند (والذى يستخدم كبيئة لنمو الأنسجة) أنه يحتوى على مادة منشطة للنمو وليست من الأوكسين. من تأثير هذه المادة أنها منشطة للإنقسام الخلوى لنسيج نخاع نبات الدخان وجذور الجزر. فى عام 1955 استخلصت مادة أيضاً من بطارخ سمك الرنجة أثبت العالم Miller وآخرين أن تركيبها 6- فورفوريل امينوبيورين .
والسيتوكينينات عبارة عن هرمونات منشطة للانقسام الخلوى واحداث Cytokinases والمشتقة اسمها منه لذا فهى تعتير هرمون الشباب فى النبات حيث تؤخر حدوث الشيخوخة وتمنع التساقط سواء للأوراق أو الثمار ويؤدى لبناء البروتين والكلورفيل ولذا يستعمل فى منع الإصفرار كأحد الاختبارات الحيوية الدالة عليه.
وأول هرمون استخلص من النباتات الراقية منها كان من كيزان الذرة Zea mais وسمى لذلك Zeatin استخلصه Letham وآخرين عام 1964 فى صورة بلورية ( 1مجم من 70 كجم ذرة ). ثم ثبت وجود السيتيوكينين فى كثير من النباتات الراقية بعد ذلك مثل التفاح والعنب والبرقوق والليمون المالح والطماطم وغيرها الكثير. ومن السيتوكينات الصناعية مادة البنزيل ادنين
استعمالاتها
• تؤدى المعاملة بالسيتوكنين للاحتفاظ بالكلورفيل فى مساحة الأوراق المعاملة ويمكن عند تخزين بعض المحاصيل الورقية مثل الخس والبقدونس معاملتها بالسيتوكينين بتركيزات من 1-10 جزء فى المليون للمحافظة على خضارها .
• تكون نسيج الكالوس على العقل ببعض الأنواع .
• اخراج الجذور على عقل بعض الأنواع .
• الحد من تأثير ظاهرة السيادة القمية لمعظم النباتات ويطبق فى تشجيع البراعم الجانبية فى الورد فتزيد كمية الأزهار .
• انهاء طور الراحة فى اشجار الفاكهة المتساقطة الأوراق فى حالة عدم كفاية برودة الشتاء لكسر سكون البراعم، ويعامل الخوخ بتركيز 100-200 جزء فى المليون فى الشتاء من السيتوكينين لكسر سكون البراعم .
• زيادة عقد الثمار فى التفاح والتين .
• انتاج ثمار بكرية العقد دون بذور فى بعض أنواع الفاكهة مثل المانجو خاصة بعد خلط المعاملة بكلا من الجبرلين والاوكسين. هذا وإن ظل وجود الاندوكارب وهو غلاف البذرى الخشبى ألا ان الجنين بداخل البذر يختزل .
رابعا :- الإيثيلينات Ethylenes
تستحدم فى عمليات الاتضاج و اعطاء اللون المميز للفاكهة مثل مادةالايثيفون ( الإيثريل )التى تستخدم مع التفاح و الموز و الطماطم و معظم الثمار كمصدر لغاز الايثيلين المسبب للنضج و اللون و الرائحة المميزة للثمار
ثانيا :- مثبطات النمو النباتية
كان اول من اكتشف هذه المادة العالم Okuma 1963 وآخرون على مادة مثبطة للنمو من لوز القطن وفى نفس الوقت (1964) حصل عليها Adicott وآخرون من لوز القطن الحديث وحدد طبيعتها وسماها أبسيسين . ( Abscissin II ) وقد أخذت اسمها من تأثيرها فى إحداث منطقة انفصال فى عنق الورقة ، و فى سنة 1968 سميت هذه المادة بحمض الابسيسيك .
أما عن نشاطه بصفته الهرمون الطبيعى المخلق بالنبات فهو على النقيض من هرمونات النمو المنشطة إذ يمنع انقسام واستطالة الخلايا بل ويوقف نشاط الأوكسين والجبرلين والسيتوكينين ويدفع النسيج نحو الشيخوخة .
أما عن مثبطات النمو الصناعية المخلقة خارج أنسجة النبات فقد ظهرت مبكراً. ففى عام 1949 عرفت مجموعة كيماوية بمثبطاتات النمو Growth retardants وكان منها مركب أمينو كاربمات. وفى عام 1955 ظهر مثبط النمو المعروف بالفوسفون وفى عام 1960 ظهر مثبط النمو المسمى بكلوركولين كلوريد وهو CCC أو السيكوسيل المعروف بتأثيره المانع للنمو الطولى لللأفرع والسيقان وفى عام 1962 ظهر مثبط النمو المعروف بالآلار Alar والذى ثبت الآن أنه يحدث سرطانات فى جسم الانسان إذا تناوله فى غذائه من أنسجة النبات. ومازال يصنع الكثير من هذه المثبطات كل يوم.
و تقسم المثبطات تبعاً لتركيبها الكيميائي وفعلها الحيوي أيضاً إلى:
أولا :- حامض الأبسيسك Abscisic Acid
أهم تأثيرات حمض الابسيسيك هى الآتى علما بأن القيمة الزراعية له غير مؤكدة :
• دفع النبات نحو الشيخوخة .
• تثبيط نمو الفرع .
• زيادة محصول درنات البطاطس .
• دفع نباتات النهار القصير نحو الازهار
• تأخير تفتح الأزهار .
• تشجيع تساقط الأوراق .
• تشجيع نضج الثمار .
• تأخير الانبات .
أما عن مثبطات النمو الصناعية فيختلف التأثير المثبط تبعاً لطبيعة وطريقة إحداثها المتبع بداخل الخلية
ثانيا :- الفينولات Phenols
تستحدم معظمها كمبيدات حشائش فى المحاصيل المختلفة و حدائق الموالح
تأثير منظمات النمو النباتية و الهرمونات على النبات يمكن تلخيصه فى الأتى :-
أولا :- الأسراع فى تكوين الجذور على العقل
ثانيا :- زيادة عقد الثمار ومنع تسـاقطها
ثالثا :- العمل على خف الثـمار
رابعا:- تشجيع النبات للدخول عملية في الأزهار
خامسا :- زيادة طول الساق ـ استطالة الخلايا ـ التغلب على التقزم في النباتات
سادسا :- التغلب على سكون البراعم والبذور وتنشيط البراعم الساكنة
سابعا :- تشجيع العقد البكرى في الثـمار
ثامنا :- تأخير النضج والشيخوخة و زيادة حيوية النباتات
تاسعا:- تحفيز انقسام الخلايا
عاشرا:- إنضاج الثمار
الحادى عشر :- مبيدات للحشائش
الثانى عشر:- السيادة القمية ـ وقف نمو البراعم الجانبية
كيفية استعمال الهرمونات و منظمات النمو :
إما رشًّا بعد خلطه بالماء أو استخدامه كبودرة تغمس فيها العقل الساقية قبل زراعتها بغرض التكاثر الخضري ، أو حسب الإرشادات الموجودة على العبوّة
يراعى عدم الخلط مع المبيدات و بعض الأسمدة الورقية إن لم تكن هناك تعليمات بذلك
يراعى الرش و الأرض مروية
يراعى عدم الرش فى الظهيرة و عند ارتفاع درجة الحرارة
الرش بصورة سريعة على هيئة رزاز خفيف
تحت الاقبية البلاستيك و الصوب يكون الرش مساء او فى الصباح الباكر
وليكن معلوماً أن كلا من الهرمونات ومنظمات النمو تعمل فى حدود تركيزات معينة تحدث من خلالها تأثيراتها الفسيولوجىة فى ظاهرة ما. ونطلق على هذا التركيز مصطلح التركيز الفسيولوجى Physiological concentration. وللوصول إلى هذا التركيز بالطريقة العملية السليمة نجرى ما يعرف بالاختبار الحيوى للهرمون النباتى أى Biological test ويسمى أيضاً Bioassay حيث تجرب المادة لمعرفة التركيز الذى يحدث الإنقسام أو الاستطالة الخلوية
يجب أن نعلم أن ظواهر النمو والتطور لا تكون نتيجة لهرمون نباتى بمفرده بل تكون لأكثر من هرمون منشط ومثبط فلا ينفرد هرمون نباتى بالعمل وحده فى إحداث ظاهرة فسيولوجية معينة فمثلاً إنقسام الخلايا يلزمه هرمون السيتوكينين لكن فى وجود كل من الأوكسين وأيضاً الجبرلين. وهناك ما يعرف بالتوازن فى مستوى هرمونات عديدة مع بعضها والذى نسميه بالنظام التعددى للهرمونات Multi hormone system حيث تؤثر المعاملة من الخارج بهرمون معين على علاقة الهرمونات الداخلية ببعضها من منشطة ومثبطة وبالتالى يكون محصلة هذا قلة التأثير الناتج فى صورة فسيولوجية تحددت بناء على مستويات هذه الهرمونات داخلياً وعلاقتها ببعضها
ما هى الأضرار الناجمة عن إستخدام منظمات النمو على الانسان
إذا لم يتم التقيد بالتركيزات وطرق الإضافة فإن هناك تأثيرًا ضارًا سيحدث للنبات المعامل وللشخص الذي يستخدمها . ينتشر الاعتقاد بين عامة الناس حول خطر تناول محاصيل الخضروات المزروعة داخل البيوت البلاستيكية كالخيار والطماطم والفليفلة لاستعمال الكثير من أصحابها هرمونات نباتية كمنظمات للنمو فيها، لكن يؤكد الكثير من العلماء أن هذة المواد المستعملة في الزراعة المحمية وغيرها مثل الجبريلينات ذات التأثير الهرموني التي تكونها النباتات نفسها ليس لها تأثيرات ضارة على جسم الانسان عند استعمال مقادير صغيرة منها في الزراعة لأنها تتحلل إلى عناصرها الأولية داخل النباتات خلال 4-6 أسابيع من استعمالها فلا ينتقل تأثيرها إليه ،وهذا يعني ضرورة استعمال تركيز منخفض منها والتبكير في استعمالها في الزراعة المحمية -أي قبل وقت كاف- من جني ثمار الخضراوات فيها.
أرجو أن أكون قد وفيتكم بمعلومات عن هذا الموضوع الشائك و أرجو من الله أن يستفيد الجميع منه
و لكم تحياتى
د ربيع أبو الخير
