Гормони рослин, або фітогормони, що виробляються рослинами органічні речовини, відмінні від поживних речовин і утворюються зазвичай не там, де проявляється їх дію, а в інших частинах рослини. Ці речовини в малих концентраціях регулюють ріст рослин і їх фізіологічні реакції на різноманітні впливи. В останні роки ряд фітогормонів вдалося синтезувати, і тепер вони знаходять застосування в сільськогосподарському виробництві. Їх використовують, зокрема, для боротьби з бур'янами і для отримання безнасінних плодів.
Рослинний організм - це не просто маса клітин, безладно зростаючих і розмножуються; рослини і в морфологічному, і в функціональному сенсі є високоорганізованим формами. Фітогормони координують процеси росту рослин. Особливо чітко ця здатність гормонів регулювати ріст проявляється в дослідах з культурами рослинних тканин. Якщо виділити з рослини живі клітини, які зберегли здатність ділитися, то при наявності необхідних поживних речовин і гормонів вони почнуть активно рости. Але якщо при цьому правильне співвідношення різних гормонів не буде в точності дотримано, то зростання виявиться неконтрольованим і ми отримаємо клітинну масу, що нагадує пухлинну тканину, тобто повністю позбавлену здатності до диференціювання і формуванню структур. У той же час, належним чином змінюючи співвідношення і концентрації гормонів в культуральному середовищі, експериментатор може виростити з однієї-єдиної клітини цілу рослину з корінням, стеблом і всіма іншими органами.
Хімічна основа дії фітогормонів в рослинних клітинах ще недостатньо вивчена. В даний час вважають, що одна з точок прикладання їх дії близька до гену і гормони стимулюють тут освіту своєрідною інформаційною РНК. Ця РНК, в свою чергу, бере участь в якості посередника в синтезі специфічних ферментів - з'єднань білкової природи, які контролюють біохімічні і фізіологічні процеси.
Гормони рослин були відкриті тільки в 1920-х роках, так що всі відомості про них отримані порівняно недавно. Однак ще Ю.Сакс і Ч. Дарвін в 1880 прийшли до думки про існування такого роду речовин. Дарвін, який вивчав вплив світла на ріст рослин, писав у своїй книзі Здатність до руху у рослин (The Power of Movement in Plants): «Коли проростки вільно виставлені на бічне світло, то з верхньої частини в нижню передається якийсь вплив, що змушує останню згинатися ». Говорячи про вплив сили тяжіння на корені рослини, він прийшов до висновку, що «тільки кінчик (кореня) чутливий до цього впливу і передає деякий вплив або стимул в сусідні частини, змушуючи їх згинатися».
Протягом 1920-1930-х років гормон, відповідальний за реакції, які спостерігав Дарвін, був виділений і ідентифікований як індол-3-оцтова кислота (ІУК). Роботи ці виконали в Голландії Ф.Вент, Ф.Кёгль і А.Хаген-Сміт. Приблизно в той же час японський дослідник Е.Куросава вивчав речовини, що викликають гіпертрофований зростання рису. Тепер ці речовини відомі як фітогормони гібереліни. Пізніше інші дослідники, що працювали з культурами рослинних тканин і органів, виявили, що зростання культур значно прискорюється, якщо додати до них невеликі кількості кокосового молока. Пошуки фактора, що викликає цей посилений ріст, привели до відкриття гормонів, які були названі цитокининами.
Головні класи гормонів рослин
Гормони рослин можна об'єднати в кілька основних класів в залежності або від їх хімічної природи, або від чиниться ними дії.
Ауксини. Речовини, що стимулюють розтягування клітин рослин, відомі під загальною назвою «ауксини». Ауксини виробляються і накопичуються у високих концентраціях у верхівкових меристемах (конусах наростання втечі і кореня), тобто в тих місцях, де клітини особливо швидко діляться. Звідси вони переміщаються в інші частини рослин. Нанесені на зріз стебла ауксини прискорюють утворення коренів у живців. Однак в надмірно великих дозах вони пригнічують корнеобразование. Взагалі чутливість до ауксину у тканин кореня значно вище, ніж у тканин стебла, так що дози цих гормонів, найбільш сприятливі для росту стебла, зазвичай уповільнюють корнеобразование.
Ця різниця в чутливості пояснює, чому верхівка горизонтально лежачого втечі проявляє негативний геотропізм, тобто вигинається догори, а кінчик кореня - позитивний геотропізм, тобто згинається до землі. Коли під дією сили тяжіння ауксин накопичується на нижній стороні стебла, клітини цієї нижньої сторони розтягуються сильніше, ніж клітини верхнього боку, і зростаюча верхівка стебла згинається догори. По-іншому діє ауксин на корінь. Накопичуючись на нижній його стороні, він пригнічує тут розтягнення клітин. У порівнянні з ними клітини на верхній стороні розтягуються сильніше, і кінчик кореня згинається до землі.
Ауксини відповідальні і за фототропізм - ростові вигини органів у відповідь на одностороннє висвітлення. Оскільки під дією світла розпад ауксину в меристемах, мабуть, кілька прискорюється, клітини на затіненій стороні розтягуються сильніше, ніж на освітленій, що змушує верхівку втечі згинатися у напрямку до джерела світла.
Так зване апикальное домінування - явище, при якому присутність верхівкової бруньки не дає прокидатися боковим нирках, - теж залежить від ауксинов. Результати досліджень дозволяють вважати, що ауксини в тій концентрації, в якій вони накопичуються в верхівкової бруньки, змушують верхівку стебла рости, а переміщаючись вниз по стеблу, вони гальмують ріст бічних бруньок. Дерева, у яких апикальное домінування виражено різко, як, наприклад, у хвойних, мають характерну спрямовану вгору форму, на відміну від дорослих дерев в'яза або ж клена.
Після того як відбулося запилення, стінка зав'язі і квітколоже швидко розростаються; утворюється великий м'ясистий плід. Зростання зав'язі пов'язаний з розтягуванням клітин - процесом, в якому беруть участь ауксини. Тепер відомо, що деякі плоди можна отримати і без запилення, якщо у відповідний час нанести ауксин на який-небудь орган квітки, наприклад на рильце. Така освіта плодів - без запилення - називають партенокарпії. Партенокарпічні плоди позбавлені насіння.
На плодоніжки дозрілих плодів або на черешку старого листя утворюються ряди спеціалізованих клітин, т.зв. отделітельний шар. Сполучна тканина між двома рядами таких клітин поступово розпушується, і плід або лист відділяється від рослини. Це природне відділення плодів або листя від рослини називається опаданням; воно активується змінами концентрації ауксину в отделітельний шарі.
З природних ауксинов найширше поширена в рослинах індол-3-оцтова кислота (ІУК). Однак цей природний ауксин застосовується в сільському господарстві значно рідше, ніж такі синтетичні ауксини, як індолілмасляная кислота, нафтілуксусная кислота і 2,4-діхлорфеноксіуксусная кислота (2,4-Д). Справа в тому, що ІУК під дією ферментів рослини безперервно руйнується, тоді як синтетичні з'єднання не схильні до ферментативного руйнування, і тому малі їх дози здатні викликати помітний і довго зберігається ефект.