منظمات نمو النبات (Plant Growth Regulators – PGRs) هي مركبات عضوية بخلاف العناصر الغذائية تعدل العمليات الفسيولوجية للنبات، وتعمل (PGRs) التي تسمى المحفزات الحيوية أو المثبطات الحيوية داخل الخلايا النباتية لتحفيز أو تثبيط إنزيمات معينة أو أنظمة إنزيمية وتساعد على تنظيم استقلاب النبات، فيدرس المهتم والمختص في علم التشريح للنبات كيفية وخصائص هذه المنظمات على النبات ويرى أهميتها في العملية الفسيولوجية للنبتة.
خصائص منظمات نمو النبات
نظرًا لأنّ النباتات تتطلب الأكسجين والماء وأشعة الشمس والتغذية للتطور والنمو فإنّها تتطلب بعض المواد الكيميائية لإدارة نموها وتطورها، وتُعرف هذه المواد الكيميائية باسم منظمات نمو النبات ويتم إنتاجها بشكل طبيعي بواسطة النباتات نفسها، وهذه جزيئات عضوية بسيطة لها عدة تركيبات كيميائية، وتوصف أيضًا بأنّها هرمونات نباتية أو مواد نمو نباتية أو هرمونات نمو النبات، ويمكن أن تسرع وتؤخر معدل النمو في النباتات، وتُظهر هرمونات نمو النباتات أو منظمات نمو النبات الخصائص التالية:
1- تمايز واستطالة الخلايا.
2- تكوين أوراق الشجر والزهور والسيقان.
3- ذبول الأوراق.
4- إنضاج الثمار.
5- سبات البذور.
وغيرها من الخصائص التي تساعد على زيادة أو إبطاء النمو لدى النباتات، وبشكل عام هناك خمسة أنواع من الهرمونات النباتية وهي:
1- الأوكسين.
2- الجبرلين (GAs).
3- السيتوكينين.
4- حمض الأبسيسيك (ABA).
5- الإيثيلين.
بالإضافة إلى ذلك هناك المزيد من المركبات المشتقة والطبيعية والاصطناعية والتي تعمل أيضًا كمنظم لنمو النبات.
أنواع منظمات نمو النبات
إنّ هرمونات أو منظمات نمو النبات هي من الأنواع التالية:
1- محفزات نمو النبات.
2- مثبطات نمو النبات.
1- محفزات نمو النبات
1- الاكسين: هو أول هرمون نباتي تم اكتشافه هو الاكسين (Auxin) وقد اكتشفه عالم الأحياء تشارلز داروين، والاكسين هي واحدة من أهم الهرمونات النباتية، والاكسين الرئيسي الذي يحدث بشكل طبيعي هو حمض الخليك إندول -3 – IAA والمركبات الأخرى ذات الصلة، ومصطلح (Auxin) مشتق من اللغة اليونانية التي تعني النمو.
يتم إنتاج منظمات نمو النبات بشكل عام عند نقاط السيقان والجذور من حيث يتم نقلها إلى أجزاء أخرى من النباتات، وتشمل هذه الهرمونات النباتية المصادر الطبيعية والاصطناعية، ويتم الحصول على حمض الإندول-3-أسيتيك وحمض الزبد الإندول من مصادر نباتية طبيعية، بينما يتم الحصول على حمض النفتالين وحمض الخليك 2 ، 4-ثنائي كلورو فينوكسي أسيتيك من مصادر اصطناعية.
ولدى الاكسين عدة وظائف ومنها: تسهيل الإزهار في النباتات، ويستخدم في عملية إكثار النبات، ويستخدم من قبل البستانيين للحفاظ على المروج خالية من الحشائش، ويشارك في بدء الجذور في عقل الساق، ومنع تساقط الأوراق والثمار في المراحل المبكرة، وتنظيم تمايز الخشب ويساعد في انقسام الخلايا، وتستخدم الأكسينات على نطاق واسع كمبيدات أعشاب لقتل أعشاب الديكوت، وتستخدم لإنتاج الفاكهة دون التخصيب المسبق، وتعزيز الانفصال الطبيعي للأوراق والفواكه القديمة، وقد تحدث الهيمنة القمية حيث يتم منع نمو البراعم الجانبية من خلال نمو البراعم القمية، وفي مثل هذه الحالات يمكن إزالة الطبقية النامية، وكذلك يتم إنتاجها من خلال قمة الجذر والبراعم.
2- جبريلين: الجبريلين (Gibberellin) هي عائلة كيميائية واسعة النطاق تعتمد على بنية (ent-gibberellane)، وأول جبريلين تم اكتشافه كان حمض الجبريليك، ويوجد الآن أكثر من 100 نوع من الجبرلين ويتم جمعها بشكل أساسي من مجموعة متنوعة من الكائنات الحية من الفطريات إلى النباتات الأعلى، وهي حمضية ويشار إليها على النحو التالي – GA1 ، GA2 ، GA3etc.
ومن وظائف الجبريلين: يؤخر شيخوخة الثمار، ويشارك في توسيع الورقة، وكسر برعم وبذور السكون وتعزيز الانغلاق في الكرنب والبنجر، وتسهيل استطالة الثمار مثل التفاح وتعزيز شكلها، ويستخدم من قبل صناعة التخمير لتسريع عملية التخمير، ويستخدم كعامل رش لزيادة محصول قصب السكر عن طريق استطالة الساق، أمّا في الصنوبريات الصغيرة يستخدم لربط فترة النضج وتسهيل إنتاج البذور في وقت مبكر، ويساعد في زيادة غلة المحصول عن طريق زيادة الطول في النباتات مثل قصب السكر وزيادة طول المحور في النباتات مثل سيقان العنب، وجبريلينات حمضية بطبيعتها،
3- سيتوكينين: يتم إنتاجها في المناطق التي يحدث فيها انقسام الخلايا وفي الغالب في الجذور والبراعم، كما إنّها تساعد في إنتاج أوراق جديدة والنمو الجانبي للبراعم والبلاستيدات الخضراء في الأوراق وما إلى ذلك، وتساعد في التغلب على الهيمنة القمية وتأخير شيخوخة الأوراق.
وظائف السيتوكينين تتمثل في: كسر برعم وبذور السكون ويعزز نمو البرعم الجانبي ويعزز انقسام الخلايا والهيمنة القمية، ويتم استخدامها للحفاظ على الزهور طازجة لفترة أطول، كما تستخدم في زراعة الأنسجة للحث على انقسام الخلايا في الأنسجة الناضجة، وتسهيل تكوين النبتة العرضية والنمو الجانبي للبراعم، ويعزز تعبئة المغذيات التي بدورها تساعد في تأخير شيخوخة الأوراق، ويساعد في تأخير عملية الشيخوخة في محاصيل الأوراق الطازجة مثل الكرنب والخس، ويشارك في تكوين أوراق جديدة وعضيات البلاستيدات الخضراء داخل الخلية النباتية، وتستخدم للحث على تطوير الجذوع والجذور مع الأوكسين اعتمادًا على النسبة.
2- مثبطات نمو النبات
1- حمض الأبسيسيك: وهو مثبط للنمو تم اكتشافه في الستينيات، وكان يطلق عليه في البداية طور السبات، وفي وقت لاحق تم اكتشاف مركب آخر من مركب (abscisin-II) ويسمى عادة باسم حمض الأبسيسيك، ويتم تصنيع مثبط النمو هذا داخل جذع وأوراق وفواكه وبذور النبات، وفي الغالب يعمل حمض الأبسيسيك كمضاد لحمض الجبريليك، ويُعرف أيضًا باسم هرمون التوتر لأنّه يساعد عن طريق زيادة تحمل النبات لأنواع مختلفة من الإجهاد.
تعنى وظائف حمض الأبسيسيك بتحفيز إغلاق الثغور في البشرة، ويساعد في نضوج وتطور البذور ويمنع استقلاب النبات وإنبات البذور، ويشارك في تنظيم الانسحاب والسكون، ويستخدم على نطاق واسع كعامل رش على الأشجار لتنظيم سقوط الثمار، ويحث على سبات البذور ويساعد في مقاومة الجفاف وعوامل النمو المختلفة غير المرغوب فيها.
2- الإيثيلين: هو منظم نمو نباتي غازي بسيط يتم تصنيعه بواسطة معظم أعضاء النبات بما في ذلك الثمار الناضجة والأنسجة الشيخوخة، كما إنّه هيدروكربون غير مشبع له روابط تساهمية مزدوجة بين ذرات الكربون والمجاورة لها، ويستخدم الإيثيلين كمحفزات لنمو النبات ومثبطات نمو النبات، ويتم تصنيع الإيثيلين عن طريق الثمار الناضجة والأنسجة الشائخة.
الإيثيلين هو منظم نمو النبات الأكثر استخدامًا لأنّه يساعد في تنظيم العديد من العمليات الفسيولوجية، وكذلك هو يساعد على تحفيز الإزهار في شجرة المانجو ويعزز تنبت درنات البطاطس ويكسر سكون البذور والبراعم، ويعزز معدل التنفس أثناء نضج الثمار ويتم تطبيقه على أشجار المطاط لتحفيز تدفق مادة اللاتكس، ويسهل الشيخوخة وانقطاع كل من الزهور والأوراق ويستخدم لتحفيز نضج الثمار على سبيل المثال الطماطم والفواكه الحمضية، ويؤثر على النمو الأفقي للشتلات وتورم المحور في شتلات ثنائية الفلقة، ويزيد من تكوين ونمو شعر الجذور وبالتالي يساعد النبات على توسيع مساحة سطحه للامتصاص، وهكذا نرى مدى أهمية الهرمونات النباتية أو منظمات نمو النبات في نمو وتطور النباتات.
