Transcript บทที่ 10 ฮอร์โมน รองศาสตราจารย์ ดร. ดนัย บุณยเกียรติ ภาควิชาพืชสวน คณะเกษตรศาสตร์

บทที่ 10
ฮอร์โมน
รองศาสตราจารย์ ดร. ดนัย บุณยเกียรติ
ภาควิชาพืชสวน คณะเกษตรศาสตร์
มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
• ฮอร์โมน คือ สารประกอบอินทรีย์ ซึง่ สามารถมี
ผลกระทบในปริมาณทีน
่ ้อยมาก โดยพืชจะ
สังเคราะห์ทส
ี่ ว่ นหนึ่งแล้วเคลือ
่ นย้ายไปยังอีกส่วน
หนึ่ง และมีผลต่อกระบวนการทางสรีรวิทยาที่
ค่อนข้างเฉพาะเจาะจง
• สารควบคุมการเจริญเติบโต
(Plant
Growth
Regulator)เป็ นสารเคมีทส
ี่ าคัญในการเกษตรเป็ น
สารอินทรีย์ซงึ่ มนุษย์สงั เคราะห์ขน
ึ้ มาได้ ซึง่ บางชนิด
มีคณ
ุ สมบัตเิ หมือนฮอร์โมนพืช
• ในบางกรณีนี้ฮอร์โมนจะทดแทนสภาพแวดล้อมที่
เหมาะสมได้
• ในประเทศไทยการใช้ฮอร์โมนพืชมีวตั ถุประสงค์
ในทางการเกษตรเพือ
่ ให้มผ
ี ลผลิต เพือ
่ เพิม
่ ผลผลิต
และคุณภาพ
และเพือ
่ ความสะดวกในการจัดการ
ฟาร์ม
ออกซิน (Auxin)
• Charles Darwin ซึง่ ศึกษาเรือ
่ ง Phototropism
ซึง่ พืชจะโค้งงอเข้าหาแสง Darwin ทดลองกับ
ต้นกล้าของ Phalaris canariensis และพบว่า
โคลีออพไทล์ของพืชชนิดนี้จะตอบสนองต่อการ
ได้รบั แสงเพียงด้านเดียวทาให้เกิดการโค้งเข้าหา
แสง Darwin สรุปว่าเมือ
่ ต้นกล้าได้รบั แสงจะทาให้
มี "อิทธิพล" (Influence) บางอย่างส่งผ่านจาก
ส่วนยอดมายังส่วนล่างของโคลีออพไทล์ ทาให้เกิด
การโค้งงอเข้าหาแสง ซึง่ นักวิทยาศาสตร์รน
ุ่ ต่อมา
ได้ศก
ึ ษาถึง "อิทธิพล" ดังกล่าว
ออกซิน (Auxin)
• ต่อมา Boysen-Jensen และ Paal ได้ศก
ึ ษา
และแสดงให้เห็นว่า "อิทธิพล" ดังกล่าวนี้มีสภาพ
เป็ นสารเคมี
• Went ได้ทางานทดลองและสามารถแยกสารชนิดนี้
ออกจากโคลีออพไทล์ได้ โดยตัดส่วนยอดของโคลี
ออพไทล์ของข้าวโอ๊ตแล้ววางลงบนวุน
้ จะทาให้
สารเคมีทก
ี่ ระตุน
้ การเจริญเติบโตไหลลงสูว่ น
ุ้ เมือ
่
นาวุน
้ ไปวางลงทีด
่ า้ นหนึ่งของโคลีออพไทล์ทไี่ ม่มี
ยอดด้านใดด้านหนึ่งจะทาให้โคลีออพไทล์ดงั กล่าว
โค้งได้
ออกซิน (Auxin)
• สารเคมีดงั กล่าวได้รบั การตัง้ ชือ
่ ว่า ออกซิน ซึง่ ใน
ปัจจุบน
ั พบในพืชชัน
้ สูงทั่วๆ ไป และมีความสาคัญ
ต่อการเจริญเติบโตของพืช สังเคราะห์ได้จากส่วน
เนื้อเยือ
่ เจริญของลาต้น ปลายราก ใบอ่อน ดอกและ
ผล และพบมากทีบ
่ ริเวณเนื้อเยือ
่ เจริญโคลีออพไทด์
และคัพภะ รวมทัง้ ใบทีก
่ าลังเจริญด้วย
งานทดลองของนักวิทยาศาสตร์ ซึง่ นามาสูก
่ ารค้นพบออกซินในพืช ทุกการทดลอง ทากับโคลี
ออพไทด์ของต้นกล้าของพืชตระกูลหญ้า ลูกศร 3 เส้นทีต
่ ด
ิ กัน แสดงทิศทางของ unilateral
light ในการทดลองของ Went แสดงถึง Went Avena curvature test
การสังเคราะห์ออกซิน
• การสังเคราะห์ออกซินนัน
้ มีกรดอะมิโน L-Tryptophan
เป็ นสารเริม
่ ต้น (Precursor) L-Tryptophan เป็ น
กรดอะมิโนทีม
่ โี ครงสร้างของ Indole อยู่ การสังเคราะห์
ออกซิน แสดงในรูปที่ 12.2 ซึง่ ในการสังเคราะห์ IAA
นัน
้ จะมี IAAld และ IPyA เป็ นสารทีพ
่ บในระหว่างการ
สังเคราะห์ ในพืชบางชนิด เช่น ข้าวโอ๊ต ยาสูบ
มะเขือเทศ ทานตะวัน และข้าวบาร์เลย์ พบว่า
Tryptophan สามารถเปลีย่ นเป็ น Tryptamine ได้
ในพืชตระกูลกะหล่า Tryptamine อาจจะเปลีย่ นไป
เป็ น Indoleacetaldoxime แล้วเปลีย่ นไปเป็ น IAN
แล้วจึงเปลีย่ นเป็ น IA
การสังเคราะห์ออกซิน
• การศึกษาเรือ
่ งการสังเคราะห์ออกซินมักศึกษาจาก
เนื้อเยือ
่ ปลายรากหรือปลายยอด และพบว่า IAA นี้
สังเคราะห์ได้ทง้ ั ในส่วนไซโตซอล (Cytosol) ไมโตคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์ ในการศึกษาในปัจจุบน
ั
พบว่า Phenylacetic acid หรือ PAA มี
คุณสมบัตข
ิ องออกซินด้วยและสามารถสังเคราะห์ได้
จาก L-Phenylalanine โดยพบในคลอโรพลาสต์
และไมโตคอนเดรียของทานตะวัน
การสังเคราะห์ออกซิน
• สารสังเคราะห์ทม
ี่ ค
ี ณ
ุ สมบัตข
ิ องออกซินมีหลายชนิด
ทีส
่ าคัญทางการเกษตร เช่น สาร 2, 4dichlorophenoxyacetic acid หรือ 2,4-D ซึง่
ใช้ในการกาจัดวัชพืช IBA หรือ Indole butyric
acid ใช้ในการเร่งให้สว่ นทีจ่ ะนาไปปักชาเกิดราก
้ และ NAA หรือ Napthalene acetic acid
เร็วขึน
จะช่วยในการติดผลของผลไม้บางชนิด
• โครงสร้างของโมเลกุลทีส
่ าคัญของสารทีจ่ ะมี
คุณสมบัตข
ิ องออกซินคือ ต้องประกอบด้วยประจุลบ
(Strong Negative Charge) ซึง่ เกิดจากการแตก
ตัวของกลุม
่ คาร์บอกซิล และประจุลบจะต้องอยูห
่ า่ ง
จากประจุบวก (Weaker Positive Charge)
บนวงแหวนด้วยระยะทางประมาณ 5.5 Angstrom
การสลายตัวของ IAA
1. Photo-oxidation IAA ทีอ
่ ยูใ่ นสภาพสารละลายจะ
สลายตัวได้เมือ
่ ได้รบั แสง การเกิด Photo-oxidation
ของ IAA จะถูกเร่งโดยการปรากฏของสารสีตาม
ธรรมชาติ หรือทีส
่ งั เคราะห์ได้ จึงอาจจะเป็ นไปได้วา่
การทีส
่ ารสีของพืชดูดซับพลังงานจากแสงแล้วทาให้เกิด
การออกซิไดซ์ IAA ซึง่ สารสีทเี่ กีย่ วข้อง คือ ไรโบฟลาวิน และไวโอลาแซนธิน (Riboflavin และ
้ เมือ
Violaxanthin) สารทีเ่ กิดขึน
่ IAA สลายตัวโดย
แสงคือ 3-methylene-2-oxindole และ
Indoleacetaldehyde
2. การออกซิไดซ์โดยเอนไซม์ (Enzymic Oxidation
of IAA) พืชหลายชนิดมีเอนไซม์เรียกว่า IAAoxidase ซึง่ จะคะตะไลท์ สลาย IAA ได้
คาร์บอนไดออกไซด์ และเป็ นปฏิกริ ยิ าทีใ่ ช้ออกซิเจน
IAA-oxidase ผลิตภัณฑ์ทไี่ ด้ คือ 3-methylene-2oxindole และถูกเมตาโบไลซ์ตอ
่ ไป เป็ น 3-methyl2-oxindole
3. รวมกับสารชนิดอืน
่ ในไซโตพลาสต์
4. เปลีย่ นเป็ นอนุพน
ั ธ์ชนิดอืน
่
1. Bioassay คือ การวัดปริมาณออกซินโดยใช้
ชิน
้ ส่วนของพืช เช่น โคลีออพไทล์ของข้าวโอ๊ตหรือ
พืชใบเลี้ยงเดีย่ วอืน
่ ๆ แล้ววัดความโค้งของยอดโดย
การวางออกซินทีต
่ อ
้ งการวัดปริมาณลงบนส่วนของ
โคลีออพไทล์ซงึ่ ตัดยอดออกแล้ว มุมทีโ่ ค้งจะบอก
ปริมาณของออกซินได้โดยเปรียบเทียบจากเส้น
มาตรฐาน (Standard Curve)
• 2. การวัดจากคุณสมบัตท
ิ างฟิ สิกส์ สกัดจนเป็ นสาร
์ ล้วจึงใช้เครือ
บริสท
ุ ธิแ
่ ง Gas Chromatography
ร่วมกับ Mass Spectrometry ในการจาแนกและ
หาปริมาณ
• 3. การวัดโดยวิธเี คมีโดยให้ออกซินทาปฏิกริ ยิ ากับ
Salkowski's Reagent (acidified ferric
chloride) หรือใช้ Ehrllch's Reagent ซึง่ จะ
้ึ มา จากนัน
เกิดสีขน
้ วัดความเข้มของสีแล้ว
เปรียบเทียบกับเส้นมาตรฐาน
การเคลือ
่ นทีข
่ องออกซินในต้นพืช
• การเคลือ
่ นทีข
่ องออกซินจะเป็ นแบบโพลาไรซ์
(Polarized) คือ เคลือ
่ นทีไ่ ปตามยาวของลาต้นโดย
ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งมากกว่าทิศทางตรงกันข้าม
• การเคลือ
่ นทีข
่ องออกซินในส่วนทีอ
่ ยูเ่ หนือดิน จะเป็ น
แบบโพลาร์ เบสิพีตลั (Polar Basipetal) คือ จะ
เคลือ
่ นทีจ่ ากแหล่งผลิตทีย่ อดไปสูโ่ คนต้น
• การเคลือ
่ นทีข
่ องออกซินจะเกิดแบบเบสิพีตลั ก็ตอ
่ เมือ
่
ท่อนเนื้อเยือ
่ วางอยูใ่ นลักษณะปกติของลักษณะทาง
สัณฐานวิทยาเท่านัน
้
• ในกรณีของโคลีออพไทล์ของพืชนัน
้ ชี้ให้เห็นว่าออกซินเคลือ
่ นทีผ
่ า่ นเซลล์ทก
ุ เซลล์ลงมาแต่ในกรณี ของลาต้นนัน
้ ยังไม่มห
ี ลักฐานชี้ให้เห็นเด่นชัดนัก แต่อาจจะ
เป็ นไปได้วา่ โปรแคมเบียม (Procambium) และ
แคมเบียม (Cambium)
• การเคลือ
่ นทีข
่ องออกซินในรากก็มลี กั ษณะเป็ นโพลาร์
แต่เป็ นแบบ อะโครพีตลั
• กลไกในการทางานของออกซินในระยะทีผ
่ า่ นมาจะ
มีแนวความคิดเป็ นสองอย่าง คือ แนวคิดทีเ่ กีย่ วข้อง
กับผนังเซลล์เป็ นส่วนทีร่ บั ผลกระทบของออกซิน
และขยายตัว ส่วนอีกแนวคิดหนึ่งมุง่ ไปทีผ
่ ลของ
ออกซินต่อเมตาบอลิสม์ของกรดนิวคลีอค
ิ ในปัจจุบน
ั
ได้นาสองแนวคิดมาวิเคราะห์รว่ มกันเพือ
่ ศึกษา
กลไกในการทางานของออกซิน และยังศึกษาผลของ
ออกซินต่อเยือ
่ หุม
้ เซลล์ดว้ ย
• การขยายตัวของเซลล์จะสัมพันธ์กบั การเปลีย่ นแปลง
ปริมาณและกิจกรรมของเอนไซม์ โดยทีอ
่ อกซินจะมี
บทบาทต่อ กระบวนการเมตาบอลิสม์ของกรดนิวคลีอค
ิ
โดยการศึกษาจากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยือ
่ ทีเ่ ป็ นไส้ของ
ต้นยาสูบ (Tobacco Pith) ซึง่ จะเจริญไปเป็ นกลุม
่
เนื้อเยือ
่ (Callus) นัน
้ พบว่ามีปริมาณของ RNA เพิม
่
้ ทัง้ นี้เพราะออกซินจะกระตุน
มากขึน
้ ให้มก
ี าร
้ แล้วส่งผลไปถึงการเจริญ
สังเคราะห์ RNA มากขึน
ของกลุม
่ เนื้อเยือ
่ ถ้าหากใช้สารระงับการสังเคราะห์
โปรตีนหรือ RNA ความสามารถในการกระตุน
้ การ
เจริญเติบโตของออกซินจะหายไป
• ออกซินมีผลต่อระดับเอนไซม์ โดยผ่านทางการ
สังเคราะห์ RNA นอกจากนัน
้ ออกซินยังมีผลกระทบ
ต่อกิจกรรมของเอนไซม์โดยตรง เช่น การกระตุน
้ ให้
เอนไซม์เกิดกิจกรรมหรือเปลีย่ นรูปมาอยูใ่ นรูปทีม
่ ี
กิจกรรมได้
• นักวิทยาศาสตร์ได้มงุ่ ความสนใจไปสูเ่ อนไซม์ที่
สัมพันธ์กบั กระบวนการขยายตัวของเซลล์ เซลล์พืช
จะมีผนังเซลล์อยูข
่ า้ งนอกสุด ดังนัน
้ การเจริญของ
้ ได้เมือ
เซลล์จะเกิดขึน
่ คุณสมบัตข
ิ องผนังเซลล์
เปลีย่ นไปในทางทีก
่ อ
่ ให้เกิดการขยายตัวของ
โปรโตพลาสต์
• เซลล์พืชทุกชนิดทีผ
่ า่ นขัน
้ ตอนของเนื้อเยือ่ เจริญ
มาแล้วจะผ่านขัน
้ ตอนการเจริญเติบโต 2 ขัน
้
้
คือ การแบ่งเซลล์และการขยายตัวแวคคิวโอขึน
ภายในเซลล์ (Vacuolation)
• การขยายตัวของเซลล์นน
้ ั ไม่เพียงแต่ผนังเซลล์ยด
ื
ตัวเท่านัน
้ แต่ยงั มีการเพิม
่ ความหนาของผนังเซลล์
เพราะมีสารใหม่ ๆ ไปเกาะด้วย
• นักวิทยาศาสตร์ได้นาเอาโคลีออพไทล์หรือลาต้นที่
ไม่ได้รบั แสงไปแช่ลงในสภาพทีม
่ ี pH ประมาณ 3
ปรากฏว่าโคลีออพไทล์และลาต้นสามารถยืดตัวได้
และเรียกปรากฏการณ์ นี้วา่ "Acid Growth Effect"
ซึง่ ให้ผลเหมือนกับการให้ออกซินแก่พืช การ
ทดลองนี้ได้นาไปสูก
่ ารศึกษาทีแ
่ สดงว่าออกซิน
กระตุน
้ การปลดปล่อย H+ หรือโปรตอนจาก
เนื้อเยือ
่ ทาให้ pH ของผนังเซลล์ตา่ ลง
ซึง่
การปลดปล่อย H+ นี้ตอ
้ งใช้พลังงานจากการหายใจ
ด้วย สมมุตฐิ านเกีย่ วกับ "Proton-Pump" นี้ คาด
ว่าเกิดในเยือ
่ หุม
้ เซลล์
• การเจริญของเซลล์ตอ
้ งการ RNA และโปรตีน
ในช่วงทีเ่ ซลล์ยด
ื ตัว เพราะในการยืดตัวของเซลล์นน
้ั
ผนังเซลล์ไม่ได้บางลงไป แต่ยงั คงหนาเท่าเดิมหรือ
้ ดังนัน
้
หนาขึน
้ จึงต้องมีการสร้างผนังเซลล์เพิม
่ ขึน
ด้วย ในการสร้างผนังเซลล์นน
้ ั ต้องใช้เอนไซม์และ
RNA pH ตา่ มีผลต่อการเปลีย่ นคุณสมบัตข
ิ อง
ผนังเซลล์ในแง่ทวี่ า่ แขนทีเ่ กาะกันของผนังเซลล์นน
้ั
อาจจะถูกทาลายในสภาพที่ pH ตา่ หรืออาจจะเป็ น
pH ทีเ่ หมาะสมสาหรับเอนไซม์ ทีจ่ ะทาให้ผนังเซลล์
เปลีย่ นไป
การตอบสนองของพืชต่อออกซิน
1. การตอบสนองในระดับเซลล์ออกซินทาให้เกิด
การขยายตัวของเซลล์ (Cell enlargement)
2. การตอบสนองของอวัยวะหรือพืชทัง้ ต้น
2.1 เกีย่ วข้องกับการตอบสนองของพืชต่อแสง
(Phototropism) Geotropism ดังได้กล่าวมาแล้ว
2.2 การทีต
่ ายอดข่มไม่ให้ตาข้าง
เจริญเติบโต (Apical Dominance)
2.3 การติดผล เช่น กรณี ของมะเขือเทศ ออกซินใน
รูปของ 4 CPA จะเร่งให้เกิดผลแบบ Pathenocarpic
และในเงาะถ้าใช้ NAA 4.5 เปอร์เซ็นต์ จะเร่งการเจริญ
ของเกสรตัวผูท
้ าให้สามารถผสมกับเกสรตัวเมียได้
ในดอกทีไ่ ด้รบั NAA เกสรตัวเมียจะไม่เจริญเพราะ
ได้รบั NAA ทีม
่ ค
ี วามเข้มข้นสูงเกินไป แต่เกสรตัวผูย้ งั
้
เจริญได้ ทาให้การติดผลเกิดมากขึน
2.4 ป้ องกันการร่วงของผลโดยออกซินจะยับยัง้ ไม่ให้
้ มา เช่น การใช้ 2,4-D
เกิด Abcission layer ขึน
ป้ องกันผลส้มไม่ให้รว่ ง หรือ NAA สามารถป้ องกันการ
ร่วงของผลมะม่วง
2.5 ป้ องกันการร่วงของใบ
2.6 ในบางกรณี ออกซินสามารถทาให้สดั ส่วนของ
ดอกตัวเมีย และตัวผูเ้ ปลีย่ นไปโดยออกซินจะกระตุน
้
้
ให้มด
ี อกตัวเมียมากขึน
จิบเบอเรลลิน (Gibberellins)
• เมือ่ Kurosawa นักวิทยาศาสตร์ชาวญีป
่ น
ุ่ ศึกษาในต้นข้าว
ทีเ่ ป็ นโรค Bakanae หรือโรคข้าวตัวผู้ ซึง่ เกิดจากเชื้อรา
Gibberella fujikuroi หรือ Fusarium
moniliforme ซึง่ ทาให้ตน
้ ข้าวมีลกั ษณะสูงกว่าต้นข้าวปกติ
ทาให้ลม
้ ง่าย
• ความรูเ้ กีย่ วกับโครงสร้างและส่วนประกอบทางเคมีของจิบ
เบอเรลลินนัน
้ ได้รบั การศึกษาในปี 1954 โดยนักเคมีชาว
อังกฤษซึง่ สามารถแยกสารบริสท
ุ ธิจ์ ากอาหารเลี้ยงเชือ
้ รา
Gibberella fujikuroi และเรียกสารนี้วา่ กรดจิบเบอเรลลิค
(Gibberellic Acid)
• ในปัจจุบน
ั มีจบ
ิ เบอเรลลินซึง่ เป็ นชือ
่ เรียกทั่ว ๆ ไปของ
สารประกอบประเภทนี้ประมาณไม่น้อยกว่า 80 ชนิด ชือ
่ เรียก
สารประกอบชนิดนี้จะตัง้ ชือ
่ ดังนี้ คือ Gibberellins A1
(GA1), A2, A3 เป็ นต้น โดยทีก
่ รดจิบเบอเรลลิค คือ GA3
• GA ทุกชนิดจะมีโครงสร้างพื้นฐานของโมเลกุลเป็ น
Gibberellane Carbon Skeleton ซึง่ จะเหมือนกับกรดจิบ
เบอเรลลิค จะแตกต่างกันตรงจานวนและตาแหน่ งของกลุม
่ ทีเ่ ข้า
แทนทีใ่ นวงแหวนและระดับของความอิม
่ ตัวของวงแหวน A
GA ประกอบด้วยคาร์บอนประมาณ 19-20 อะตอม ซึง่ จะ
รวมกันเป็ นวงแหวน 4 หรือ 5 วงและจะต้องมีกลุม
่ คาร์บอกซิล อย่างน้อย 1 กลุม
่ โดยใช้ชือ
่ ย่อว่า GA
การสังเคราะห์จบ
ิ เบอเรลลิน
• การสังเคราะห์ GA
แสดงอยูใ่ นรูปที่ 12.3
โดยทีส
่ ารเริม
่ ต้นเป็ นกรดเมวาโลนิค (Mevalonic
Acid) เปลีย่ นไปตามวิถีจนเกิดเป็ นกรดคอรีโนอิค
(Kaurenoic Acid) แล้วจึงเปลีย่ นไปเป็ น GA ซึง่
วิถีในช่วงทีเ่ ปลีย่ นไปเป็ น GA ชนิดต่าง ๆ นี้ยงั ไม่
ทราบแน่ ชดั นัก สารชนิดแรกทีม
่ วี งแหวนของ
Gibberellane คือ อัลดีไฮด์ของ GA12
การสังเคราะห์จบ
ิ เบอเรลลิน
• ในปัจจุบน
ั มีสารชะงักการเจริญเติบโต
เช่น CCC หรือ Cycocel AM0-1618
Phosfon-D และ SADH หรือ Alar ซึง่ ใช้กน
ั มาก
ในการเกษตร สารเหล่านี้บางชนิดสามารถระงับ
กระบวนการสังเคราะห์จบ
ิ เบอเรลลินได้ เช่น AMO1618 สามารถระงับการสังเคราะห์จบ
ิ เบอเรลลินใน
อาหารสารอง (Endosperm) ของแตงกวาป่ า โดย
ระงับในช่วงการเปลีย่ น Geranylgeranyl
pyrophosphate ไปเป็ น Kaurene ในทานอง
เดียวกัน CCC สามารถระงับกระบวนการนี้ได้ดว้ ย
การสังเคราะห์จบ
ิ เบอเรลลิน
• ใบอ่อน ผลอ่อนและต้นอ่อนเป็ นส่วนทีส่ ร้าง GA
ของพืช รากพืชอาจจะสามารถสร้าง GA ได้บา้ ง
• GA ทีพ
่ บในปัจจุบน
ั จึงเป็ นสารธรรมชาติทง้ ั สิน
้
การสลายตัวของจิบเบอเรลลิน
• จิบเบอเรลลินมีกจิ กรรมทางสรีรวิทยาอยูไ่ ด้เป็ นระยะ
เวลานานในเนื้อเยือ
่ พืช
• จิบเบอเรลลินสามารถเปลีย่ นจากชนิดหนึ่งไปเป็ นจิบ
เบอเรลลินอีกชนิดหนึ่งได้ในเนื้อเยือ
่ พืช
• จิบเบอเรลลินในรูปของไกลโคไซด์ (Glycosides)
• กรดจิบเบอเรลลิค ซึง่ อยูใ่ นสภาพสารละลายถูกทา
ให้สลายตัวได้โดยใช้ Acid Hydrolysis ที่
อุณหภูมส
ิ งู และได้ผลิตภัณฑ์คอ
ื กรดจิบเบอเรลลีนิค (Gibberellenic Acid) และกรดจิบเบอริค
(Gibberic Acid)
การหาปริมาณจิบเบอเรลลิน
1. ใช้วธิ โี ครมาโตกราฟ เช่น GC หรือ
Gas Chromatograph และ Paper
Chromatograph
2. ใช้วธิ ี Bioassay โดยการทีจ่ บ
ิ เบอเรลลินสามารถ
ทาให้พืชแคระ (ข้าวโพดและถั่ว) เจริญเป็ นต้นปกติ
ได้ หรือโดยการทีจ่ บ
ิ เบอเรลลินสามารถป้ องกันการ
เกิดการเสือ
่ มสลาย (Senescence) หรือโดยหา
ปริมาณจิบเบอเรลลินจากการกระตุน
้ ให้เมล็ดข้าวบาร์เลย์สร้างเอนไซม์ แอลฟา อะมัยเลส ( amylase) ในอาหารสารอง
• จิบเบอเรลลินสามารถเคลือ
่ นย้ายหรือเคลือ
่ นทีใ่ นพืช
ได้ทง้ ั ทางเบสิพีตลั และอะโครพีตลั และการ
้ ทัง้ ใน
เคลือ
่ นทีไ่ ม่มโี พลาริตี้ การเคลือ
่ นย้ายเกิดขึน
ส่วนของท่ออาหารและท่อน้า
• จิบเบอเรลลินจากยอดอ่อนลงมาสูส
่ ว่ นล่างของลาต้น
นัน
้ ไม่ได้เกิดในท่อน้า ท่ออาหารเพราะส่วนของ
ยอดอ่อนเป็ นส่วนทีด
่ งึ อาหารและธาตุอาหารให้
เคลือ
่ นทีข
่ น
ึ้ ไปแบบอะโครพีตลั ดังนัน
้ จิบเบอเรลลิน
จึงไม่ได้เคลือ
่ นทีท
่ างท่ออาหารและยังไม่ทราบวิถี
การเคลือ
่ นทีแ
่ น่ ชดั
กลไกในการทางานของจิบเบอเรลลิน
• ระดับของกิจกรรมของเอนไซม์หลายชนิดมีผลกระทบ
จากปริมาณของจิบเบอเรลลิน เอนไซม์ซงึ่ มีกจิ กรรม
้ เมือ
เพิม
่ ขึน
่ ได้รบั จิบเบอเรลลิน คือ เอนไซม์ แอลฟา
และเบตา-อะมัยเลส ( และ -amylase) โปรตีเอส
(Protease) และไรโบนิวคลีเอส (Ribonuclease)
ซึง่ พบในเมล็ดข้าวบาร์เลย์ซงึ่ กาลังงอก
• ระดับกิจกรรมของเอนไซม์ซงึ่ ถูกควบคุมโดยจิบเบอเรลลิน ทากันมากในเอนไซม์ แอลฟา อะมัยเลส ใน
เมล็ดข้าวบาร์เลย์ ในเมล็ดข้าวบาร์เลย์ทแ
ี่ ห้งทีย่ งั ไม่
ดูดซับน้าจะไม่มเี อนไซม์แอลฟา อะมัยเลส ปรากฏอยู่
้ และปลดปล่อยออกมาจากชัน
เอนไซม์นี้จะปรากฏขึน
้
ของอะลีโรนของเมล็ด เป็ นการตอบสนองต่อจิบเบอเรลลินซึง่ สังเคราะห์จากต้นอ่อนทีก
่ าลังงอก เนื้อเยือ
่
ชัน
้ อะลีโรนซึง่ แยกจากเมล็ดทีไ่ ม่งอกจะมีกจิ กรรมของ
แอลฟา อะมัยเลส น้อยมาก
• จิบเบอเรลลินควบคุมกิจกรรมของแอลฟา อะมัยเลส
ผ่านทางการสังเคราะห์ RNA สารชะงักการ
สังเคราะห์ RNA เช่น แอคติโนมัยซิน-ดี
(Actinomycin-D) จะชะงักกระบวนการกระตุน
้
การสังเคราะห์ RNA 2-3 ชั่วโมง หลังจากเติมจิบ
เบอเรลลิน ในขณะทีส
่ ารชะงักการสังเคราะห์โปรตีน
เช่น ไซโคลเฮคซิไมด์ (Cycloheximide) จะระงับ
การปรากฏของกิจกรรมของแอลฟา อะมัยเลส
หลังจากช่วง "lag" เริม
่ ต้น
บทบาทของจิบเบอเรลลินทีม
่ ต
ี อ
่ พืช
1. กระตุน
้ การเจริญเติบโตของพืชทัง้ ต้น
2. กระตุน
้ การงอกของเมล็ดทีพ
่ กั ตัวและตาทีพ
่ กั ตัว
3. การแทงช่อดอก การออกดอกของพืชเกีย่ วข้องกับ
ปัจจัยหลายอย่าง เช่น อายุ และสภาพแวดล้อม
จิบเบอเรลลินสามารถแทนความต้องการวันยาวในพืช
บางชนิดได้ และยังสามารถทดแทนความต้องการ
อุณหภูมต
ิ า่ (Vernalization) ในพืชพวกกะหล่าปลี
และแครอท
4. จิบเบอเรลลิน สามารถกระตุน
้ การเคลือ
่ นทีข
่ องอาหาร
ในเซลล์สะสมอาหารหลังจากทีเ่ มล็ดงอกแล้ว
5. กระตุน
้ ให้เกิดผลแบบ Parthenocarpic ในพืชบาง
ชนิด เปลีย่ นรูปร่างของใบพืชบางชนิด เช่น English
Ivy และทาให้พืชพัฒนาการเพือ
่ ทนความเย็นได้
6. จิบเบอเรลลินมักเร่งให้เกิดดอกตัวผู้
ไซโตไคนิน (Cytokinins)
• 1920 Haberlandt ได้แสดงให้เห็นว่ามีสารชนิด
หนึ่งเกิดอยูใ่ นเนื้อเยือ
่ พืชและกระตุน
้ ให้เนื้อเยือ
่
พาเรนไคมาในหัวมันฝรั่งกลับกลายเป็ นเนื้อเยือ่
เจริญได้ ซึง่ แสดงว่าสารชนิดนี้สามารถกระตุน
้ ให้มี
การแบ่งเซลล์ ต่อมามีการพบว่าน้ามะพร้าวและ
เนื้อเยือ
่ ของหัวแครอทมีคณ
ุ สมบัตใิ นการกระตุน
้ การ
แบ่งเซลล์เช่นกัน
ไซโตไคนิน (Cytokinins)
• Skoog และ Steward ทาการทดลองใน
สหรัฐอเมริกา โดยศึกษาความต้องการสิง่ ทีใ่ ช้ใน
การเจริญเติบโตของกลุม
่ ก้อนของเซลล์ (Callus)
ซึง่ เป็ นเซลล์ทแ
ี่ บ่งตัวอย่างรวดเร็ว แต่ไม่มก
ี าร
้ ของ pith จากยาสูบ
เปลีย่ นแปลงทางคุณภาพเกิดขึน
และรากของแครอท
ไซโตไคนิน (Cytokinins)
• Miller ได้แยกสารอีกชนิดหนึ่งซึง่ มีคณ
ุ สมบัติ
คล้ายคลึงแต่มป
ี ระสิทธิภาพดีกว่าอะดีนีน ซึง่ ได้จาก
การสลายตัวของ DNA ของสเปิ ร์มจากปลาแฮร์รงิ
สารชนิดนี้ คือ 6-(furfuryl-amino) purine ซึง่ มี
สูตรโครงสร้างคล้ายอะดีนีน เนื่องจากสารชนิดนี้
สามารถกระตุน
้ ให้เกิดการแบ่งเซลล์โดยร่วมกับ
ออกซิน จึงได้รบั ชือ
่ ว่าไคเนติน (Kinetin)
• สารสังเคราะห์ทม
ี่ ก
ี จิ กรรมของไซโตไคนินสูงทีส่ ด
ุ
คือ เบนซิลอะดีนีน (Benzyladenine หรือ BA)
และเตตระไฮโดรไพรานีลเบนซิลอะดีนีน
(tetrahydropyranylbenzyladenine หรือ
PBA)
• ไซโตไคนินทีเ่ กิดในธรรมชาติเป็ นสารประกอบ
พิวรีน ในปี 1964 Letham ได้แยกไซโต
ไคนินชนิดหนึ่งจากเมล็ดข้าวโพดหวาน และ
พบว่า เป็ นสาร 6-(4-hydroxy-3-methyl
but-2-enyl) aminopurine ซึง่ Letham ได้
ตัง้ ชือ
่ ว่า ซีเอติน (Zeatin)
• นับตัง้ แต่มก
ี ารแยกไซโตไคนินชนิดแรกคือซีเอติน
แล้ว ก็มก
ี ารค้นพบไซโตไคนิน อีกหลายชนิดซึง่
ทุกชนิดเป็ นอนุพน
ั ธ์ของอะดีนีน คือ เป็ น 6substituted amino purines ซีเอตินเป็ นไซโตไคนินธรรมชาติซงึ่ มีประสิทธิภาพสูงทีส
่ ด
ุ
Non-purine Compounds with
Cytokinin-like Activity
ไซโตไคนิน
การสังเคราะห์ไซโตไคนิน
• การสังเคราะห์ไซโตไคนินต้นพืชเกิดโดยการ substitution
ของ side chian บนคาร์บอนอะตอมที6
่ ของอะดีนีน ซึง่
side chian ของไซไคนีนในสภาพธรรมชาติประกอบด้วย
คาร์บอน 5 อะตอม จึงเป็ นการชี้ให้เห็นว่าเกิดมาจากวิถก
ี าร
สังเคราะห์ไอโซพรีนอยด์ (Isopreoid) ต่อมาพบว่า กลุม
่ ของ
้ บน t-RNA ได้ และเมือ่ ใช้เมวาโลเนต
ไซโตไคนินเกิดขึน
(Mavalonate หรือ MVA) ทีม
่ ส
ี ารกัมมันตรังสีจะสามารถ
ไปรวมกับกลุม
่ อะดีนีนของ t-RNA เกิดเป็ นไดเมทธิลอัลลิล
(Dimethylallyl side chian) เกาะด้านข้าง ในเชื้อรา
Rhizopus นัน
้ Dimethylallyl adenine สามารถ
เปลีย่ นไปเป็ น Zeatin ได้ จึงคาดว่า Zeatin อาจจะเกิดจาก
ออกซิ-ไดซ์ Dimethylallal adenine
• พบไซโตไคนินมากในผลอ่อนและเมล็ด ในใบอ่อนและปลาย
รากซึง่ ไซโตไคนินอาจจะสังเคราะห์ทบ
ี่ ริเวณดังกล่าวหรือ
อาจจะเคลือ
่ นย้ายมาจากส่วนอืน
่ ๆ ในรากนัน
้ มีหลักฐานทีช
่ ี้
ชัดให้เห็นว่าไซโตไคนินสังเคราะห์ทบ
ี่ ริเวณนี้ได้เพราะเมือ่ มี
การตัดรากหรือลาต้น พบว่าของเหลวทีไ่ หลออกมาจากท่อน้า
้ มา ติดต่อกันถึง 4 วัน
จะปรากฏไซโตไคนินจากส่วนล่างขึน
ซึง่ อาจจะเป็ นไปได้วา่ ไซโตไคนินสังเคราะห์จากทีร่ ากแล้ว
ส่งไปยังส่วนอืน
่ ๆ โดยทางท่อน้า หลักฐานทีแ
่ สดงว่า
สังเคราะห์ทส
ี่ ว่ นอืน
่ ยังไม่พบและการเคลือ
่ นย้ายของไซโตไคนินจากส่วนอ่อน เช่น ใบ เมล็ด ผล ยังเกิดไม่ดแ
ี ละไม่มาก
การสลายตัวของไซโตไคนิน
• ไซโตไคนินสามารถถูกทาลายโดยการออกซิเดชั่น ทาให้
side chian อะดีนีน ติดตามด้วยการทางานของเอ็นไซม์
แซนทีออกซิเดส (Xanthine Oxidase) ซึง่ สามารถ
ออกซิไดซ์ พิวรีนเกิดเป็ นกรดยูรค
ิ (Uric Acid) และ
กลายเป็ นยูเรียไปในทีส่ ด
ุ อย่างไรก็ตามในใบพืชไซโตไคนิน
อาจจะถูกเปลีย่ นไปเป็ นกลูโคไซด์ โดยน้าตาลกลูโคสจะไป
เกาะกับตาแหน่ งที่ 7 ของอะดีนีนเกิดเป็ น 7-กลูโคซีลไซโต
ไคนิน (7-glucosylcyto- kinins) หน้าทีข
่ องไซโตไคนิน
กลูโคไซด์ยงั ไม่ทราบแน่ ชดั นัก อาจจะเป็ น “detoxification”
ซึง่ ไม่เกีย่ วข้องกับกิจกรรมทางเมตาบอลิสม์หรืออาจจะเป็ น
รูปทีไ่ ซโตไคนินอาจจะถูกปลดปล่อยออกมาในบางสภาวะได้
จากการศึกษาโดยใช้ Radioactive BA พบว่าสามารถ
สลายตัวกลายเป็ นกรดยูรค
ิ แล้วอาจจะรวมกับ RNA ได้
การเคลือ
่ นทีข
่ องไซโตไคนิน
• ยังไม่มห
ี ลักฐานว่าเคลือ
่ นทีอ่ ย่างไรแน่ จากการทดลอง
ทราบว่าระบบรากเป็ นส่วนสาคัญในการส่งไซโตไคนิน
ไปยังใบ และป้ องกันการเสือ่ มสลายของใบก่อนระยะอัน
สมควรเป็ นหลักฐานทีส่ าคัญทีช
่ ี้ให้เห็นว่า ไซโตไคนินมี
การเคลือ
่ นทีข
่ น
ึ้ สูย่ อด
• ในทางตรงกันข้ามไซโตไคนินซึง่ พบทีผ
่ ลซึง่ กาลัง
เจริญเติบโตไม่เคลือ
่ นทีไ่ ปส่วนอืน
่ เลย ในทานอง
เดียวกันจากการศึกษากับการให้ไซโตไคนินจาก
ภายนอก เช่น ให้ไคเนติน พบว่าจะไม่เคลือ
่ นย้ายเป็ น
เวลานาน
• ในการให้ไซโตไคนินกับตาข้างเพือ
่ กาจัด Apical
dominance นัน
้ พบว่าไซโตไคนินจะไม่เคลือ
่ นทีเ่ ลย
เป็ นระยะเวลานานมาก ในการทดลองกับ BA พบว่า BA
สามารถเคลือ
่ นทีผ
่ า่ นก้านใบและลักษณะแบบ Polar
เหมือนกับออกซิเจนในทุการศึกษาพบว่า ไซโตไคนินใน
ใบจะไม่เคลือ
่ นทีร่ วมทัง้ ในผลอ่อนด้วย ส่วนผลของราก
ในการควบคุมการเจริญเติบโตของส่วนเหนือดินอาจจะ
อธิบายได้ถงึ ไซโตไคนินทีเ่ คลือ
่ นทีใ่ นท่อน้า ซึง่ พบเสมอ
ในการทดลองว่าไซโตไคนินสามารถเคลือ
่ นทีจ่ ากส่วน
รากไปสูย่ อด แต่การเคลือ
่ นทีแ
่ บบ Polar ยังไม่เป็ นที่
ยืนยันการเคลือ
่ นทีข
่ องไซโตไคนินในพืชยังมีความ
ขัดแย้งกันอยูบ
่ า้ ง
การหาปริมาณของไซโตไคนิน
1. ใช้ Toobacco callus test
2. Leaf senescence test
• ไซโตไคนินทีเ่ กิดในธรรมชาติทง้ ั หมดเป็ นสารที่
เป็ นอะดีนีน มี side chain ซึง่ มีคาร์บอน 5 อะตอม
เกาะอยูท
่ ต
ี่ าแหน่ งที่ 6 ของแหวนอะดีนีน ซึง่ จาก
การศึกษาพบว่า เมือ
่ side chain ไม่เป็ นวงแหวน
จานวนคาร์บอนอะตอมทีเ่ หมาะสมทีส
่ ด
ุ คือ 5 อะตอม
การเพิม
่ หรือการลดขนาดของ side chain จะลด
กิจกรรมทางสรีรวิทยาของไซโตไคนินลง แต่ไม่ทาให้
กิจกรรมหมดไปการปรากฏของแขนแบบ double
้ ที่ side chain จะเพิม
bond ขึน
่ ประสิทธิภาพของไซ
้
โตไคนินให้มากขึน
กลไกการทางานของไซโตไคนิน
• ไซโตไคนินมีบทบาทสาคัญคือควบคุมการแบ่งเซลล์
และไซโตไคนินทีเ่ กิดในสภาพธรรมชาตินน
้ ั เป็ นอนุพันธุ์ของอะดีนีนทัง้ สิน
้ ดังนัน
้ งานวิจยั เกีย่ วกับกลไก
การทางานจึงมีแนวโน้มในความสัมพันธ์กบั กรดนิวคลีอค
ิ กลไกการทางานของไซโตไคนินยังไม่เด่นชัด
เหมือนกับออกซิน และจิบเบอเรลลิน แต่ไซโตไคนิน
้
มีผลให้เกิดการสังเคราะห์ RNA และโปรตีนมากขึน
ในเซลล์พืช ผลการทดลองรายงานกล่าวว่า หลังจาก
ให้ไซโตไคนินกับเซลล์พืชแล้วจะเพิม
่ ปริมาณของ
m-RNA , t-RNA และ r-RNA
• ไซโตไคนินอาจจะทางานโดยควบคุมกิจกรรมของ
เอ็นไซม์โดยตรงมากกว่าทีเ่ กีย่ วกับการสังเคราะห์
เอนไซม์ ไซโตไคนินมีอท
ิ ธิพลต่อเอนไซม์หลาย
ชนิด เช่น ไคเนส (Kinases) ทีใ่ ช้ในกระบวนการ
หายใจ นอกจากนัน
้ กิจกรรมของเอนไซม์ทใี่ ช้ใน
้
กระบวนการสังเคราะห์แสงก็เพิม
่ ขึน
ผลของไซโตไคนิน
1. กระตุน
้ ให้เกิดการแบ่งเซลล์และการเปลีย่ นแปลงทาง
คุณภาพใน tissue culture โดยต้องใช้รว่ มกับ Auxin
ในการเลี้ยงเนื้อเยือ่ พืชนัน
้ หากฮอร์โมน ไซ-โตไคนินมา
กกว่าออกซินจะทาให้เนื้อเยือ่ นัน
้ เจริญเป็ น ตา ใบ และลา
้ กว่าไซโตไคนิน
ต้น แต่ถา้ หากสัดส่วนของออกซินมากขึน
้ มา การ differentiate
จะทาให้เนื้อเยือ่ นัน
้ สร้างรากขึน
ของตาในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยือ่ จาก Callus จากส่วนของ
ลาต้นนัน
้ auxin จะระงับ และไซโตไคนินนัน
้ จะกระตุน
้
การเกิดและต้องมีความสมดุลระหว่างไซโตไคนินและ
ออกซินชิน
้ เนื้อเยือ่ จึงจะสร้างตาได้
ผลของไซโตไคนิน
2. ชะลอกระบวนการเสือ
่ มสลาย เช่น กรณีของใบที่
เจริญเต็มทีแ
่ ล้วถูกตัดออกจากต้น คลอโรฟิ ลล์
RNA และโปรตีนจะเริม
่ สลายตัวเร็วกว่าใบทีต
่ ด
ิ
อยูก
่ บั ต้น
3. ทาให้ตาข้างแตกออกมาหรือกาจัดลักษณะ
Apical Dominance ได้ การเพิม
่ ไซโตไคนิน
ให้กบั ตาข้างจะทาให้แตกออกมาเป็ นใบได้ ทัง้ นี้
เพราะตาข้างจะดึงอาหารมาจากส่วนอืน
่ ทาให้ตา
ข้างเจริญได้
ผลของไซโตไคนิน
4. ทาให้ใบเลี้ยงคลีข
่ ยายตัว
้ ซึง่ เป็ น
5.ทาให้เกิดการสร้างคลอโรพลาสต์มากขึน
การเปลีย่ นแปลงทางคุณภาพอย่างหนึ่ง เช่น เมือ
่
Callus ได้รบั แสงและไซโตไคนิน Callus จะ
กลายเป็ นสีเขียว
6. ทาให้พืชทัง้ ต้นเจริญเติบโต
7.กระตุน
้ การงอกของเมล็ดพืชบางชนิด
กรดแอบซิสค
ิ (Abscisic Acid)
หรือ ABA
• ในการศึกษาถึงการร่วงของใบ การพักตัวของตา
และเมล็ดในช่วงปี ค.ศ. 1950 – 1960 ชี้ให้เห็นว่า
เป็ นไปได้วา่ มีสารระงับการเจริญปรากฏอยูใ่ นต้น
พืช โครงสร้างของสารเคมีดงั กล่าวถูกค้นพบในปี
1965 ในผลและเมล็ดของฝ้ าย สารเคมีดงั กล่าว
ได้รบั การตัง้ ชือ
่ ว่า กรดแอบซิสค
ิ หรือ ABA และ
พบว่าเป็ นสารจาพวกเซสควิเทอร์พีนอยด์
กรดแอบซิสค
ิ (Abscisic Acid)
หรือ ABA
• โมเลกุลของ ABA ประกอบด้วย asymmetric carbon
atom จึงสามารถแสดงลักษณะของ optical isomerism ได้
อย่างไรก็ตามในสภาพธรรมชาติ ABA จะเกิดเพียงชนิด (+)
enantiomorph เท่านัน
้ ABA ยังแสดงลักษณะ geometric
isomerism ได้ดว้ ย side chain จะเป็ น trans รอบ ๆ
คาร์บอนตาแหน่ งที่ 5 เสมอ แต่โมเลกุลสามารถเป็ นได้ทง้ ั cisหรือ trans รอบๆคาร์บอนตาแหน่ งที2
่ ABA ส่วนใหญ่ทพ
ี่ บ
ในพืชจะเป็ น (+)-2-cis ABA แม้วา่ จะพบ (+)-2-trans ABA
บ้างแต่น้อยมาก ดังนัน
้ รูป (+)-2-cis ของ ABA จึงมัก
หมายถึง ABA ทั่วไป
• ABA ถูกแยกออกจากพืชหลายชนิดทัง้ แองจิโอสเปิ ร์มส์ จิมโน
สเปิ ร์มส์ เฟิ นและมอส
(Angiosperms,Gymnosperms,Ferns และ Mosses
การสังเคราะห์ ABA
• ABA เป็ นสารประกอบทีม
่ ค
ี าร์บอน 15 อะตอมและเป็ นเซสควิ
เทอร์พีนอยด์ ดังนัน
้ วิถก
ี ารสังเคราะห์จงึ ใช้วถ
ิ ข
ี องการสังเคราะห์
สารเทอร์พีนอยด์ โดยสังเคราะห์จากกรดเมวาโลนิคเปลีย่ นไปจน
เป็ นฟาร์นีซีล ไพโรฟอสเฟต (Farnaesyl pyrophosphate)
• ABA สังเคราะห์ในใบแก่และผลแก่ และจะถูกกระตุน
้ ให้
สังเคราะห์เมือ่ ขาดน้า โดยการสังเคราะห์เกิดในคลอโรพลาสต์
ดังนัน
้ ใบ ลาต้น และผลไม้สเี ขียวจึงสังเคราะห์ ABA ได้
นอกจากนัน
้ แหล่งอาหารสารองและรากของข้าวสาลีก็สามารถ
สังเคราะห์ ABA ได้ เมือ่ เกิดการสังเคราะห์ ABAแล้ว ABA จะ
เคลือ
่ นย้ายจากใบไปสูส
่ ว่ นอืน
่ ๆ เช่น ยอด และไประงับการเจริญ
ทีบ
่ ริเวณนัน
้ อาจจะกระตุน
้ ให้เกิดการพักตัวของตาในเมล็ด
อาจจะมีการสังเคราะห์ ABA ได้บา้ ง หรือ อาจจะเป็ น ABA ซึง่
ส่งจากใบ แต่ในเมล็ดมักจะมีปริมาณของ ABA อยูม
่ าก
การสังเคราะห์ ABA
้ ๆลงๆ ตามอัตรา
• ระดับ ABA ภายในต้นพืชมีปริมาณขึน
การเจริญพลังงานทีท
่ างานได้ของน้าในต้นพืช
• ในต้นพืชต้องมีการทาลาย ABA ด้วย แต่กลไกการทาลาย
ยังไม่ทราบแน่ ชดั นัก แต่พบว่าพบว่าถ้าให้ 14 C-ABA แก่
พืช ABA ดังกล่าวจะเปลีย่ นไปเป็ นกลูโคสเอสเตอร์ของ
ABA อย่างรวดเร็ว (Glucocose Ester) ซึง่ ค่อนข้างจะ
เสถียรในต้นพืชและยังมีกจิ กรรมคล้ายคลึงกับ ABA ส่วน
้ โดยเกิดไฮดรอกซีเลชั่น
การสลายตัวของ ABA นัน
้ เกิดขึน
และออกซินเดชั่นของกลุม
่ เมทธิลทีเ่ กาะอยูก
่ บั วงแหวน
การหาปริมาณ ABA
1. Bioassay
2. ใช้ Gas chromatograph
ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและกิจกรรม
ของ ABA
• ทัง้ ABA ทีเ่ กิดตามธรรมชาติ (+) type
dextorotary และสังเคราะห์ (-) เป็ น optical
enantiomers กัน มีประสิทธิภาพต่อพืชเท่ากันแต่
2-cis geometric isomer เท่านัน
้ ทีม
่ ค
ี ณ
ุ สมบัติ
ของฮอร์โมน
การสลายตัวของ ABA
1.เมือ
่ ABA เปลีย่ นจากรูปของ cis ไปเป็ น trans
isomer ก็จะหมดคุณสมบัตใิ นการทาให้พืชตอบสนอง
ทางสรีรวิทยา
2. ถูกออกซิไดซ์กลายเป็ น Phaseic acid
3. เกิดเป็ นรูปทีร่ วมกับสารอืน
่ เช่น เกิด Glucose ester
4. เกิดเป็ นสารประกอบกลุม
่ Methyl ester ซึง่ อาจจะยัง
มีผลต่อการตอบสนองของพืชบ้าง แต่น้อยลงและไม่
กระตุน
้ ให้เกิดการปิ ดของปากใบ
กลไกในการทางานของ ABA
• เกีย่ วข้องกับการควบคุมเมตาบอลิสม์ของกรดนิวคลีอค
ิ
และการสังเคราะห์โปรตีน
• การปิ ดปากใบ ซึง่ เกิดภายในไม่กน
ี่ าทีทไี่ ด้รบ
ั ABA
นอกจากนัน
้ การยืดตัวของโคลีออพไทล์ทไี่ ด้รบั ออกซิน
จะหยุดชะงักภายใน 2-3 นาที
การเคลือ
่ นทีข
่ อง ABA
• เคลือ
่ นทีท
่ ก
ุ ทิศทางโดยไม่มโี พลารีตี้ แต่ราก ABA
อาจจะเคลือ
่ นทีใ่ นลักษณะเบสิพีตลั
ความสัมพันธ์ของ ABA กับการขาดน้า
• การขาดน้าทาให้เยือ
่ หุม
้ คลอโรพลาสต์มี
้ ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลของ
Permeability เพิม
่ ขึน
ABA จากคลอโรพลาสต์ซงึ่ เป็ นบริเวณทีเ่ หมาะสม
ABA ของใบปกติ การลดปริมาณของ ABA ในคลอ
้
โรพลาสต์จะกระตุน
้ ให้มก
ี ารสังเคราะห์ ABA เพิม
่ ขึน
เมือ
่ พืชได้รบั น้าเยือ
่ หุม
้ คลอโรพลาสต์จะไม่ยอมให้
ABA รั่วไหลออกมา ทาให้การหยุดสังเคราะห์ ABA
ในคลอโรพลาสต์ ซึง่ เป็ น Feedback mechanism
• ABA กระตุน
้ ให้เกิดการปิ ดของปากใบได้เพราะ
ABA จะระงับการผ่านของ K+ เข้าสู่ Guard cell
และกระตุน
้ ให้ Matate รั่วไหลออกจาก Guard cell
และนอกจากนัน
้ ABA ยังระงับการแลกเปลีย่ นประจุ
H + และ K + ของ Guard cell ทาให้ปริมาณของ
K + และ Malate ของ Guard cell มีน้อย ทาให้คา่
้ น้าจึงไหลออกจาก Guard
Water potential สูงขึน
cell ทาให้ปากปิ ดได้
ผลของ ABA ต่อพืช
1. ลดการคายน้าโดยกระตุน
้ ให้ปากใบปิ ด
2. กระตุน
้ ให้เกิดการพักตัวของตา
3. การร่วงของใบและดอก เช่น ในฝ้ าย ผลแก่ที่
ร่วงเองจะมี ABA สูงมาก
4. เร่งกระบวนการเสือ
่ มสภาพของใบ
เอทธิลีน (Ethylene)
• เอทธิลีนเป็ นฮอร์โมนทีม
่ ส
ี ภาพเป็ นก๊าซซึง่ รูจ้ กั กันมา
นานแล้ว จากการบ่มผลไม้ ในปี 1934 ได้มก
ี าร
พิสจู น์ ให้เห็นว่าเอทธิลีนเป็ นก๊าซทีส
่ งั เคราะห์ขน
ึ้ โดย
พืช และสามารถเร่งกระบวนการสุกได้
การสังเคราะห์เอทธิลีน
• การสังเคราะห์เอทธิลีนเกิดโดยทีเ่ มทไธโอนีนจะ
เปลีย่ นไปเป็ น SAM (S-Adenosylmethionine)
แล้วเปลีย่ นต่อไปเป็ น ACC (1-aminocyclopropane1-carboxylic acid) แล้วจึงเปลีย
่ นเป็ นเอทธิลีน โดยที่
คาร์บอนอะตอมที่ 3 และ 4 ของเมทไธโอนีนจะ
กลายเป็ นคาร์บอนของเอทธิลน
ี
ในการสังเคราะห์นี้
จะให้กา๊ ซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาด้วย
การ
สังเคราะห์ เอทธิลน
ี จะหยุดชะงักเมือ
่ บรรยากาศขาด
O2 นอกจากนัน
้ ยังมีสารระงับการสังเคราะห์เอทธิลีน
ชนิดอืน
่ ๆ อีก เช่น AVG (Aminoethoxy vinyl
glycine)
การสังเคราะห์ เอทธิลีน
• การสั ง เคราะห์ เ อทธิ ลี น เกิ ด โดยที่เ มทไธโอนี น จะเปลี่ ย นไปเป็ น
SAM(S-Adenosylmethionine) แล้ วเปลี่ยนต่ อไปเป็ น ACC (1aminocyclopropane-1-carboxylic acid) แล้ วจึงเปลี่ยนเป็ นเอทธิ
ลีน โดยที่คาร์ บอนอะตอมที่ 3 และ 4 ของเมทไธโอนีนจะ
กลายเป็ นคาร์ บอนของเอทธิลีน
ในการสังเคราะห์ นีจ้ ะให้ ก๊าซ
คาร์ บอนไดออกไซด์ ออกมาด้ วย การสังเคราะห์ เอทธิลีนจะ
หยุดชะงักเมื่อบรรยากาศขาด O2 นอกจากนัน้ ยังมีสารระงับการ
สังเคราะห์ เอทธิลีนชนิดอื่นๆ อีก เช่ น AVG (Aminoethoxy vinyl
glycine)
• เอทธิลีนสามารถถูกทาลายให้ เป็ นเอทธิลีนออก
ไซด์ (Ethylene oxide) ใน Vicia faba แต่ กลไกในการทาลายนัน้ ยัง
ไม่ ทราบแน่ ชัดนัก
การหาปริมาณของเอทธิลีน
• การใช้คณ
ุ สมบัตท
ิ างฟิ สิกส์ของเอทธิลีน ซึง่ อาจจะวัด
โดย Gas Chromatograph
การเคลือ
่ นทีข
่ องเอทธิลีน
• เอทธิลีนจะไม่เคลือ
่ นทีใ่ นส่วนต่าง ๆ ของพืชใน
ปริมาณทีม
่ ากพอทีจ่ ะก่อให้เกิดการเปลีย่ นแปลงทาง
สรีรวิทยาได้ ทัง้ ๆ ทีเ่ อทธิลีนไม่มก
ี ารเคลือ
่ นทีใ่ นพืช
แต่พบว่าระดับของเอทธิลีนในส่วนหนึ่งของพืชจะ
ส่งผลให้เกิดการสังเคราะห์เอทธิลีนในส่วนอืน
่ ๆ ด้วย
เช่น ถ้ามีปริมาณของเอทธิลีนมากในส่วนของรากจะ
เกิดการกระตุน
้ ให้มก
ี ารเพิม
่ ระดับของเอทธิลีนทีย่ อด
ด้วย ซึง่ กลไกการกระตุน
้ นี้ยงั ไม่เข้าใจเด่นชัดนัก
เอทธิลีนอาจจะเคลือ
่ นทีผ
่ า่ นพืชในรูปของ ACC
ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและคุณสมบัติ
ของเอทธิลีน
้ อยูก
คุณสมบัตข
ิ องเอทธิลีนจะขึน
่ บั ลักษณะต่อไปนี้
1.มีแขนแบบ double bond และไม่อม
ิ่ ตัว ซึง่
จะมีคณ
ุ สมบัตม
ิ ากกว่า single หรือ triple bond
้
2. คุณสมบัตจิ ะลดลงเมือ
่ โมเลกุลยาวขึน
3.แขนแบบ double bond จะต้องอยูต
่ ด
ิ กับ
คาร์บอนอะตอมสุดท้าย
4.คาร์บอนอะตอมสุดท้ายต้องไม่มป
ี ระจุบวก
กลไกการทางานของเอทธิลีน
• เอทธิลีนจะก่อให้เกิดผลต่อการเจริญเติบโตของ
พืช โดยการรวมกับ receptor site ซึง่ มีโลหะ
รวมอยู่ในโมเลกุลด้วย
และคาดว่าโลหะดัง
กล่าวคือทองแดงและ analogues ของเอทธิลีน
จะสามารถแข่งขันเข้ารวมกับ receptor site
และก่ อ ให้ เ กิ ด ผลคล้ า ยคลึ ง กับ ผลของเอทธิลี น
บริเวณทีเ่ อทธิลีนรวมกับ receptor site
กลไกการทางานของเอทธิลีน
• เอทธิลีนจะควบคุม RNA ให้สงั เคราะห์โปรตีน มี
เอนไซม์ ห ลายชนิ ด มี กิ จ กรรมเพิ่ ม ขึ้ น หลัง จากที่
ได้รบ
ั เอทธิลีนแล้ว เช่น เซลลูเลส (Cellulase)
เพอร์ออกซิเดส (Peroxidase) ฟี นี ลอะลานี น
แอมโมเนีย ไลเอส (Phenylalanine ammonia
lyase) และฟอสฟาเตส (Phosphatase)
กลไกการทางานของเอทธิลีน
• ผลของเอทธิลีนทีเ่ กิดอย่างรวดเร็วนัน
้
จะไม่
สามารถหยุดยัง้ ด้วย สารระงับการสร้าง RNA
หรือโปรตีน เช่น แอคติโนมัยซิน ดี และไซโค
เฮกซิไมด์
• การทีเ่ อทธิลีนละลายได้ดม
ี ากในไขมัน จึงคาดว่า
receptor site ก็อยูร่ ว่ มกับเยือ
่ หุม
้ เซลล์
ผลของเอทธิลีนต่อพืช
1. กระตุน
้ ให้ผลไม้สก
ุ
2. กระตุน
้ การเปลีย่ นแปลงทางคุณภาพ เช่น
้
กระตุน
้ ให้เกิด Abcission zone ขึน
3. กระตุน
้ ให้พืชออกจากการพักตัว
้ ในพืช
4. กระตุน
้ ให้เกิดดอกตัวเมียมากขึน
Dioecious
การใช้ Hormone และ Growth Regulation บางชนิด
ไม้ผล
สับปะรด
ยางพารา
Paclobutrazol
ชักนาการออกดอก
Ethephon
ออกดอก เปลีย่ นเพศการสุกของผลไม้
NAA
เปลีย่ นเพศ ลดการร่วงของดอกและผล
GA
ยืดช่อ เพิม
่ ขนาดของผล
IBA
เร่งราก
Ethepon
เร่งการออกดอก การสุกสม่าเสมอ
Ethepon
เร่งน้ายาง
NAA
เร่งการเลื้อยของเถา ลดการร่วงของ
ดอกและผล
GA
เพิม
่ ขนาด
พืชอืน
่ ๆ
The End
www.agri.cmu.ac.th/staff/faculty/danai