Auxinas: qué son, funciones, tipos, mecanismo, efectos, aplicaciones
¿Qué son las auxinas?
Las auxinas son un grupo de hormonas vegetales, o fitohormonas, que actúan como reguladoras del crecimiento y desarrollo de las plantas. Su función se relaciona con los factores que estimulan el crecimiento vegetal, específicamente la división y la elongación celular.
Estas fitohormonas se encuentran en todo el reino vegetal, desde bacterias, algas y hongos, hasta las plantas superiores. De las auxinas de origen natural, el ácido indolacético (AIA) es la más común y se deriva del aminoácido L-triptófano.
A pesar de que se localizan en la mayoría de los tejidos vegetales, la mayor concentración se limita a tejidos en crecimiento activo. La síntesis de las auxinas ocurre generalmente en los meristemas apicales, hojas tiernas y frutos en desarrollo.
Estructura de las auxinas
Las auxinas se componen por un anillo indólico derivado del fenol, y anillos aromáticos con enlaces conjugados dobles. De hecho, tienen una estructura bicíclica, formada por un pirrol de 5 carbonos y un benceno de 6 carbonos.
El indol es una molécula aromática con alto grado de volatilidad. Esta característica hace que la concentración de auxinas en las plantas dependa de los residuos que se acoplen al anillo doble.
Función de las auxinas
Esencialmente, las auxinas estimulan la división y elongación celular, y en consecuencia el crecimiento de los tejidos. De hecho, estas fitohormonas intervienen en diversos procesos del desarrollo vegetal, interactuando muchas veces con otras hormonas.
Las funciones son las siguientes:
– Inducen la elongación celular por medio del aumento de la plasticidad de la pared celular.
– Provocan el crecimiento del ápice meristemático, los coleóptilos y el tallo.
– Restringen el crecimiento de la raíz principal o pivotante, estimulando la formación de las raíces secundarias y adventicias.
– Promueven la diferenciación vascular.
– Motivan la dominancia apical.
– Regulación del geotropismo: fototropismo, gravitropismo y tigmotropismo a través de la redistribución lateral de las auxinas.
– Retrasan la separación de los órganos vegetales como hojas, flores y frutos.
– Motivan el desarrollo floral.
– Favorecen la regulación del desarrollo del fruto.
Mecanismo de acción de las auxinas
Las auxinas tienen la propiedad de incrementar la plasticidad de la pared celular para iniciar el proceso de elongación. Cuando la pared celular se ablanda, la célula se hincha y se expande debido a la presión por turgencia.
Las células meristemáticas absorben grandes cantidades de agua, lo que repercute en el crecimiento de los tejidos apicales. Este proceso está determinado por un fenómeno denominado “crecimiento en medio ácido”, que explica la actividad de las auxinas.
Este fenómeno ocurre cuando los polisacáridos y pectinas constituyentes de la pared celular se ablandan debido a la acidificación del medio. La celulosa, hemicelulosa y pectina pierden su rigidez, lo que facilita la entrada de agua al interior de la célula.
La función de las auxinas en este proceso es inducir el intercambio de iones hidrógeno (H+) hacia la pared celular. Los mecanismos que intervienen en este proceso son la activación de las bombas H-ATPasas y la síntesis de nuevas H-ATPasas.
– Activación de las bombas H-ATPasas: Las auxinas intervienen directamente en el bombeo de protones de la enzima, con la intervención del ATP.
– Síntesis de nuevas H-ATPasas: Las auxinas tienen la capacidad de sintetizar bombas de protones en la pared celular, promoviendo el ARMm que actúa sobre el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi para incrementar la actividad protonadora en la pared celular.
Al incrementarse los iones de hidrógeno (H+) la pared celular se acidifica, activando las proteínas “expansinas” involucradas en el crecimiento celular. Las expansinas funcionan de forma eficiente en rangos de pH entre 4,5 y 5,5.
Los polisacáridos y las microfibrillas de celulosa pierden rigidez gracias a la ruptura de los puentes de hidrógeno que las fusionan. Como resultado, la célula absorbe agua y se expande en tamaño, manifestándose el fenómeno de “crecimiento en medio ácido”.
Tipos de auxinas
AIA o Ácido indolacético
Fitohormona de origen natural, es la hormona que se encuentra en mayor cantidad en los tejidos de la planta. Se sintetiza en los tejidos jóvenes, en las hojas, meristemos y yemas terminales.
AIB o Ácido indolbutírico
Fitohormona de origen natural de amplio espectro. Contribuye con el desarrollo de raíces en hortalizas y plantas ornamentales, y su uso permite obtener frutos de mayor tamaño.
ANA o Ácido Naftalenacético
Fitohormona sintética ampliamente usada en agricultura. Se emplea para inducir el crecimiento de raíces adventicias en esquejes, reducir la caída de los frutos y estimular la floración.
2,4-D o Ácido Diclorofenoxiacético
Producto de origen sintético hormonal empleado como herbicida sistémico. Se utiliza principalmente para controlar malezas de hoja ancha.
2, 4, 5-T o Ácido 2, 4, 5- Triclorofenoxiacético
Fitohormona de origen sintético usado como plaguicida. Actualmente, su empleo está restringido debido a sus efectos letales para el medio ambiente, plantas, animales y el humano.
Efectos de las auxinas en las plantas
Las auxinas inducen diferentes cambios morfológicos y fisiológicos, principalmente la elongación celular que propicia el alargamiento de tallos y raíces. Asimismo, interviene en la dominancia apical, tropismo, abscisión y senescencia de hojas y flores, desarrollo del fruto y diferenciación celular.
Elongación celular
Las plantas crecen a través de dos procesos sucesivos, la división y la elongación celular. La división celular permite el incremento del número de células, y mediante la elongación celular la planta crece en tamaño.
Las auxinas intervienen en la acidificación de la pared celular a través de la activación de las ATPasas. De esta forma se incrementa la absorción de agua y solutos, se activan las expansinas y ocurre la elongación celular.
Dominancia apical
La dominancia apical es el fenómeno de correlación en el cual la yema principal crece en detrimento de las yemas laterales. La actividad de las auxinas sobre el crecimiento apical debe ir acompañado por la presencia de la fitohormona citocina.
Efectivamente, en el ápice vegetativo ocurre la síntesis de auxinas que posteriormente atraen citocinas sintetizadas en las raíces hacia el ápice.
Cuando se alcanza la concentración óptima entre auxinas/citocina, ocurre la división y diferenciación celular, y posterior alargamiento del meristema apical
Tropismo
El tropismo es el crecimiento direccional de tallos, ramas y raíces en respuesta a un estímulo del medio ambiente. De hecho, estos estímulos están relacionados con la luz, gravedad, humedad, viento, un contacto externo o una respuesta química.
El fototropismo está moderado por las auxinas, ya que la luz inhibe su síntesis a nivel celular. De este modo, el lado sombreado del tallo crece más y la zona iluminada limita su creciente curvándose hacia la luz.
Abscisión y senescencia
La abscisión es la caída de hojas, flores y frutos debido a factores externos, ocasionando la senescencia de los órganos. Este proceso se acelera por la acumulación de etileno entre el tallo y el peciolo, formando una zona de abscisión que induce el desprendimiento.
El movimiento continuo de las auxinas previene la abscisión de los órganos, retrasando la caída de hojas, flores y frutos inmaduros. Su efecto está dirigido a controlar la acción del etileno, que es el principal promotor de la zona de abscisión.
Desarrollo de frutos
Las auxinas son sintetizadas en el polen, el endospermo y en el embrión de las semillas. Tras la polinización, ocurre la formación del óvulo y posterior cuajado del fruto, donde intervienen las auxinas como elemento promotor.
Durante el desarrollo del fruto, el endospermo proporciona las auxinas necesarias para la primera etapa de crecimiento. Subsecuentemente, el embrión aporta las auxinas requeridas para las etapas posteriores de crecimiento del fruto.
División y diferenciación celular
Evidencias científicas han comprobado que las auxinas regulan la división celular en el cambium, donde se produce la diferenciación de los tejidos vasculares.
En efecto, las pruebas demuestran que a mayor cantidad de auxina (AIA), se forma mayor cantidad de tejidos conductores, en especial de xilema.
Aplicaciones de las auxinas
A nivel comercial, las auxinas son empleadas como fitorreguladores del crecimiento, tanto en campo como en ensayos biotecnológicos.
Usadas en bajas concentraciones, modifican el desarrollo normal de las plantas, incrementando la productividad, calidad del cultivo y cosecha.
Aplicaciones controladas al momento de establecer un cultivo favorecen el crecimiento celular y la proliferación de raíces principales y adventicias. Además, benefician la floración y desarrollo de los frutos, previniendo la caída de hojas, flores y frutos.
A nivel experimental, las auxinas son usadas para producir frutos con semillas, aferrar los frutos hasta maduración o como herbicidas. A nivel biomédico han sido empleadas en la reprogramación de células somáticas en células madre.
Referencias
- Jordán, M., & Casaretto, J. Hormonas y reguladores del crecimiento: auxinas, giberelinas y citocininas. Squeo, F, A., & Cardemil, L. (eds.). Fisiología Vegetal.
- Marassi, Maria Antonia. Hormonas Vegetales. Hipertextos del Área de Biología. Tomado de biologia.edu.ar
- Taiz, L., & Zeiger, E. Fisiología vegetal (Vol. 10). Universitat Jaume I.