סטריגולקטון

קבוצה של חומרים בעלי שני מופעים- אחד כהורמון צמחי ואחר בתוך הפרשות השורש ומקדם שיתופי פעולה בין הצמח לאורגניזמים אחרים בקרקע.

סטריגולקטון הוא חומר המיוצר על ידי שורש הצמח. לקבוצה זו יש שני מופעים - אחד כהורמון צמחי בעל פעילות פיזיולוגית בתוך הצמח, ואחר כמרכיב בתוך הפרשות השורש, המקדם שיתופי פעולה בין הצמח לאורגניזמים אחרים בקרקע.

סטריגולקטון
Strigolactones general chemical structure.png
תכונות
נוסחה אמפירית C₁₄H₁₈O₃ עריכת הנתון בוויקינתונים
לעריכה בוויקינתונים שמשמש מקור לחלק מהמידע בתבנית OOjs UI icon info big.svg

תכונות כימיותעריכה

למרות ההבדלים בין הסטריגולקטונים השונים, נקודת ההתכה של כולם נמצאת בטווח של 200–202 מעלות צלזיוס. פרוק המולקולות מתרחש לאחר C°195. תרכובות אלו מסיסות מאוד בממסים פולריים.

ביוסינתזה ופעילות בצמחעריכה

לסטריגולקטונים ולחומצה אבציסית יש קבוצה של אנזימים משותפים אשר מעורבים בביוסינתזה שלהם. הסטריגולקטונים מיוצרים בעיקר בשורש ומועברים אל אזורים אחרים בצמח דרך צינורות העצה.[1] נמצא שקבוצת הסטריגולקטונים אחראית למספר תהליכים פיזיולוגיים שונים. הסטריגולקטון משפיע על התפתחותם של הניצנים החיקיים[2] בצמח, בפעילות משותפת עם האוקסין והציטוקינין,[3] ולכן הוא בעל תפקיד בשלטון הקודקודי.[1] האיזון המדויק בין הריכוזים של אוקסין וסטריגולקטון אחראי לוויסות היחס בין החלקים התת-קרקעיים לחלקים העל קרקעיים של הצמח.[4] מתן GR24 (סטריגולקטון סינתטי) לצמחי אורז הנתונים לעקת מלח משפר את צמיחת האורז לעומת צמחי בקרה, מעלה את עוצמת הפוטוסינתזה ומונע נזק ליבול.[5] לפי מחקרים עדכניים, נראה שהסטריגולקטון עוזר לצמחים להתמודד גם עם סוגי עקה נוספים, כגון טמפרטורות גבוהות ויובש.

פעילות מחוץ לצמחעריכה

הסטריגולקטון התגלה ב-1966, בהפרשות משורשי צמח הכותנה. אז הסתבר שהוא מעודד נביטה של זרעי הצמח הטפילי סטריגה (אנ').[6] צמח הסטריגה גורמת נזקים גדולים ליבולים בשל טפילותו, ולכן קיבלה שם של מכשפה סלבית, אשר מגיחה יש מאין וגורמת צרות ואף רעב.

הצמח סטריגה מסוגל אומנם לבצע פוטוסינתזה, אך זקוק לפונדקאי לשם נביטה והתבססות ראשונית. הוא מפתח מעין שורש הנצמד לשורשי הפונדקאי ולוקח ממנו מינרלים וסוכרים לשם יצירת זרעיו, ובכך גורם למותו של הפונדקאי. בגלל הנזקים הגדולים, נעשים ניסיונות שונים להכחדת הסטריגה. אחד הכיוונים הוא ליישם סטריגולקטון סינתטי לשדה, לפני זריעת הצמח התרבותי ובכך לגרום לנביטה של זרעי הסטריגה. מאחר שאין בסביבתם שורשים של פונדקאי, הם צפויים להתנוון ולמות תוך זמן קצר.

מצד שני, יש אספקט חשוב וחיובי בפעילות הסטריגולקטון מחוץ לצמח. הפרשת סטריגולקטון מהשורש מעודדת התפתחות נבגים של פטריות סמביונטיות המקיימות מיקוריזה עם שורשי צמחים עילאיים מסוימים. נבגים אלה שרויים במצב של תרדמה עד מציאת צמח מארח. המצאות סטריגולקטונים בקרקע מסמנת נוכחות של צמח מארח וגורמת להתרבות מיטוכונדריה בתאי הנבגים. הפעילות המוגברת של המיטוכונדיה מספקת את האנרגיה וחומרי התזונה הדרושים לנביטת הנבגים והתפתחות התפטיר של הפטריה,[7] בתוך תאי השורש של הצמח המארח. הסטריגולקטון אחראי לזיהוי ההדדי בין הצמח לפטריה הסמביונטית.[8] סימביוזה זו מיטיבה עם שני השותפים - הפטריה קולטת מינרלים ומים מהקרקע ומעבירה את חלקם לצמח המארח. מצד שני, הפטריה מקבלת מהצמח סוכרים, אותם היא אינה מייצרת בעצמה. דוגמה נוספת לתועלת שבשיתוף פעולה זה ניתן למצוא בסביבה עניה בפוספט. במצב כזה, הצמח המארח מייצר יותר סטריגולקטון, אשר גורם להסתעפות של תפטיר הפטריה וספיגה טובה יותר של הפוספאט הקיים בקרקע.[8] אם נשווה בין שני הבטים אלה, של קשר התיווך סטריגולקטון, נראה שההתאמות של הסטריגה לניצול נוכחותו הן התפתחויות מאוחרות מבחינה אבולוציונית, לאחר התפתחות התקשורת בין צמחים ירוקים לפטריות סמביונטיות, מועילות.[9]

מבט לעתיד רפואיעריכה

מעבר לשימושים בחקלאות, נראה שלחומרים ממשפחת הסטריגולקטונים, כולל נגזרות סינתטיות, מסתמן עתיד ברפואת האדם. מדובר בשני כיווני מחקר: מאבק בזיהומי ציטומגלווירוס באדם,[10] וגם כתרופות אפשריות נגד סרטן.[11]

ראו גםעריכה

קישורים חיצונייםעריכה

הערות שולייםעריכה

  1. ^ 1 2 Shinohara N. et al., Strigolactone can promote or inhibit shoot branching by triggering rapid depletion of the auxin efflux protein PIN1 from the plasma membrane, PLOS Biology 11(1), 2013
  2. ^ Umehara M. et al., Structural Requirements of Strigolactones for Shoot Branching Inhibition in Rice and Arabidopsis, Plant & Cell Physiology 56(6), 2015, עמ' 1059-1072
  3. ^ Beveridge, C. A. et al., Pea has it tendrils in branching discoveries spanning a century from auxin to strigolactones, Plant Physiol. 151, 2009, עמ' 985-990
  4. ^ Carolien Ruyter-Spira et al., Physiological Effects of the Synthetic Strigolactone Analog GR24 on Root System Architecture in Arabidopsis: Another Belowground Role for Strigolactones?, Plant Physiology 155(2), 2011, עמ' 721-734
  5. ^ Fenglou Ling et al., Effects of strigolactone on photosynthetic and physiological characteristics in salt-stressed rice seedlings, Scientific Reports 10, 6183, 2020
  6. ^ Cook C.E. et al., Germination stimulant of witchweed (S. lutea Lour): isolation and properties of a potential stimulant., Science 154, 1966, עמ' 1189-1190
  7. ^ Besserer A. et al., Strigolactones stimulate arbuscular mycorrhizal fungi by activating mitochondria, PLOS Biology 4(7), 2006
  8. ^ 1 2 Harro J.Bouwmeester et al., Rizosphere communicationof plants, parasitic plants and AM fungi, Trends in Plant Science 12(5), 2007, עמ' 224-230
  9. ^ Smith, S.M., Q&A: What are strigolactones and why are they important to plants and soil microbes?., BMC Biol. 12(19), 2014
  10. ^ Matteo Biolatti et al., Strigolactone Analogs Are Promising Antiviral Agents for the Treatment of Human Cytomegalovirus Infection, Microorganisms 10;8(5), 2020, עמ' 703 doi: doi: 10.3390/microorganisms8050703
  11. ^ Mohammed Nihal Hasan et al., Strigolactones - novel class of phytohormones as anti - cancer agents, Journal of Pesticide Science 43(3), 2018, עמ' 168-172