الهدف
بنهاية هذا الدرس، يكون الطالب قادرًا على شرح آلية عمل هرمون الأوكسين في النبات وربطه بظاهرة الانتحاء الضوئي المدروسة في الباب السابق.
شرح الدرس
كما تمتلك الحيوانات نظامًا هرمونيًا للتنسيق الداخلي، تمتلك النباتات أيضًا هرمونات خاصة بها، وأشهرها الأوكسينات، التي سبقت الإشارة إليها في درس الحركة في النبات ضمن الباب السابق عند شرح الانتحاءات.
يُصنَّع الأوكسين بشكل أساسي في القمم النامية للسيقان والأوراق الصغيرة، ثم ينتقل إلى الأنسجة المجاورة. من أهم وظائفه: تحفيز استطالة الخلايا في الساق، وتثبيط نمو البراعم الجانبية (وهو ما يسمى بـ”السيادة القمية”، حيث تُبقي القمة النامية النبات ينمو رأسيًا بدلًا من التفرع الجانبي المبكر)، وتحفيز تكوين الجذور العرضية، وله دور في نضج الثمار وتأخير تساقط الأوراق.
يفسر توزيع الأوكسين غير المتساوي داخل الساق ظاهرة الانتحاء الضوئي المدروسة سابقًا: عندما يسقط الضوء على الساق من جانب واحد، ينتقل الأوكسين إلى الجانب المُظلل (البعيد عن الضوء) بتركيز أعلى، فتستطيل خلايا هذا الجانب بشكل أكبر من خلايا الجانب المُضاء، مما يؤدي إلى انحناء الساق نحو مصدر الضوء — وهذا مثال دقيق على كيفية تحويل إشارة هرمونية إلى استجابة نمو موجهة فعليًا.
يُستخدم الأوكسين الصناعي تجاريًا في الزراعة، مثل تحفيز تكوين الجذور في العقل النباتية المستخدمة للتكاثر، وفي بعض مبيدات الأعشاب ذات التركيز العالي التي تسبب نموًا غير منضبط يقتل النباتات العريضة الأوراق.
أسئلة تدريبية
1. مزارع يقطع القمة النامية لساق نبات، فيلاحظ بعد فترة نمو براعم جانبية بشكل غير معتاد لم تكن تنمو من قبل. ما التفسير المرتبط بمفهوم “السيادة القمية”؟
عرض الإجابة
إزالة القمة النامية (المصدر الأساسي للأوكسين) أزالت تثبيط الأوكسين لنمو البراعم الجانبية، فبدأت هذه البراعم في النمو بعد رفع السيادة القمية.
2. باحث يضع نباتًا تحت ضوء ساقط من جانب واحد فقط لعدة أيام، فيلاحظ انحناء الساق تدريجيًا نحو الضوء. أي جانب من الساق (المُضاء أم المُظلل) يحتوي على تركيز أعلى من الأوكسين، وكيف يفسر ذلك الانحناء؟
عرض الإجابة
الجانب المُظلل يحتوي على تركيز أعلى من الأوكسين، فتستطيل خلاياه أكثر من الجانب المُضاء، مما يسبب انحناء الساق نحو الضوء.
3. مزارع يستخدم هرمونًا صناعيًا لتحفيز تكوين جذور في عقل نباتية مقطوعة حديثًا بهدف تكاثرها. أي هرمون نباتي هذا الأقرب لوصفه، وأي وظيفة طبيعية له يُستغل هنا تجاريًا؟
عرض الإجابة
الأوكسين (الصناعي)، ووظيفته الطبيعية المُستغلة هي تحفيز تكوين الجذور العرضية.
4. باحثة تلاحظ أن نباتًا معينًا ينمو رأسيًا بشكل مستقيم دون تفرع جانبي مبكر ملحوظ، طالما قمته النامية سليمة. ما اسم هذه الظاهرة، وما الهرمون المسؤول عنها؟
عرض الإجابة
السيادة القمية، والهرمون المسؤول هو الأوكسين.
5. مزارع يستخدم مبيد أعشاب يحتوي على تركيز عالٍ من الأوكسين الصناعي، فيموت العشب العريض الأوراق دون تأثر النجيليات المحيطة به بشكل كبير. ما التفسير العلمي لعمل هذا المبيد؟
عرض الإجابة
التركيز العالي من الأوكسين الصناعي يسبب نموًا غير منضبط في النباتات العريضة الأوراق يؤدي إلى موتها، بينما تكون النجيليات أقل حساسية لهذا التأثير بهذا التركيز.
6. نبات موضوع في دوّار (يدور تدريجيًا) بحيث يتلقى الضوء من جميع الجهات بالتساوي مع الوقت. ماذا يتوقع أن يحدث لتوزيع الأوكسين بين جانبي الساق، وماذا يترتب على ذلك من ناحية الانحناء؟
عرض الإجابة
يتوقع أن يتوزع الأوكسين بالتساوي تقريبًا بين الجانبين (لا يتركز في جانب مُظلل واحد)، فينمو الساق بشكل مستقيم تقريبًا دون انحناء واضح نحو جهة معينة.
7. باحث يقطع نصف القمة النامية لساق نبات فقط (وليس القمة بالكامل)، فيلاحظ نموًا جانبيًا محدودًا وغير متماثل للبراعم القريبة من الجزء المقطوع. ما التفسير المرتبط بمستوى الأوكسين الناتج عن هذا القطع الجزئي؟
عرض الإجابة
انخفاض جزئي (لا كامل) في إفراز الأوكسين نتيجة القطع الجزئي للقمة، مما يقلل تثبيط السيادة القمية جزئيًا فقط، فتنمو بعض البراعم القريبة من منطقة النقص بشكل محدود وغير متماثل.
8. مزارع يرغب في تحفيز عقلة نباتية غير قادرة على تكوين جذور طبيعية بسرعة. أي معالجة هرمونية، بناءً على وظائف الأوكسين المدروسة، يمكن أن تساعد في هذا الهدف؟
عرض الإجابة
معالجة العقلة بالأوكسين الصناعي، لأن من وظائفه الطبيعية تحفيز تكوين الجذور العرضية.
9. باحثة تدرس نباتًا تعرض لتركيز منخفض جدًا من الأوكسين الصناعي (أقل من التركيز المستخدم في مبيدات الأعشاب). ماذا يتوقع أن يحدث لنمو هذا النبات، بالمقارنة مع التركيز العالي المستخدم كمبيد؟
عرض الإجابة
يتوقع تأثيرًا محفزًا للنمو الطبيعي (كتحفيز استطالة الساق أو تكوين الجذور)، بخلاف التأثير المدمر والمثبط للنمو غير المنضبط الذي يحدث عند التركيزات العالية المستخدمة كمبيد أعشاب.
10. طالب يسأل: “إذا كان الأوكسين يُصنَّع في القمة النامية، فماذا يحدث لتأثيره على السيادة القمية إذا نُقلت القمة النامية (المصدر) إلى موضع آخر على النبات نفسه؟” ما الإجابة المنطقية؟
عرض الإجابة
يتوقع أن يبدأ التثبيط (السيادة) في التأثير على البراعم القريبة من الموضع الجديد للقمة المنقولة، بينما قد تنمو البراعم في الموضع الأصلي القديم بعد فقدها مصدر التثبيط.
11. مزارعة تلاحظ أن ثمار نبات معين تنضج بشكل غير متساوٍ، وتشتبه في علاقة هذا بتوزيع هرمون نباتي معين. أي هرمون من الهرمونات المدروسة في هذا الدرس له دور في نضج الثمار؟
عرض الإجابة
الأوكسين، الذي له دور في نضج الثمار وتأخير تساقط الأوراق، من بين وظائفه المتعددة.
12. باحث يزيل الأوراق الصغيرة (مصدرًا إضافيًا محتملًا للأوكسين) من نبات مع بقاء القمة النامية سليمة، ثم يقارنه بنبات سليم كامل تحت نفس الإضاءة الجانبية. ماذا يتوقع أن يحدث لقدرة النبات المُعدَّل على إظهار الانتحاء الضوئي، بافتراض أن القمة النامية تبقى المصدر الأساسي؟
عرض الإجابة
يتوقع استمرار قدرته على إظهار الانتحاء الضوئي بشكل مشابه للنبات السليم تقريبًا، لأن القمة النامية للساق تبقى المصدر الأساسي للأوكسين المسؤول عن هذه الظاهرة، حتى مع إزالة مصدر إضافي محتمل من الأوراق الصغيرة.