ÀCID ABSCÍSIC (ABA): FUNCIONS I EFECTES - BIOLOGIA - 2025

El àcid abscísic (ABA) és una de les hormones principals en els vegetals. Aquesta molècula participa en una sèrie de processos fisiològics indispensables, com la germinació de les llavors i la tolerància abans l'estrès ambiental.

Històricament, solia relacionar-se a l'àcid abscísic amb el procés d'abscisió de fulles i fruits (d'allí el seu nom). No obstant això, avui dia s'accepta que el ABA no participa de manera directa en aquest procés. De fet, moltes de les funcions tradicionals que se'ls atribuïa a les hormones han estat impugnades per les tecnologies actuals.

Font: By Charlesy (talk · contribs), from Wikimedia Commons

En els teixits vegetals, la manca d'aigua porta a la pèrdua de turgència de les estructures de la planta. Aquest fenomen estimula la síntesi d'ABA, desencadenant respostes de l'tipus adaptatiu, com el tancament dels estomes i la modificació de el patró d'expressió dels gens.

El ABA també ha estat aïllada de fongs, bacteris i alguns metazous - inclosos els humans, encara que en aquests llinatges no s'ha determinat una funció concreta de la molècula.

perspectiva històrica

Des dels primers descobriments de substàncies que tenien la capacitat d'actuar com "hormones vegetals", es va començar a sospitar que havia d'existir una molècula inhibitòria de l'creixement.

L'any 1949, es va aconseguir aïllar aquesta molècula. Gràcies a l'estudi de gemmes en estat latent, es va aconseguir determinar que aquestes contenien quantitats importants d'una substància potencialment inhibitòria.

Aquesta s'encarregava de bloquejar l'acció de l'auxina (hormona vegetal coneguda principalment per la seva participació en el creixement) en coleoptilos de Civada.

Per les seves propietats inhibitòries, a aquesta substància se li denomino inicialment dorminas. Posteriorment, alguns investigadors van identificar substàncies capaces d'incrementar el procés d'abscisió en les fulles, i també en fruits. Una d'aquestes dorminas es va identificar químicament i se li crido com "abscisina" - per la seva acció durant la abscisió.

Les investigacions següents van aconseguir corroborar que les trucades dorminas i abscisinas eren químicament la mateixa substància, i va passar a denominar-se "àcid abscísic".

Característiques

L'àcid abscísic, abreujat com ABA, és una hormona vegetal implicada en una sèrie de reaccions fisiològiques, com les respostes als períodes d'estrès ambiental, la maduració de l'embrió, divisió i elongació cel·lular, en la germinació de la llavor, entre d'altres.

Aquesta hormona es troba en totes plantes. També pot ser trobada en algunes espècies molt puntuals de fongs, en bacteris i en alguns metazous - des dels cnidaris fins als humans.

Es sintetitza en l'interior dels plastidis vegetals. Aquesta ruta anabòlica té com a precursor la molècula anomenada isopentenil pirofosfat.

Generalment s'obté de les parts inferiors dels fruits, específicament a la regió inferior de l'ovari. L'àcid abscísic augmenta en concentració quan s'acosta la caiguda dels fruits.

Si s'aplica experimentalment àcid abscísic en una porció de les gemmes vegetatives, els primordis foliars es transformen en catáfilos i el rovell es transforma en una estructura hivernant.

Les respostes fisiològiques de les plantes són complexes i diverses hormones es veuen involucrades. Per exemple, la giberilinas i les citocinines semblessin tenir efectes contrastants als de l'àcid abscísic.

estructura

Estructuralment la molècula d'àcid abscísic posseeix 15 carbonis i la seva fórmula és C ₁₅ H ₂₀ O ₄, on el carboni 1 'presenta activitat òptica.

És un àcid feble amb un pKa proper a 4,8. Encara que existeixen diversos isòmers químics d'aquesta molècula, la forma activa és S - (+) - ABA, amb la cadena lateral 2- cis -4- trans. La forma R ha mostrat activitat només en alguns assajos.

Mecanisme d'acció

El ABA es caracteritza per posseir un mecanisme d'acció molt complex, que no ha estat de el tot desvetllat.

Encara no s'ha aconseguit identificar un receptor de l'ABA - com els que s'han trobats per altres hormones, com les auxines o les giberilinas. No obstant això, algunes proteïnes de membranes semblessin estar implicades en la senyalització de l'hormona, com GCR1, RPK1, entre d'altres.

A més, es coneix un nombre important de segons missatgers implicats en la transmissió del senyal de l'hormona.

Finalment, s'han aconseguit identificar diverses vies de senyalització, com els receptors PYR / PYL / RCAR, fosfatases 2C i kinases SnRK2.

Funcions i efectes en les plantes

L'àcid abscísic s'ha relacionat amb una àmplia gamma de processos vegetals essencials. Dins de les seves funcions principals podem esmentar el desenvolupament i germinació de la llavor.

També està implicada en les respostes a condicions ambientals extremes, com fred, sequera i regions amb altes concentracions salines. A continuació descriurem els més rellevants:

estrès hídric

S'ha fet èmfasi en la participació d'aquesta hormona davant la presència d'estrès hídric, on l'augment de l'hormona i el canvi en el patró d'expressió gènica és essencial en la resposta de la planta.

Quan la sequera afecta la planta, es pot evidenciar perquè les fulles comencen a pansir. En aquest punt, l'àcid abscísic viatja fins a les fulles i s'acumula en aquestes, generant el tancament del que estomes. Aquests són estructures semblants a una vàlvula que intervenen l'intercanvi gasós en les plantes.

L'àcid abscísic actua sobre el calci: una molècula capaç d'actuar com a segon missatger. Aquest origina l'augment en l'obertura dels canals de l'ió potassi ubicats a l'exterior de la membrana plasmàtica de les cèl·lules que constitueixen els estomes, anomenades cèl·lules guardianes.

Així, ocorre una pèrdua important d'aigua. Aquest fenomen osmòtic genera una pèrdua en la turgència de la planta fent-la veure feble i flàccida. Es planteja que aquest sistema funciona com una alarma d'advertiment a l'procés de sequera.

A més de el tancament dels estomes, aquest procés també involucra una sèrie de respostes que remodelen l'expressió gènica, afectant a més de 100 gens.

Dormancia de la llavor

La dormancia de la llavor és un fenomen adaptatiu que permet a les plantes resistir a condicions ambientals desfavorables, ja sigui llum, aigua, temperatura, entre d'altres. A l'no germinar en aquestes etapes, s'assegura el creixement de la planta en èpoques on l'ambient sigui més benèvol.

Evitar que una llavor germini enmig de la tardor o al mig de l'estiu (si ho fa en aquestes èpoques les probabilitats de supervivència són molt escasses) requereix d'un complex mecanisme fisiològic.

Històricament s'ha considerat que aquesta hormona juga un paper crucial en aturar la germinació en períodes perjudicials per al creixement i el desenvolupament. S'ha trobat que els nivells d'àcid abscísic poden augmentar fins a 100 vegades durant el procés de maduració de la llavor.

Aquests nivells tan elevats d'aquesta hormona vegetal inhibeixen el procés de germinació, i al seu torn, indueixen la formació d'un grup de proteïnes que ajuden a la resistència de la manca d'aigua extrema.

Germinació de la llavor: eliminació de l'àcid abscísic

Perquè la llavor pugui germinar i completar el seu cicle de vida, l'àcid abscísic ha de ser eliminat o inactivat. Hi ha diverses maneres de complir amb aquest propòsit.

En els deserts, per exemple, l'àcid abscísic és eliminat per mitjà dels períodes de pluja. Altres llavors necessites d'estímuls lluminosos o de temperatura per aconseguir inactivar a l'hormona.

L'esdeveniment de germinació està dirigit per l'equilibri hormonal entre l'àcid abscísic i les giberilinas (una altra hormona vegetal àmpliament coneguda). D'acord amb quin substància predomini en el vegetal, es produeix o no la germinació.

Esdeveniments de abscisió

Avui dia hi ha evidències que donen suport a la idea que l'àcid abscísic no participa en l'dormancia del rovell, i per irònic que sembli, tampoc en la absición de les fulles - procés de el qual deriva el seu nom.

Actualment es coneix que aquesta hormona no controla de manera directa el fenomen de abscisió. La presència elevada de l'àcid reflecteix el seu paper en la promoció de la senescència i de la resposta a l'estrès, esdeveniments que precedeixen a la abscisió.

Retard en el creixement

L'àcid abscísic actua com un antagonista (és a dir, exerceix funcions contràries) de les hormones de l'creixement: auxines, citicininas, giberilinas i brassinoesteroides.

Freqüentment, aquesta relació antagònica inclou una relació múltiple entre l'àcid abscísic i diverses hormones. D'aquesta manera, es orquestra un resultat fisiològic en el vegetal.

Tot i que aquesta hormona s'ha considerat un inhibidor de l'creixement, tot i no hi ha evidència concreta que pugui donar suport completament aquesta hipòtesi.

Es coneix que els teixits joves presenten quantitats importants d'àcids abscísic i els mutants deficients en aquesta hormona són nans: principalment per la seva habilitat per reduir la transpiració i per la producció exagerada d'etilè.

ritmes circadians

S'ha determinat que existeixen fluctuacions diàries en la quantitat d'àcid abscísic en les plantes. Per això, es presumeix que l'hormona pot actuar com a molècula senyal, permetent-li a la planta anticipar fluctuacions en llum, temperatura i quantitat d'aigua.

usos potencials

Com hem esmentat, la ruta de síntesi de l'àcid abscísic es troba altament relacionada amb l'estrès hídric.

Per això, aquesta ruta i tot el circuit implicat en la regulació de l'expressió gènica i els enzims que participen en aquestes reaccions, constitueixen un blanc potencial per generar, mitjançant enginyeria genètica, variants que tolerin reeixidament les altes concentracions de sal i els períodes de escassetat d'aigua.

referències

1. Campbell, NA (2001). Biologia: Conceptes i relacions. Pearson Educació.
2. Finkelstein, R. (2013). Abscisic acid synthesis and response. The Arabidopsis book / American Society of Plant Biologists, 11.
3. Gómez Cadenas, A. (2006). Fitohormones, metabolisme i mode d'acció, Aurelio Gómez Cadenas, Pilar García Agustín editors. Ciències.
4. Himmelbach, A. (1998). Signalling of abscisic acid to Regulate plant growth. Transaccions filosòfiques de la Royal Society of London B: Biological Sciences, 353 (1374), 1439-1444.
5. Nambara, E., & Marion-Poll, A. (2005). Abscisic acid biosynthesis and catabolisme. Annu. Rev. Plant Biol., 56, 165-185.
6. Raven, PHE, Ray, F., & Eichhorn, ES Biologia de les plantes. Editorial Reverté.