AUXINAS
Hormônios de crescimento
Introdução








Hormônios vegetais ou fitormônios: substâncias produzidas
pelas plantas que geralmente em baixas concentrações causam
respostas fisiológicas.
Reguladores de crescimento são substâncias sintéticas que
atuam como hormônios.
Auxinas foram o 1º grupo a ser descoberto.
Final do séc. XIX, Charles Darwin observou curvaturas de
plântulas de gramíneas em resposta à iluminação lateral.
Substância produzida nos ápices difundia-se de coleóptilos para
blocos de Agar.
Auxina foi a denominação proposta por Frits Went (1926Holanda).
Palavra de origem grega, auxein, que significa crescer ou
aumentar.
1946 deu-se isolamento e caracterização química do ácido indolil
-3- acético (AIA), auxina natural mais ativa de plantas.
Coleóptilos
Peter Boysen-JensenFisiologista dinamarques
Arpad Paál - Hungria
Frits Warmolt WentFisiologista holandês
Biossíntese de AIA- ácido indolil-3-acético
Precursores

1) Aminoácido triptofano.

2) Indol-3-glicerol fosfato ou indol.
Locais de síntese:

Meristema apical caulinar.

Folhas jovens.

Frutos jovens e sementes.

Pouco em ápices radiculares.
GUS- gene que codifica a enzima
Beta-Glucuronidase,
que
não
ocorre em plantas.
Esse gene foi clonado ao promotor
de um gene SAUR cuja expressão
ocorre em
locais com alta
concentração de auxinas e sua
expressão é dose-dependente.
Dessa forma, ele indica onde há
auxinas.
A Beta-Glucuronidase, pode ser
histoquimicamente marcada com
corantes.
5-Bromo-4-chloro-1H-indol-3-yl β-Dglucopyranosiduronic acid
Biossíntese de auxinas
a partir de triptofano

Outras auxinas naturais menos ativas que AIA.

Ácido 4- cloro-indol-3-acético

Ácido fenilacético

Ácido indolil- 3- butírico (AIB)
Auxinas sintéticas
Transporte de auxinas

Transporte pode ser polar basípeto, ou seja, do ápice para a
base da planta.

Ou acrópeto, do ápice radicular para o córtex radicular

Pode ocorrer de célula a célula e/ou via floema.

Nos caules, folhas e raízes pode ocorrer no parênquima vascular e
através do floema.
Transporte polar em hipocótilos
Transporte polar de auxinas Modelo quimiosmótico do transporte

As H+ ATPases de membranas celulares geram gradiente eletroquímico
através da membrana.

Hidrolisam ATP e H2O.

Fazem o bombeamento de prótons H+ para paredes celulares (pH 5,0)
e OH- para citosol (pH 7,0).
Parede
celular
Citosol
pH 7,0
pH 5,0

AIA é um ácido fraco e lipofílico.

Nas paredes celulares predomina AIAH (protonado) devido ao pH
ao redor de 5,0.

No citosol, grande parte é AIA¯ (aniônico) devido ao pH ao redor de
7,0

AIAH entra na célula por duas vias:

1) Pela difusão simples.

2) Pelo co-transporte com H+ mediado pelas proteínas AUX
transportadoras de AIA, também chamadas de permeases.

Neste caso, usa o transporte ativo secundário.

AIA sai da base celular via proteína transportadora de efluxo PIN
(pin shaped inflorescences, isolada de Arabidopsis).
PIN
Na parede celular da parte apical da célula, ocorre o
cotransporte de AIA junto ao H+, pelos carregadores AUX ou pela
difusão.
O AIA¯ sai da parte basal do citoplasma através das proteínas
carregadoras PIN.

Proteínas PIN não são fixas na
membrana.

São
transportadas
para
compartimentos celulares.

Retornam à membrana quando
necessárias.

Seu movimento é dirigido pelo
citoesqueleto de actina.

Redistribuição
lateral
de
PIN
ocorre após estímulos luminosos
ou de gravidade.

Mutantes de Arabidopsis pin1 apresentam falhas na produção de
proteína PIN.

Ausência de distribuição lateral de PIN.

Transporte de AIA é apenas basal.

Meristema apical da inflorescência tem haste desprovida de
órgãos florais devido ao bloqueio no transporte lateral de
auxinas.

Auxinas atuam na sinalização de eventos para organogênese
de meristema apical de inflorescência.
Haste floral
Sem inflorescência
Anatomia de raízes
Localização das proteínas AUX 1 em
raízes por imunolocalização
As proteínas AUX localizam-se na
columela, na parte lateral da coifa e
nos tecidos do estelo .
Evidência do transporte polar de auxinas
Base caulinar
MODO DE AÇÃO DAS AUXINAS

Auxinas são substâncias lipofílicas.

Têm a capacidade de atravessar membranas celulares por
difusão ou carregadores.

Moléculas de auxinas precisam apresentar anel aromático para ter
atividade.

Devem se ligar a um receptor protéico nas membranas.

Proteínas receptoras de auxinas são chamadas de ABP
(proteínas ligadoras de auxina) e proteínas Rx.

Há três
sítios celulares de receptores: RE, membrana
plasmática e tonoplasto.

Maior parte ocorre no RE.

ABP1 tem alta afinidade e causa expansão celular.

Rx tem baixa afinidade e causa divisão celular.
RECEPTORES DE AUXINAS
PRINCIPAIS EFEITOS FISIOLÓGICOS DE
AUXINAS

Ativação de divisão celular.

Indução de crescimento celular por alongamento e expansão.

Indução de diferenciação celular.

Diferenciação de tecidos vasculares.

Desenvolvimento radicular e indução de enraizamento.

Fototropismo e gravitropismo (ou geotropismo).

Desenvolvimento de flores e frutos.

Controle de abscisão foliar.

Manutenção de dominância apical .
DIVISÃO CELULAR

Auxinas + citocininas causam proliferação celular de tecidos de folhas,
raízes , caules e gemas no cultivo “in vitro”.

Auxinas isoladas causam produção de calos “ in vitro” .

Auxina aumenta atividade de CDK/a (quinase a dependente de ciclina)
ativada por ciclina D3 na transição de G1 para S.

Ciclina D3 (CYC/D3) é ativada por citocininas.
Ativação
CDK/a , CYC/D3
CRESCIMENTO CELULAR
MECANISMOS DE ALONGAMENTO CELULAR

Para a célula expandir deve ocorrer afrouxamento das paredes
celulares, por ativação enzimática.

E diminuição de Ψ celular pelo aumento de micromoléculas
solúveis.

Ocorre relaxamento de estresse ou seja, redução da pressão
hidrostática celular (ou do potencial de pressão Ψ p) e de potencial
hídrico (Ψ celular).

Ψ celular fica mais negativo.

Isto causa aumento da absorção de água que auxilia a vacuolização
celular.
Estímulo de alongamento celular em segmentos de
coleóptilos de aveia
Hipótese do crescimento ácido: acidificação de
paredes celulares
Ação de auxinas

AIA causa ativação de H+ ATPases da membranas
celulares.

Ou

Síntese de novas H+ ATPases nas membranas
celulares.
Modelo de ativação de H+ ATPase de membrana plasmática
Ativação ou síntese de ATPases
ATIVAÇÃO
SÍNTESE
Consequências do abaixamento de pH de paredes
celulares

Ativação de hidrolases de parede celular: celulases, hemicelulases,
glucanases e pectinases.

Hidrólise de polímeros de parede: celuloses e hemiceluloses.

Deslizamento de polímeros da parede celular.

Produção e ação de proteínas expansinas que quebram pontes H
entre microfibrilas de celulose e hemicelulose.

Aumento de absorção de água e de solutos, principalmente K+.

Em coleóptilos de milho há aumento de 5 a 7 X na expressão de
genes de canais de K+ triplicando os canais e aumentando K+
celular.

Crescimento
de
caules
e
hipocótilos
concentrações de 10-6 a 10-5 M de AIA.
estimulado
em
PAREDE CELULAR –CÉLULAS DE GAMETÓFITOS DE
Acrostichum danaeifolium Langsd. , Fisch. (Polypodiopsida, Pteridaceae)
Aumento de K+
Aumento de absorção de água
Aumento de potencial de pressão
Diferenciação radicular e de tecidos
vasculares

Auxinas podem ser transportadas
caulinares para raízes.
dos meristemas apicais

Ocorre também síntese de auxinas nos ápices de raízes.

Raízes laterais são formadas a partir de células do periciclo
sensíveis às auxinas.

Primórdio radicular atravessa córtex e emerge pela epiderme.

Crescimento de raízes é estimulado em concentrações de 1010 a 10-9 M de AIA e inibido em concentrações maiores.

Raízes adventícias formam-se em caules ou pecíolos devido ao
estresse (via etileno), como por exemplo, alagamentos.

Células sofrem desdiferenciação.

Entram no ciclo celular, sofrem divisão e diferenciação com
formação de um novo meristema radicular.
Indução de raiz lateral
Diferenciação
de
tecidos
vasculares:
auxinas
produzidas nos meristemas caulinares apicais e
citocininas produzidas nos meristemas apicais de
raízes induzem diferenciação de xilema e floema.
Estímulo do enraizamento de estacas
caulinares/foliares.


Auxinas estimulam enraizamento caulinar.
Raízes adventícias são formadas no periciclo caulinar.
500 mg L-1
1000 mg L-1
2000 mg L-1
4000 mg L-1
Indução de tecido vascular
Diferenciação de raízes em cultura de tecido.

Crescimento de raízes estimulado com 10-10M e 10-9 M de AIA e
inibido a partir de 10-8 M, possivelmente devido à síntese de
etileno.
Folha
calo
raiz
Fototropismo

Fototropismo é a curvatura de caules e coleóptilos em direção a um
estímulo luminoso.

Ocorre transporte assimétrico de AIA em resposta ao estímulo
luminoso lateral.

A concentração de AIA torna-se maior no lado mais sombreado, que
cresce mais.
Evidência de distribuição lateral de auxinas pelo
estímulo luminoso
•
•
Luz azul é absorvida pelas fototropinas (flavoprotéinas
autofosforiláveis) que causam transporte assimétrico de
auxinas.
Isso gera maior crescimento no lado sombreado, onde há mais
AIA.
Gravitropismo ou geotropismo

Acúmulo de AIA na zona de alongamento da raíz.

Em raízes na posição horizontal auxinas da coifa migram para
parte inferior.

Proteínas PIN3 acumuladas no lado inferior aumentam transporte
de AIA.

Aumentos de concentração de AIA causam inibição de
crescimento celular em raízes.
Gravitropismo ou
geotropismo
Teoria da tensogridade - integridade tensiva

Raízes possuem na coifa, células especiais, os estatocitos com
estatolitos (grãos de amido móveis) que percebem a orientação
gravitacional.

Sedimentação de estatolitos causa rompimento de citoesqueleto,
mudança da tensão sobre RE, acúmulo de proteínas PIN 3 e
canais de Ca2+ na membrana.

Ocorrem alterações de atividades celulares.

Raízes crescendo verticalmente - PIN3 tem distribuição uniforme nas
células da columela e AIA também.

Partes aéreas (caules e ramos) – têm bainha de amido circundando
tecidos vasculares, que se orienta conforme a gravidade.
Dominância apical

Dominância apical é a inibição do crescimento das gemas axilares
pelo meristema apical.

Bloqueio de divisão celular e alongamento celular nas gemas
axilares.

Auxinas produzidas pelos meristemas apicais caulinares bloqueiam
a divisão celular das gemas axilares.

Parece haver a ativação de genes envolvidos com inibição de
divisão celular.

A remoção da gema apical reduz os níveis de auxinas e as gemas
axilares se desenvolvem.
Em plantas intactas, as gemas
axilares não se desenvolvem.
Quando o ápice é removido, as gemas
axilares crescem.
Quando auxina em lanolina é colocada
No ápice, as gemas axilares não
desenvolvem
Crescimento de frutos e indução de floração

Indução de crescimento de frutos: ex:
morango.
a) Fruto normal
b) Fruto com remoção de aquênios
c) Fruto com remoção de uma fileira de aquênios
Promoção de floração em bromeliáceas.

Promoção de flores femininas em plantas dióicas (via etileno), em
cucurbitáceas, por exemplo.

Auxinas estimulam a síntese de etileno
Referências bibliográficas consultadas

Kerbauy, G.B. 2004. Fisiologia Vegetal. Guanabara
Koogan, 452p.

Raven, P.H., Evert,R.F. & Eichhorn, S.E. 2001. Biologia
Vegetal, 6ª Edição, Guanabara Koogan.,906 p.

Taiz ,L. & Zeiger, E. 2004. FISIOLOGIA VEGETAL. 3ª
EDIÇÃO. ARTMED, 719P.

Taiz, L. & Zeiger, E.2006. Plant Physiology. Sinauer
Associates, Inc, Publishers, 705p.