GIBERELLIINIT: TYYPIT, TOIMINTA, VAIKUTUSTAPA, BIOSYNTEESI - BIOLOGIA - 2025

Gibberelliinit ovat kasvihormoneja tai kasvihormonit mukana eri prosessien kasvuun ja kehitykseen korkeampien kasvien. Itse asiassa ne stimuloivat varren kasvua ja venymistä, hedelmien kehitystä ja siementen itävyyttä.

Sen löysivät 1930-luvun puolivälissä japanilaiset tutkijat, jotka tutkivat riisikasvien epänormaalia kasvua. Nimi gibberellin on peräisin Gibberrella funjikuroi -sienestä, organismista, josta se alun perin uutettiin, joka on "Bakanae" -taudin syy-aine.

Gibberelliinien levitys edistää varren venymistä. Lähde: flickr.com

Huolimatta siitä, että yli 112 giberelliiniä on tunnistettu, hyvin harvoilla on fysiologista aktiivisuutta. Vain gibberelliinin ₃ tai gibberelliinihapolla, ja gibberelliinien ₁ A ₄ ja A ₇ ovat kaupallista merkitystä.

Nämä fytohormonit edistävät yllättäviä muutoksia kasvin koossa, aiheuttaen lisäksi solunjakautumisen lehtiä ja varret. Sen eksogeenisen käytön näkyvä vaikutus on ohuiden varsien, vähemmän oksien ja hauraiden lehtien pidentyminen.

Tyypit

Gibberelliinien rakenne on seurausta viiden hiilen isoprenoidien liitoksesta, jotka yhdessä muodostavat nelirenkaisen molekyylin. Sen luokittelu riippuu biologisesta aktiivisuudesta.

Gibberelliinihappo. Lähde: researchgate.net

Vapaat lomakkeet

Se vastaa niitä aineita, jotka on johdettu ent-Kaurenista, jonka perusrakenne on ent-giberelano. Ne luokitellaan happamiksi diterpenoideiksi, jotka on johdettu heterosyklisestä hiilivedystä ent-Kaurenosta. Kaksi tyyppiä vapaita muotoja tunnetaan.

• Ei aktiivinen: siinä on 20 hiiltä.
• Aktiivinen: heillä on 19 hiiltä, ​​koska he ovat menettäneet tietyn hiilen. Aktiivisuus ehdollistetaan siten, että siinä on 19 hiiltä ja hydroksylaatio tapahtuu asemassa 3.

Konjugaattimuodot

Ne ovat ne giberelliinit, jotka liittyvät hiilihydraateihin, joten heillä ei ole biologista aktiivisuutta.

toiminto

Gibberelliinien päätehtävä on kasvien rakenteiden kasvun ja pidentymisen indusointi. Fysiologinen mekanismi, joka mahdollistaa pidentymisen, liittyy muutoksiin endogeenisessä kalsiumkonsentraatiossa solutasolla.

Gibberelliinien käyttö suosii eri lajien kukinnan ja kukintojen kehitystä, etenkin pitkäaikaisissa kasveissa (PDL). Kasvukromeihin liittyvät ne tuovat aikaan synergistisen vaikutuksen, stimuloimalla kukkarakenteiden, kuten terälehtijen, tähtien tai carpelsien erilaistumista kukinnan aikana.

Kukinta sitrushedelmissä. Lähde: pixabay.com

Toisaalta ne aiheuttavat uinuvien siementen itävyyden. Itse asiassa ne aktivoivat varantojen mobilisoinnin indusoimalla amylaasien ja proteaasien synteesi siemenissä.

Samoin he suosivat hedelmien kehitystä stimuloimalla kukien asettamista tai muuttumista hedelmiksi. Lisäksi ne edistävät partenokarpiaa ja niitä käytetään siemenettömien hedelmien tuottamiseen.

Toimintatila

Gibberelliinit edistävät solujen jakautumista ja pidentymistä, koska hallitut sovellukset lisäävät solujen lukumäärää ja kokoa. Gibberelliinien vaikutustapaa säätelee kudosten kalsiumionien pitoisuuden vaihtelu.

Nämä fytohormonit aktivoituvat ja tuottavat fysiologisia ja morfologisia vasteita erittäin pienissä pitoisuuksissa kasvakudoksissa. Solutasolla on välttämätöntä, että kaikki mukana olevat elementit ovat läsnä ja elinkelpoisia muutoksen tapahtumiseksi.

Gibberelliinien vaikutustapa on tutkittu alkion itämis- ja kasvuprosessissa ohran siemenissä (Hordeum vulgare). Itse asiassa giberelliinien biokemiallinen ja fysiologinen toiminta on varmistettu muutoksissa, joita tapahtuu tässä prosessissa.

Ohran viljely. Lähde: pixabay.com

Ohran siemenillä on epispermin alla kerros proteiinirikkaita soluja, nimeltään aleuronikerros. Itämisprosessin alussa alkio vapauttaa giberelliinit, jotka vaikuttavat aleuronikerrokseen, joka tuottaa hydrolyyttisiä entsyymejä samanaikaisesti.

Tässä mekanismissa tärkein syntetisoitu a-amylaasi, joka vastaa tärkkelyksen hajottamisesta sokereiksi. Tutkimukset ovat osoittaneet, että sokereita muodostuu vasta aleuronikerroksen ollessa läsnä.

Siksi aleuronikerroksesta peräisin oleva a-amylaasi on vastuussa varastotärkkelyksen muuttamisesta tärkkelyspitoiseksi endospermiksi. Tällä tavalla alkio käyttää vapautuneita sokereita ja aminohappoja fysiologisten vaatimustensa mukaisesti.

Oletetaan, että giberelliinit aktivoivat tiettyjä geenejä, jotka vaikuttavat mRNA-molekyyleihin, jotka vastaavat a-amylaasin syntetisoinnista. Vaikka fytohormonin vaikutusta geeniin ei ole vielä varmistettu, sen läsnäolo on välttämätöntä RNA: n synteesille ja entsyymien muodostumiselle.

Gibberelliinin biosynteesi

Gibberelliinit ovat terpenoidiyhdisteitä, jotka on johdettu gibbeenirenkaasta, joka koostuu tetrasyklisestä ent-giberelaanirakenteesta. Biosynteesi suoritetaan mevalonihapporeitin kautta, joka on eukaryooteissa tärkein metallireitti.

Tämä reitti esiintyy kasvien, hiivojen, sienten, bakteerien, levien ja alkueläinten solujen sytosolissa ja endoplasmisessa retikulumissa. Tuloksena on viiden hiilen rakenteet, joita kutsutaan isopentenyylipyrofosfaatiksi ja dimetyylialyylipyrofosfaateiksi ja joita käytetään isoprenoidien saamiseksi.

Isoprenoidit ovat erilaisten hiukkasten, kuten koentsyymit, K-vitamiini ja niiden joukossa fytohormonit, promoottorimolekyylejä. Kasvien tasolla normaalisti aineenvaihduntareitti päättyy GA _12- aldehydin saamiseksi.

Kun tämä yhdiste on saatu, kukin kasvilaji seuraa erilaisia ​​prosesseja, kunnes tunnettujen giberelliinien monimuotoisuus saavutetaan. Itse asiassa kukin giberelliini toimii itsenäisesti tai on vuorovaikutuksessa muiden fytohormonien kanssa.

Tämä prosessi tapahtuu yksinomaan nuorten lehtien meristemaattisissa kudoksissa. Nämä aineet siirretään sitten floemin kautta muihin kasveihin.

Joillakin lajeilla giberelliinit syntetisoidaan juuren kärjessä ja siirretään varren läpi floemin kautta. Samoin epäkypsissä siemenissä on suuri giberelliinipitoisuus.

Luonnollisten giberelliinien saaminen

Typpipitoisten, hiilihapotettujen ja mineraalisten suolalähteiden käyminen on luonnollinen tapa saada kaupallisia gibberellinejä. Hiilen lähteenä käytetään glukoosia, sakkaroosia, luonnollisia jauhoja ja rasvoja sekä fosfaatin ja magnesiumin mineraalisuoloja.

Prosessi vaatii 5 - 7 päivää tehokkaaseen käymiseen. Vaaditaan jatkuvaa sekoittamista ja ilmastusolosuhteita pitäen keskimäärin 28ºC - 32ºC ja pH-arvot 3-3,5.

Itse asiassa giberelliinin talteenottoprosessi suoritetaan dissosioitumalla biomassa fermentoidusta liemestä. Tässä tapauksessa soluton supernatantti sisältää elementtejä, joita käytetään kasvien kasvun säätelijöinä.

Laboratoriotasolla giberelliinihiukkaset voidaan ottaa talteen neste-neste-uuttokolonnien avulla. Tässä tekniikassa etyyliasetaattia käytetään orgaanisena liuottimena.

Ellei anioninvaihtohartseja levitetä supernatanttiin, saavutetaan giberelliinien saostuminen gradienttieluutiolla. Lopuksi partikkelit kuivataan ja kiteytetään vakiintuneen puhtausasteen mukaan.

Maataloudessa käytetään gibrerellinejä, joiden puhtausaste on 50 - 70%, sekoitettuna kaupallisesti inertin aineosan kanssa. Mikropaljentustekniikoissa ja in vitro -viljelmissä suositellaan kaupallisten tuotteiden käyttöä, joiden puhtausaste on yli 90%.

Fysiologiset vaikutukset

Gibberelliinien levittäminen pieninä määrinä edistää kasvien erilaisia ​​fysiologisia vaikutuksia, joihin kuuluvat:

• Kudoksen kasvun ja varren venymisen indusointi
• Itämisen stimulointi
• Kukkien hedelmäsarjojen myynninedistäminen
• Kukinnan ja hedelmien kehityksen sääntely
• Kaksivuotisten kasvien muutos yksivuotisiksi
• Seksuaalisen ilmaisun muuttaminen
• Dwarfismin tukahduttaminen

Kasvin kasvu. Lähde: flickr.com

Gibberelliinien eksogeeninen käyttö vaikuttaa tiettyjen kasvirakenteiden nuorekkaaseen tilaan. Pistokset tai pistokkaat, joita käytetään vegetatiiviseen lisääntymiseen, alkavat juurtumisprosessin helposti, kun sen nuorekas luonne ilmenee.

Päinvastoin, jos kasvirakenteet osoittavat aikuisen luonteensa, juurten muodostuminen on tyhjä. Gibberelliinien käyttö antaa kasvien siirtyä nuoruudesta aikuisten tilaan tai päinvastoin.

Tämä mekanismi on välttämätön, kun haluat aloittaa kukinnan satoissa, jotka eivät ole vielä suorittaneet nuoruutta. Kokeet puulajeilla, kuten sypressillä, mäntyillä tai tavallisella marjakuurilla, ovat onnistuneet vähentämään tuotantokierrosta huomattavasti.

Kaupalliset sovellukset

Joidenkin lajien päivänvalon tai kylmien olosuhteiden vaatimukset voidaan täyttää erityisillä giberelliinien sovelluksilla. Lisäksi giberelliinit voivat stimuloida kukkarakenteiden muodostumista ja lopulta määrittää kasvin seksuaaliset ominaisuudet.

Hedelmäprosessissa giberelliinit edistävät hedelmien kasvua ja kehitystä. Samoin ne viivästyttävät hedelmien vanhenemista estäen niiden heikkenemisen puussa tai tarjoavat tietyn käyttöiän ajan kerättyään.

Kun halutaan saada siemenettömiä hedelmiä (Parthenocarpy), giberelliinien erityiset sovellukset indusoivat tämän ilmiön. Käytännöllinen esimerkki on siemenettömien rypäleiden tuotanto, jotka ovat kaupallisella tasolla enemmän kysyttyjä kuin siemenlajit.

Siemenettömät viinirypäleet. Lähde: moyca.org

Tässä yhteydessä giberelliinien käyttö lepotilassa olevissa siemenissä sallii fysiologisten prosessien aktivoitumisen ja syntyy tästä tilasta. Itse asiassa riittävä annos aktivoi hydrolyyttisiä entsyymejä, jotka hajottavat tärkkelyksen sokeriksi edistäen alkion kehitystä.

Bioteknologisella tasolla giberelliinejä käytetään kudosten uudistamiseen patogeenittomien selosteiden in vitro -viljelmissä. Samoin giberelliinien levittäminen emäkasveissa stimuloi niiden kasvua, mikä helpottaa terveiden makujen uuttamista laboratoriotasolla.

Kaupallisella tasolla giberelliinien käyttö sokeriruo'on (Saccharum officinarum) viljelyssä mahdollistaa sokerintuotannon lisäämisen. Tässä suhteessa nämä fytohormonit indusoivat niiden interoodien pidentymistä, joissa sakkaroosia tuotetaan ja varastoidaan, joten mitä suurempi koko, sitä suurempi sokerin kertyminen.

Viitteet

1. Kasvishormonien käyttö (2016) puutarhaviljely. Palautettu: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín ja Talón Manuel (2008) kasvien fysiologian perusteet. Mc Graw Hill, 2. painos. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Kasvien fysiologia. Aihe X. Gibberellins. Cartagenan ammattikorkeakoulu. 7 s.
4. Delgado Arrieta G. ja Domenech López F. (2016) Giberelinas. Tekniset tieteet. Luku 4.27, 4 s.
5. Kasvoregulaattorit (2003), Valencian ammattikorkeakoulu. Palautettu: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) kasvien kasvun säätelijät maataloudessa. Kalifornian yliopisto, Davis. Toimituksellinen Trillas. ISBN: 9682404312.