GIBBERELLINEK: TÍPUSOK, FUNKCIÓ, MŰKÖDÉSI MÓD, BIOSZINTÉZIS - BIOLÓGIA - 2024

A giberellinek növényi hormonok vagy fitohormonok, amelyek részt vesznek a magasabb növények különböző növekedési és fejlődési folyamataiban. Valójában serkenti a szár növekedését és megnyúlását, a gyümölcsök fejlődését és a magok csírázását.

Felfedezését az 1930-as évek közepén a rizsnövények rendellenes növekedését vizsgáló japán kutatók tették közzé. A gibberellin név a Gibberrella funjikuroi gombából származik, egy olyan organizmusból, amelyből eredetileg kivonták, amely a "Bakanae" betegség okozója.

A szár meghosszabbítását a gibberellinek alkalmazása elősegíti. Forrás: flickr.com

Annak ellenére, hogy több mint 112 giberellint azonosítottak, nagyon kevés fiziológiai aktivitást mutat. Csak gibberellin Egy ₃ vagy gibberellinsav, és gibberellineket A ₁, A ₄ és A ₇ van kereskedelmi fontosságú.

Ezek a fitohormonok elősegítik a növény méretének meglepő változásait, amellett, hogy indukálják a sejtosztódást a levelekben és a szárokban. Exogén alkalmazásának látható hatása a vékony szár, kevesebb ág és törékeny levél megnyúlása.

típusai

A gibberellinek szerkezete az ötszén izoprenoidok összekapcsolódásának eredménye, amelyek együttesen négygyűrűs molekulát képeznek. Besorolása a biológiai aktivitástól függ.

Gibberellinsav. Forrás: researchgate.net

Szabad formák

Ez megfelel azoknak az anyagoknak, amelyek az ent-Kaurenből származnak, amelynek alapvető szerkezete az ent-giberelano. Azokat a savas diterpenoidokat sorolják be, amelyek az ent-Kaureno heterociklusos szénhidrogénekből származnak. Kétféle szabad forma ismert.

• Inaktív: 20 szénatomot tartalmaz.
• Aktív: 19 szénatomot tartalmaznak, mivel elveszítették a meghatározott szénatomot. Ez az aktivitás 19 szénatomot tartalmaz, és a 3. helyzetben hidroxilálódik.

Konjugált formák

Ezek azok a giberellinek, amelyek a szénhidrátokhoz kapcsolódnak, tehát nem rendelkeznek biológiai aktivitással.

Funkció

A gibberellinek fő funkciója a növények növekedésének és meghosszabbításának indukálása. A meghosszabbítást lehetővé tevő élettani mechanizmus kapcsolatban van az endogén kalcium koncentrációjának megváltozásával a sejtek szintjén.

A gibberellinek alkalmazása elősegíti a különféle fajok virágzásának és virágzásának fejlődését, különösen a hosszú napos növényekben (PDL). A fitokrómokkal társítva szinergetikus hatást fejtenek ki, stimulálva a virágszerkezetek, például a szirmok, porzószál vagy szőnyeg megkülönböztetését a virágzás során.

Virágzás citrusfélékben. Forrás: pixabay.com

Másrészt, nem működőképes magvak csírázását idézik elő. Valójában aktiválják a tartalékok mozgósítását, indukálva az amilázok és proteázok szintézisét a magokban.

Hasonlóképpen, elősegítik a gyümölcsök fejlődését, ösztönözve a virágok elrendeződését vagy átalakulását gyümölcsré. Ezen túlmenően elősegítik a partenokarpiát, és magvak nélküli gyümölcsök előállítására használják.

Akció mód

A giberellinek elősegítik a sejtosztódást és megnyúlást, mivel a kontrollált alkalmazások növelik a sejtek számát és méretét. A giberellinek hatásmechanizmusát a szövetek kalciumion-tartalmának változása szabályozza.

Ezek a fitohormonok aktiválódnak, és fiziológiai és morfológiai választ adnak nagyon alacsony koncentrációban a növényi szövetekben. Celluláris szinten elengedhetetlen, hogy az összes érintett elem jelen legyen és életképes a változás bekövetkezéséhez.

A giberellinek hatásmechanizmusát az embrió csírázási és növekedési folyamatán tanulmányozták az árpamagokban (Hordeum vulgare). Valójában a giberellinek biokémiai és fiziológiai funkcióját igazolják az ebben a folyamatban bekövetkező változásokon.

Árpa termesztés. Forrás: pixabay.com

Az árpamagokban az episperma alatt egy fehérjeben gazdag sejtréteg található, amelyet aleuronrétegnek hívnak. A csírázási folyamat kezdetén az embrió felszabadítja a gibberellineket, amelyek hatnak az aleuron rétegre, amely hidrolitikus enzimeket generál.

Ebben a mechanizmusban az α-amiláz, amely a keményítő cukrokra történő lebontásáért felelős, a szintetizált fő enzim. A tanulmányok kimutatták, hogy a cukrok csak akkor alakulnak ki, ha az aleuronréteg jelen van.

Ezért az aleuronrétegből származó α-amiláz felelős a tartalékkeményítő keményítő endospermiummá történő átalakításáért. Ily módon a felszabadult cukrokat és aminosavakat az embrió fiziológiai igényeinek megfelelően használja fel.

Feltételezzük, hogy a gibberellinek bizonyos géneket aktiválnak, amelyek az α-amiláz szintéziséért felelős mRNS molekulákon hatnak. Bár még nem igazolták, hogy a fitohormon befolyásolja-e a gént, jelenléte elengedhetetlen az RNS szintéziséhez és az enzimek képződéséhez.

Gibberellin bioszintézis

A giberellinek olyan terpenoid vegyületek, amelyek a gibbene gyűrűből származnak és egy tetraciklusos ent-giberelane szerkezetből állnak. A bioszintézist a mevalonsav útvonalon hajtják végre, amely az eukariótákban a fém fő útja.

Ez az út a növények, élesztők, gombák, baktériumok, algák és protozók sejtjeinek citoszoljában és endoplazmatikus retikulumában fordul elő. Ennek eredményeként izopentenil-pirofoszfátnak és dimetil-allil-pirofoszfátnak nevezett öt széntartalmú szerkezetet kapunk, amelyet izoprenoidok előállításához használunk.

Az izoprenoidok különböző részecskék, például koenzimek, K-vitamin és köztük fitohormonok promótermolekulái. Növényi szinten általában az anyagcserét végzi a GA _12- aldehid előállítása.

Miután előállítottuk ezt a vegyületet, az egyes növényfajok különböző folyamatokat követnek, amíg az ismert gibberellinek változatossága meg nem valósul. Valójában minden gibberellin önállóan hat, vagy kölcsönhatásba lép a többi fitohormonnal.

Ez a folyamat kizárólag a fiatal levelek merisztatikus szöveteiben zajlik. Ezeket az anyagokat azután a növény többi részén átjuttatják a növényemen keresztül.

Egyes fajokban a gibberellineket a gyökércsúcsban szintetizálják, és a száron keresztül átjutnak a floem révén. Hasonlóképpen, az éretlen magok magas giberellinek-tartalommal rendelkeznek.

Természetes giberellinek előállítása

A nitrogéntartalmú és szénsavas források, valamint az ásványi sók erjesztése a természetes módja a kereskedelmi gibberellinek előállításának. Szénforrásként glükózt, szacharózt, természetes liszteket és zsírokat, foszfát és magnézium ásványi sóit használják.

A folyamat 5–7 napot igényel a hatékony erjedéshez. Folyamatos keverés és levegőztetés szükséges, átlagosan 28–32º C hőmérsékletet és 3–3,5 pH-értéket tartva.

Valójában a gibberellin visszanyerési folyamatot a biomassza és az erjesztett táptalaj disszociációjával hajtják végre. Ebben az esetben a sejtmentes felülúszó tartalmazza azokat az elemeket, amelyeket növényi növekedés szabályozóként használnak.

Laboratóriumi szinten a gibberellin-részecskék visszanyerhetők folyadék-folyadék extrakciós oszlopok útján. Ehhez a módszerhez etil-acetátot használunk szerves oldószerként.

Ennek hiányában anioncserélő gyantákat alkalmaznak a felülúszóra, így a gibberellinek kicsapódnak gradiens elúcióval. Végül a részecskéket megszárítják és kristályosítják a meghatározott tisztasági fok szerint.

A mezőgazdasági területen a giberellinek tisztasági foka 50-70%, kereskedelemben inert alkotóelemekkel keverve. A mikroproparációs technikákban és az in vitro kultúrákban 90% -nál nagyobb tisztaságú kereskedelmi termékek használata javasolt.

Élettani hatások

A giberellinek kis mennyiségben történő felhasználása elősegíti a növények különféle fiziológiai hatásait, amelyek a következők:

• A szövet növekedésének indukálása és a szár meghosszabbítása
• A csírázás stimulálása
• Növényi virágcsokor promóciója
• A virágzás és a gyümölcs fejlődésének szabályozása
• Kétéves növények átalakítása egynyári növényekké
• A szexuális kifejezés megváltoztatása
• A törpék visszaszorítása

A növény növekedése. Forrás: flickr.com

A giberellinek exogén alkalmazása befolyásolja egyes növényszerkezetek fiatalos állapotát. A vegetatív szaporodáshoz használt dugványok vagy dugványok könnyen elindítják a gyökérzet folyamatát, amikor annak fiatalos jellege megmutatkozik.

Ellenkezőleg, ha a növényi struktúrák nyilvánvalóvá teszik felnőtt jellegüket, akkor a gyökérképződés semmis. A gibberellinek alkalmazása lehetővé teszi a növény számára, hogy fiatalkorából felnőtt állapotba kerüljön, vagy fordítva.

Ez a mechanizmus elengedhetetlen, ha olyan növényekben szeretné elkezdeni a virágzást, amelyek még nem fejezték be fiatalkoruk szakaszát. A fás fajokkal, például ciprusokkal, fenyőkkel vagy a közönséges tiszafajjal végzett kísérletek jelentősen csökkentik a termelési ciklust.

Kereskedelmi alkalmazások

Néhány faj nappali óráinak vagy hideg feltételeinek a giberellinek speciális alkalmazásával teljesíthetők. Ezenkívül a gibberellinek stimulálhatják a virágszerkezetek kialakulását, és végül meghatározhatják a növény szexuális tulajdonságait.

A termés során a giberellinek elősegítik a gyümölcsök növekedését és fejlődését. Hasonlóképpen, késleltetik a gyümölcsök öregszését, megakadályozva a fában való romlást, vagy a betakarítás után egy bizonyos élettartamot biztosítanak.

Ha kívánatos mag nélküli gyümölcsök (Parthenocarpy) előállítása, a gibberellinek speciális alkalmazásai kiváltják ezt a jelenséget. Gyakorlati példa a vetőmag nélküli szőlő előállítása, amelyek iránti kereslet inkább kereskedelmi szinten, mint vetőmagokkal rendelkező fajok.

Mag nélküli szőlő gyümölcsök. Forrás: moyca.org

Ebben az összefüggésben az alvó magvakban alkalmazott giberellinek lehetővé teszik a fiziológiai folyamatok aktiválását és ebből a feltételből fakadnak. Valójában egy megfelelő adag aktiválja azokat a hidrolitikus enzimeket, amelyek a keményítőt cukorra bontják, elősegítve az embrió fejlődését.

Biotechnológiai szinten a gibberellineket a szövetek regenerálására használják kórokozó-mentes expresszek in vitro tenyészeteiben. Hasonlóképpen, a giberellinek felhasználása az anyanövényekben serkenti azok növekedését, megkönnyítve az egészséges étvágyak laboratóriumi szintű kinyerését.

Kereskedelmi szinten a giberellinek cukornád (Saccharum officinarum) termesztése során történő felhasználása lehetővé teszi a cukortermelés fokozását. E tekintetben ezek a fitohormonok a szacharóz előállítása és tárolása során bekövetkező interódok megnyúlását idézik elő, így minél nagyobb a méret, annál nagyobb a cukor felhalmozódása.

Irodalom

1. Növényihormonok alkalmazás (2016) Kertészet. Helyreállítva: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín és Talón Manuel (2008) A növényi élettan alapjai. Mc Graw Hill, 2. kiadás. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Növényi élettan. Téma X. Gibberellins. Cartagenai Politechnikai Egyetem. 7 pp
4. Delgado Arrieta G. és Domenech López F. (2016) Giberelinas. Műszaki tudományok. 4.27. Fejezet, 4 oldal
5. Phytoregulatorok (2003), Valencia Politechnikai Egyetem. Helyreállítva: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) A növénytermesztés szabályozói a mezőgazdaságban. Kaliforniai Egyetem, Davis. Szerkesztői Trillák. ISBN: 9682404312.