GIBBERELLINS: TYPER, FUNKTION, ARBEJDSMÅDE, BIOSYNTESE - BIOLOGI - 2025

De Gibberelliner er plante hormoner eller plantehormoner involveret i forskellige processer i vækst og udvikling af højere planter. Faktisk stimulerer de væksten og forlængelsen af ​​stammen, udviklingen af ​​frugterne og spiringen af ​​frø.

Opdagelsen blev gjort i midten af ​​1930'erne af japanske forskere, der studerede den unormale vækst af risplanter. Navnet gibberellin kommer fra Gibberrella funjikuroi-svampen, en organisme, hvorfra den oprindeligt blev ekstraheret, årsagsmidlet til "Bakanae" -sygdommen.

Stamforlængelse fremmes ved anvendelse af Gibberellins. Kilde: flickr.com

På trods af det faktum, at mere end 112 gibberelliner er blevet identificeret, viser meget få fysiologiske aktiviteter. Kun gibberellin-A ₃ eller gibberellinsyre, og gibberelliner A ₁, A ₄ og A ₇ er af kommerciel betydning.

Disse fytohormoner fremmer overraskende ændringer i plantestørrelse ud over at inducere celledeling i blade og stængler. Den synlige virkning af dens eksogene anvendelse er forlængelsen af ​​tynde stængler, færre grene og skrøbelige blade.

typer

Strukturen af ​​gibberelliner er resultatet af foreningen af ​​isoprenoider med fem carbonhydrider, der tilsammen danner et firringsmolekyle. Dens klassificering afhænger af den biologiske aktivitet.

Gibberellinsyre. Kilde: researchgate.net

Gratis formularer

Det svarer til de stoffer, der stammer fra ent-Kauren, hvis grundlæggende struktur er ent-giberelano. De klassificeres som sure diterpenoider afledt af det heterocykliske carbonhydrid ent-Kaureno. To typer af gratis former er kendt.

• Inaktiv: har 20 kulhydrater.
• Aktiv: De har 19 kul, da de har mistet et specifikt kul. Aktiviteten konditioneres til at have 19 carbonatomer og præsentere en hydroxylering i position 3.

Konjugatformer

Det er de gibberelliner, der er forbundet med kulhydrater, så de ikke har biologisk aktivitet.

Fungere

Gibberellins hovedfunktion er induktion af vækst og forlængelse af plantestrukturer. Den fysiologiske mekanisme, der tillader forlængelse, er relateret til ændringer i endogen calciumkoncentration på celleniveau.

Anvendelse af gibberelliner fremmer udviklingen af ​​blomster og blomsterstande af forskellige arter, især i langdagsplanter (PDL). I forbindelse med fytokromer præsenterer de en synergistisk effekt, der stimulerer differentieringen af ​​blomsterstrukturer, såsom kronblade, stamens eller karpeller, under blomstringen.

Blomstrer i citrus. Kilde: pixabay.com

På den anden side forårsager de spiring af frø, der forbliver sovende. De aktiverer faktisk mobiliseringen af ​​reservaterne, hvilket inducerer syntese af amylaser og proteaser i frøene.

Ligeledes foretrækker de udviklingen af ​​frugterne og stimulerer indstillingen eller omdannelsen af ​​blomsterne til frugter. Derudover fremmer de parthenocarpy og bruges til at producere frøfrie frugter.

Handlingstilstand

Gibberellins fremmer celledeling og forlængelse, da kontrollerede applikationer øger antallet og størrelsen af ​​celler. Virkemåden for gibberelliner reguleres af variationen i indholdet af calciumioner i vævene.

Disse fytohormoner aktiveres og genererer fysiologiske og morfologiske responser ved meget lave koncentrationer i plantevæv. På celleniveau er det vigtigt, at alle de involverede elementer er til stede og levedygtige for, at ændringen kan ske.

Gibberellins virkningsmekanisme er blevet undersøgt med henblik på spiring og vækst af embryoet i bygfrø (Hordeum vulgare). Faktisk er gibberellins biokemiske og fysiologiske funktion verificeret med de ændringer, der forekommer i denne proces.

Bygdyrkning. Kilde: pixabay.com

Bygfrø har et lag proteinrige celler under epispermen, kaldet aleuronlaget. I begyndelsen af ​​spiringsprocessen frigiver embryoet gibberelliner, der virker på aleuronlaget, der genererer hydrolytiske enzymer på samme tid.

I denne mekanisme er a-amylasen, der er ansvarlig for nedbrydning af stivelse til sukker, det vigtigste syntetiserede enzym. Undersøgelser har vist, at sukkerarter kun dannes, når aleuronlaget er til stede.

Derfor er a-amylase med oprindelse i aleuronlaget ansvarlig for at omdanne reservestivelse til den stivelsesholdige endosperm. På denne måde bruges de frigjorte sukkerarter og aminosyrer af embryoet i henhold til dets fysiologiske krav.

Det antages, at gibberelliner aktiverer visse gener, der virker på mRNA-molekylerne, der er ansvarlige for syntese af a-amylase. Selvom det endnu ikke er verificeret, at fytohormonen virker på genet, er dets tilstedeværelse afgørende for syntesen af ​​RNA og dannelsen af ​​enzymer.

Gibberellin-biosyntese

Gibberelliner er terpenoidforbindelser afledt af gibbene-ringen sammensat af en tetracyklisk ent-giberelan-struktur. Biosyntesen udføres gennem mevalonsyrevejen, som er den vigtigste metalliske vej i eukaryoter.

Denne vej forekommer i cytosol og endoplasmatisk retikulum i celler fra planter, gær, svampe, bakterier, alger og protosoer. Resultatet er fem-carbonstrukturer kaldet isopentenyl pyrophosphat og dimethylallyl pyrophosphat anvendt til opnåelse af isoprenoider.

Isoprenoider er promotormolekyler af forskellige partikler, såsom coenzymer, vitamin K og blandt dem phytohormoner. På planteniveau slutter den metabolske vej normalt i opnåelse af GA _12- aldehyd.

Når denne forbindelse er opnået, følger hver planteart forskellige processer, indtil forskellige kendte gibberelliner er opnået. Faktisk fungerer hver gibberellin uafhængigt eller interagerer med de andre fytohormoner.

Denne proces forekommer udelukkende i meristematiske væv fra unge blade. Disse stoffer translokeres derefter til resten af ​​planten gennem floemet.

I nogle arter syntetiseres gibberelliner ved rodens spids, og de bliver translokeret til stammen gennem floem. Ligeledes har umodne frø et højt indhold af gibberelliner.

At få naturlige gibberelliner

Fermentering af nitrogenholdige og kulsyreholdige kilder og mineralsalte er den naturlige måde at få kommercielle gibberelliner på. Som kulstofkilde anvendes glukose, saccharose, naturlige mel og fedtstoffer, og mineralsalte af fosfat og magnesium anvendes.

Processen kræver 5 til 7 dage for effektiv gæring. Konstante omrørings- og luftningsbetingelser er påkrævet, idet et gennemsnit opretholdes fra 28 til 32 ° C og pH-niveauer på 3-3,5.

Faktisk udføres gibberellinudvindingsprocessen gennem dissociation af biomassen fra den fermenterede bouillon. I dette tilfælde indeholder den cellefri supernatant de elementer, der anvendes som plantevækstregulatorer.

På laboratorieniveau kan gibberellinpartikler udvindes gennem en proces med væske-væskeekstraktionssøjler. Til denne teknik anvendes ethylacetat som et organisk opløsningsmiddel.

I modsat fald påføres anionbytterharpikser på supernatanten og opnår udfældning af gibberelliner ved gradienteluering. Endelig tørres og krystalliseres partiklerne i overensstemmelse med den etablerede renhedsgrad.

På landbrugsområdet anvendes gibberelliner med en renhedsgrad mellem 50 og 70% blandet med en kommercielt inert ingrediens. Ved mikropropageringsteknikker og in vitro-kulturer anbefales anvendelse af kommercielle produkter med en renhedsgrad på over 90%.

Fysiologiske virkninger

Anvendelse af gibberelliner i små mængder fremmer forskellige fysiologiske handlinger i planter, blandt dem er:

• Induktion af vævsvækst og stilkforlængelse
• Stimulering af spiring
• Fremme af frugtsæt fra blomster
• Regulering af blomstring og frugtudvikling
• Transformation af halvårlige planter til etårige
• Ændring af seksuelt udtryk
• Undertrykkelse af dværg

Plantevækst. Kilde: flickr.com

Den eksogene anvendelse af gibberelliner virker på den ungdommelige tilstand af visse plantestrukturer. Stiklinger eller stiklinger, der bruges til vegetativ multiplikation, begynder let rodfæstningsprocessen, når dens ungdommelige karakter manifesteres.

Tværtimod, hvis plantestrukturer manifesterer deres voksne karakter, er dannelsen af ​​rødder nul. Anvendelse af gibberelliner gør det muligt for planten at passere fra sin ung til voksen tilstand, eller omvendt.

Denne mekanisme er vigtig, når du vil begynde at blomstre i afgrøder, der ikke har afsluttet deres ungfase. Eksperimenter med træagtige arter, såsom cypresser, fyrretræer eller den almindelige barlind, har formået at reducere produktionscyklusserne betydeligt.

Kommercielle applikationer

Kravene til dagslys eller kolde forhold i nogle arter kan opfyldes ved specifikke anvendelser af gibberelliner. Derudover kan gibberelliner stimulere dannelsen af ​​blomsterstrukturer og til sidst bestemme plantens seksuelle egenskaber.

I frugtprocessen fremmer gibberelliner vækst og udvikling af frugter. Ligeledes forsinker de frugtens senescen, forhindrer deres forringelse i træet eller giver en bestemt periode med brugstid, når den er høstet.

Når det ønskes at opnå frøfrie frugter (Parthenocarpy), inducerer specifikke anvendelser af gibberelliner dette fænomen. Et praktisk eksempel er produktion af frøfrie druer, der er mere efterspurgt på kommercielt niveau end arter med frø.

Frøfrie druefrugter. Kilde: moyca.org

I denne sammenhæng tillader anvendelser af gibberelliner i sovende frø aktivering af fysiologiske processer og fremgår af denne tilstand. Faktisk aktiverer en passende dosis hydrolytiske enzymer, der nedbryder stivelse til sukker, hvilket favoriserer udviklingen af ​​embryoet.

På det bioteknologiske niveau anvendes gibberelliner til at regenerere væv i in vitro-kulturer af patogenfrie eksplanter. Ligeledes stimulerer anvendelser af gibberelliner i moderplanter deres vækst, hvilket letter ekstraktionen af ​​sunde apices på laboratorieniveau.

På kommercielt niveau giver anvendelser af gibberelliner til dyrkning af sukkerrør (Saccharum officinarum) mulighed for at øge sukkerproduktionen. I denne henseende inducerer disse fytohormoner forlængelsen af ​​internoderne, hvor saccharose produceres og opbevares, således jo større størrelsen er, jo større er akkumuleringen af ​​sukker.

Referencer

1. Anvendelse af vegetabilske hormoner (2016) Gartnerier. Gendannes på: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín og Talón Manuel (2008) Fundamentals of Plant Physiology. Mc Graw Hill, 2. udgave. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Plantefysiologi. Emne X. Gibberellins. Polytechnic University of Cartagena. 7 pp.
4. Delgado Arrieta G. og Domenech López F. (2016) Giberelinas. Tekniske videnskaber. Kapitel 4.27, 4 s.
5. Phytoregulators (2003) Polytechnic University of Valencia. Gendannes på: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Regulatorer for plantevækst i landbrug. University of California, Davis. Redaktionelle trillaer. ISBN: 9682404312.