Typy gibberelínov, funkcia, spôsob účinku, biosyntéza, aplikácia



giberelinas sú to rastlinné hormóny alebo fytohormóny, ktoré zasahujú do rôznych procesov rastu a vývoja vyšších rastlín. V skutočnosti stimulujú rast a predĺženie stonky, vývoj plodov a klíčenie semien.

Jeho objav bol vykonaný v polovici 30. rokov japonskými výskumníkmi, ktorí študovali abnormálny rast rastlín ryže. Názov gibberellin pochádza z huby Gibberrella funjikuroi, organizmus, z ktorého bol pôvodne extrahovaný, pôvodca ochorenia "Bakanae".

Hoci bolo identifikovaných viac ako 112 gibberelínov, len veľmi málo prejavilo fyziologickú aktivitu. Iba gibberelín A3 alebo kyselina giberelínová a gibberelíny A1, 4 a A7 majú obchodný význam.

Tieto fytohormóny podporujú prekvapivé zmeny vo veľkosti rastlín, okrem indukcie delenia buniek v listoch a stonkách. Viditeľným účinkom jeho exogénnej aplikácie je predĺženie tenkých stoniek, menej konárov a krehkých listov.

index

  • 1 Typy
    • 1.1 Voľné formuláre
    • 1.2 Konjugované formy
  • 2 Funkcia
  • 3 Spôsob činnosti
  • 4 Biosyntéza gibberelínov
  • 5 Získanie prírodných gibberelínov
  • 6 Fyziologické účinky
  • 7 Komerčné aplikácie
  • 8 Referencie

typ

Štruktúra gibberelínov je výsledkom spojenia piatich izoprenoidov uhlíka, ktoré spolu tvoria molekulu so štyrmi kruhmi. Jeho klasifikácia závisí od biologickej aktivity.

Voľné formuláre

Zodpovedá látkam odvodeným z ent-Kaureno, ktorého základná štruktúra je ent-giberelano. Sú klasifikované ako diterpenoidy kyseliny z heterocyklického uhľovodíka ent-Kaurén. Sú známe dva typy voľných foriem.

  • neaktívne: predstavuje 20 uhlíkov.
  • aktívny: Predstavujú 19 uhlíkov, pretože stratili špecifický uhlík. Aktivita je podmienená tým, že má 19 uhlíkov a predstavuje hydroxyláciu v polohe 3.

Konjugované formy

Sú to gibberelíny, ktoré sú spojené s sacharidmi, takže nemajú biologickú aktivitu.

funkcie

Hlavnou funkciou gibberelínov je indukcia rastu a predĺženie štruktúr rastlín. Fyziologický mechanizmus, ktorý umožňuje predĺženie, súvisí so zmenami koncentrácie endogénneho vápnika na bunkovej úrovni.

Aplikácia gibberelínov podporuje rozvoj kvitnutia a kvetenstvo rôznych druhov, najmä v dlhých rastlinách (PDL). Súvisiace s fytochrómami predstavujú synergický efekt, ktorý stimuluje diferenciáciu kvetinových štruktúr, ako sú okvetné lístky, tyčinky alebo karpely, počas kvitnutia..

Na druhej strane spôsobujú klíčenie semien, ktoré zostávajú spiace. V skutočnosti aktivujú mobilizáciu rezerv, indukujú syntézu amyláz a proteáz v semenách.

Podobne podporujú rozvoj ovocia, stimulujúc zrazenie alebo premenu kvetov na ovocie. Okrem toho podporujú parthenocarpy a používajú sa na produkciu ovocia bez semien.

Spôsob pôsobenia

Gibberellíny podporujú bunkové delenie a predĺženie, pretože kontrolované aplikácie zvyšujú počet a veľkosť buniek. Spôsob účinku gibberelínov je regulovaný zmenou obsahu iónov vápnika v tkanivách.

Tieto fytohormóny sú aktivované a vytvárajú fyziologické a morfologické reakcie pri veľmi nízkych koncentráciách v rastlinných tkanivách. Na bunkovej úrovni je nevyhnutné, aby všetky prítomné elementy boli prítomné a životaschopné pre zmenu..

Mechanizmus účinku gibberelínov bol študovaný na procese klíčenia a rastu embrya v semenách jačmeňa (Hordeum vulgare). Biochemická a fyziologická funkcia gibberelínov bola overená na zmenách, ktoré sa v tomto procese vyskytujú.

Semená jačmeňa majú pod epizpermom vrstvu buniek bohatých na bielkoviny, nazývanú aleurónová vrstva. Na začiatku procesu klíčenia embryo uvoľňuje gibberelíny, ktoré pôsobia na aleurónovú vrstvu, ktorá vytvára obidva hydrolytické enzýmy..

Hlavným enzýmom syntetizovaným v tomto mechanizme je a-amyláza zodpovedná za rozvinutie škrobu na cukry. Štúdie ukázali, že cukry vznikajú len vtedy, keď je prítomná aleurónová vrstva.

Preto a-amyláza pochádzajúca z vrstvy aleurónu je zodpovedná za transformáciu rezervného škrobu na amylázový endosperm. Týmto spôsobom embryá uvoľňujú cukry a aminokyseliny podľa ich fyziologických požiadaviek.

Predpokladá sa, že giberelíny aktivujú určité gény, ktoré pôsobia na molekuly mRNA zodpovedné za syntézu a-amylázy. Hoci ešte nebolo overené, že fytohormón pôsobí na gén, jeho prítomnosť je nevyhnutná pre syntézu RNA a tvorbu enzýmov..

Biosyntéza gibberelínov

Gibberellíny sú terpenoidné zlúčeniny odvodené z gibano kruhu zloženého z ent-giberelanovej tetracyklickej štruktúry. Biosyntéza sa vykonáva cestou mevalonovej kyseliny, ktorá je hlavnou kovovou cestou eukaryotov.

Táto cesta sa vyskytuje v cytozole a v endoplazmatickom retikule rastlinných buniek, kvasiniek, húb, baktérií, rias a prvokov. Výsledkom sú päť-uhlíkové štruktúry nazývané izopentenylpyrofosfát a dimetylallylpyrofosfát, ktoré sa používajú na získanie izoprenoidov..

Izoprenoidy sú promótorové molekuly rôznych častíc, ako sú koenzýmy, vitamín K a medzi nimi aj fytohormóny. Na úrovni rastlín metabolická dráha zvyčajne končí získaním GA12-aldehyd.

Získaná táto zlúčenina, každý rastlinný druh sleduje rôzne procesy až do dosiahnutia rôznych známych gibberelínov. V skutočnosti každý gibelellín pôsobí nezávisle alebo interaguje s ostatnými fytohormónmi.

Tento proces prebieha výlučne v meristematických tkanivách mladých listov. Potom sú tieto látky premiestnené do zvyšku rastliny cez floém.

V niektorých druhoch sa gibberelíny syntetizujú na úrovni vrcholu koreňa, pričom sa premiestňujú na kmeň cez floém. Podobne, nezrelé semená majú vysoký obsah gibberelínov.

Získanie prírodných gibberelínov

Fermentácia dusíkatých, sýtených a minerálnych solí je prirodzeným spôsobom získania komerčných gibberelínov. Ako zdroj sýtený oxidom uhličitým sa používa glukóza, sacharóza, prírodné múky a tuky a minerálne soli fosforečnanu a horčíka..

Proces vyžaduje 5 až 7 dní na účinnú fermentáciu. Sú potrebné podmienky miešania a konštantného prevzdušňovania, pričom sa udržiava priemerne 28 ° až 32 ° C a hodnoty pH 3-3,5.

V skutočnosti sa proces regenerácie gibberelínov uskutočňuje disociáciou biomasy z fermentovanej pôdy. V tomto prípade supernatant bez buniek obsahuje prvky používané ako regulátory rastu rastlín.

Na laboratórnej úrovni sa môžu gibberelínové častice získať procesom extrakčných kolón kvapalina-kvapalina. Pre túto techniku ​​sa ako organické rozpúšťadlo použije etylacetát.

Vo svojom defekte sa na supernatant aplikujú aniónové výmenné živice, čím sa dosiahne precipitácia gibberelínov pomocou gradientovej elúcie. Nakoniec sa častice sušia a kryštalizujú podľa stanoveného stupňa čistoty.

V poľnohospodárskej oblasti sa používajú gibberelíny so stupňom čistoty medzi 50 a 70%, zmiešané s komerčne inertnou zložkou. V technikách mikropropagácie a plodín in vitro, Odporúča sa používať komerčné produkty so stupňom čistoty vyšším ako 90%..

Fyziologické účinky

Aplikácia gibberelínov v malých množstvách podporuje rôzne fyziologické účinky v rastlinách, medzi ktorými sú:

  • Indukcia rastu tkaniva a predĺženie stoniek
  • Stimulácia klíčenia
  • Podpora nastavenia kvetov na ovocie
  • Regulácia kvitnutia a vývoja ovocia
  • Transformácia dvojročných rastlín na ročné obdobia
  • Zmena sexuálneho prejavu
  • Potlačenie trpaslíka

Exogénna aplikácia gibberelínov pôsobí na juvenilný stav určitých štruktúr rastlín. Rezy alebo kolíky používané na vegetatívne rozmnožovanie, ľahko inicializujú proces zakorenenia, keď sa prejaví jeho mladistvý charakter.

Naopak, ak rastlinné štruktúry prejavujú svoj dospelý charakter, tvorba koreňov je nulová. Aplikácia gibberelínov umožňuje rastlinám prejsť z juvenilného stavu do dospelosti alebo naopak.

Tento mechanizmus je nevyhnutný, ak chcete začať kvitnúť v plodinách, ktoré nedokončili svoju mladistvú fázu. Skúsenosti s drevinami, ako je cyprus, borovica alebo obyčajný tis, značne znížili výrobné cykly.

Komerčné aplikácie

Požiadavky na svetelné hodiny alebo chladné podmienky u niektorých druhov môžu byť doplnené špecifickými aplikáciami gibberelínov. Okrem toho, gibberelíny môžu stimulovať tvorbu kvetinových štruktúr a nakoniec určiť sexuálne atribúty rastliny.

V procese plodenia podporujú gibberelíny rast a vývoj plodov. Podobne spomaľujú starnutie plodov, zabraňujú ich poškodeniu v strome alebo prispievajú k určitému času užitočnosti po zbere..

Ak je žiaduce získať plody bez semien (Partenocarpia), špecifické aplikácie gibberelínov indukujú tento jav. Praktickým príkladom je produkcia hrozna bez jadier, ktoré sú na komerčnej úrovni viac žiadané ako druhy so semenami..

V tomto kontexte aplikácie gibberelínov v semenách v spiacom stave umožňujú aktivovať fyziologické procesy a dostať sa z tohto stavu. Primeraná dávka v skutočnosti aktivuje hydrolytické enzýmy, ktoré degradujú škrob v cukre, čo podporuje vývoj embrya..

V biotechnologickej oblasti sa gibberelíny používajú na regeneráciu tkanív v plodinách in vitro explantátov bez patogénov. Podobne aplikácie gibberelínov v materských rastlinách stimulujú ich rast, čo uľahčuje extrakciu zdravých hrčiek na laboratórnej úrovni..

Na komerčnej úrovni je použitie gibberelínov pri pestovaní cukrovej trstiny (\ tSaccharum officinarum) umožňujú zvýšiť produkciu cukru. V tomto ohľade tieto fytohormóny indukujú predĺženie internódií, kde sa vyrába a skladuje sacharóza, čím sa dosahuje väčšia akumulácia cukru väčšej veľkosti..

referencie

  1. Aplikácia rastlinných hormónov (2016) Záhradníctvo. Obnovené v: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín a Talón Manuel (2008) Základy fyziológie rastlín. Mc Graw Hill, 2. vydanie. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fyziológia rastlín. Téma X. Gibberellins. Polytechnická univerzita v Cartagene. 7 pp.
  4. Delgado Arrieta G. a Domenech López F. (2016) Gibberelin. Technické vedy Kapitola 4.27, 4 s.
  5. Phytoregulators (2003) Universitat Politècnica de València. Zdroj: euita.upv.es
  6. Weaver Robert J. (1976) Regulačné orgány pre rast rastlín v poľnohospodárstve. University of California, Davis. Editorial Trillas. ISBN: 9682404312.