Gibberelinski tipi, funkcija, način delovanja, biosinteza, aplikacija



The gibereline to so rastlinski hormoni ali fitohormoni, ki posegajo v različne procese rasti in razvoja višjih rastlin. Dejansko spodbujajo rast in raztezek stebla, razvoj plodov in kalitev semen.

Njegovo odkritje so naredili japonski raziskovalci sredi tridesetih let, ki so preučevali nenormalno rast rastlin riža. Ime giberelin prihaja iz glive Gibberrella funjikuroi, organizma, iz katerega je bil prvotno izločen, povzročitelj bolezni "Bakanae".

Čeprav je bilo ugotovljenih več kot 112 giberelinov, se zelo malo pojavlja fiziološka aktivnost. Samo giberelin A3 ali giberelinske kisline in gibereline A1, A4 in A7 imajo komercialni pomen.

Ti fitohormoni spodbujajo presenetljive spremembe v velikosti rastlin, poleg tega, da povzročajo delitev celic v liste in stebla. Viden učinek njegove eksogene aplikacije je podaljšanje tankih stebel, manj vej in krhkih listov.

Indeks

  • 1 Vrste
    • 1.1 Proste oblike
    • 1.2 Konjugirane oblike
  • 2 Funkcija
  • 3 Način delovanja
  • 4 Biosinteza giberelinov
  • 5 Pridobivanje naravnih giberelinov
  • 6 Fiziološki učinki
  • 7 Komercialne aplikacije
  • 8 Reference

Vrste

Struktura giberelinov je rezultat združitve petih ogljikovih izoprenoidov, ki skupaj tvorijo molekulo s štirimi obroči. Njena razvrstitev je odvisna od biološke aktivnosti.

Proste oblike

Ustreza tistim snovem, ki izvirajo iz ent-Kaureno, katerih temeljna struktura je ent-giberelano. Razvrščeni so kot kislinski diterpenoidi iz ent-Kaurene heterocikličnega ogljikovodika. Znani sta dve vrsti prostih oblik.

  • Neaktivno: predstavlja 20 ogljikov.
  • Aktivno: Predstavljajo 19 ogljikov, saj so izgubili določen ogljik. Aktivnost je pogojena, da ima 19 ogljikov in predstavlja hidroksilacijo v položaju 3.

Konjugirane oblike

To so gibereline, ki so povezane z ogljikovimi hidrati, zato nimajo biološke aktivnosti.

Funkcija

Glavna funkcija giberelinov je indukcija rasti in podaljšanja rastlinskih struktur. Fiziološki mehanizem, ki omogoča raztezek, je povezan s spremembami koncentracije endogenega kalcija na celičnem nivoju.

Uporaba giberelinov spodbuja razvoj cvetenja in socvetja različnih vrst, zlasti pri dolgih dnevnih rastlinah (PDL). Povezani s fitokromi imajo sinergistični učinek, kar spodbuja diferenciacijo cvetnih struktur, kot so cvetni listi, prašniki ali kepice, med cvetenjem..

Po drugi strani povzročajo kalitev semen, ki ostanejo mirujoča. Dejansko aktivirajo mobilizacijo zalog, kar povzroča sintezo amilaz in proteaz v semenih.

Prav tako dajejo prednost razvoju plodov, ki spodbujajo sesekanje ali preoblikovanje cvetov v plodove. Poleg tega spodbujajo partenokarpijo in se uporabljajo za proizvodnjo sadja brez semen.

Način delovanja

Giberelini spodbujajo delitev in podaljšanje celic, saj nadzorovane aplikacije povečujejo število in velikost celic. Način delovanja giberelinov je reguliran s spremembo vsebnosti kalcijevih ionov v tkivih.

Ti fitohormoni se aktivirajo in ustvarjajo fiziološke in morfološke odzive pri zelo nizkih koncentracijah v rastlinskih tkivih. Na celični ravni je bistveno, da so vsi vključeni elementi prisotni in sposobni preživetja, da pride do spremembe..

Preučevali smo mehanizem delovanja giberelinov na proces kalitve in rasti zarodka v ječmenih semenih (Hordeum vulgare). Pravzaprav je biokemijska in fiziološka funkcija giberelinov preverjena na spremembah, ki se pojavljajo v tem procesu.

Ječmenova semena imajo pod epizermom plast beljakovinsko bogatih celic, imenovanih aleuronska plast. Na začetku procesa kalitve zarodek sprosti gibereline, ki delujejo na aleuronsko plast, ki generira oba hidrolizna encima..

V tem mehanizmu je α-amilaza, ki je odgovorna za odvijanje škroba v sladkorje, glavni sintetiziran encim. Študije so pokazale, da se sladkorji tvorijo šele, ko je prisotna aleurona.

Zato je α-amilaza, ki izvira iz alevronske plasti, odgovorna za pretvorbo rezervnega škroba v amylaceous endosperm. Na ta način zarodek sprosti sladkorje in aminokisline v skladu z njihovimi fiziološkimi zahtevami.

Domneva se, da gibereline aktivirajo določene gene, ki delujejo na molekule mRNA, ki so odgovorne za sintezo a-amilaze. Čeprav še ni preverjeno, da fitohormon deluje na gen, je njegova prisotnost bistvena za sintezo RNA in tvorbo encimov..

Biosinteza giberelinov

Giberelini so terpenoidne spojine, ki izvirajo iz gibano obroča, sestavljenega iz tetraciklične strukture ent-giberelane. Biosinteza poteka po poti mevalonske kisline, ki je glavna kovinska pot evkariontov.

Ta način poteka v citosolu in v endoplazmatskem retikulumu rastlinskih celic, kvasovk, gliv, bakterij, alg in protozoov. Rezultat je pet ogljikovih struktur, imenovanih izopentenil pirofosfat in dimetilalil pirofosfat, ki se uporablja za pridobivanje izoprenoidov..

Izoprenoidi so promotorske molekule različnih delcev, kot so koencimi, vitamin K, in med njimi tudi fitohormoni. Na ravni rastlin se presnovna pot običajno konča s pridobitvijo GA12-aldehid.

Vsaka rastlinska vrsta je dobila to spojino in sledi različnim postopkom, dokler ne doseže raznolikosti znanih giberelinov. Pravzaprav vsaka giberelin deluje neodvisno ali v interakciji z drugimi fitohormoni.

Ta proces poteka izključno v meristematskih tkivih mladih listov. Nato se te snovi prenesejo skozi preostalo rastlino skozi floem.

Pri nekaterih vrstah se gibereline sintetizirajo na nivoju koreninskega korena, ki se prenašajo na steblo skozi floem. Tudi nezrela semena imajo visoko vsebnost giberelinov.

Pridobivanje naravnih giberelinov

Fermentacija dušika, gaziranih in mineralnih soli je naraven način za pridobivanje komercialnih giberelinov. Kot ogljikov vir se uporabljajo glukoza, saharoza, naravne moke in maščobe, uporabijo se mineralne soli fosfata in magnezija..

Za učinkovito fermentacijo je potreben postopek od 5 do 7 dni. Potrebni so agitacija in stalni prezračevanje, ki vzdržujejo povprečno 28 ° do 32 ° C in pH vrednosti 3-3,5.

Pravzaprav se postopek predelave giberelinov izvede z disociacijo biomase iz fermentirane brozge. V tem primeru supernatant brez celic vsebuje elemente, ki se uporabljajo kot regulatorji rasti rastlin.

Na laboratorijskem nivoju se lahko delci giberelina izločijo s postopkom ekstrakcijskih kolon za tekočino in tekočino. Za to tehniko se kot organsko topilo uporabi etil acetat.

V svoji napaki se na supernatant nanesejo anionske izmenjevalne smole, ki dosežejo obarjanje giberelinov z gradientno elucijo. Končno se delci posušijo in kristalizirajo glede na ugotovljeno stopnjo čistosti.

Na kmetijskem področju se uporabljajo gibereline s stopnjo čistosti med 50 in 70%, pomešani s komercialno inertno sestavino. V tehniki mikropropagacije in pridelkov in vitro, Priporočljivo je uporabljati komercialne proizvode s stopnjo čistosti nad 90%..

Fiziološki učinki

Uporaba giberelinov v majhnih količinah spodbuja različne fiziološke aktivnosti v rastlinah, med katerimi so:

  • Indukcija rasti tkiva in raztezek stebel
  • Stimulacija kalivosti
  • Spodbujanje postavitve cvetja v sadje
  • Regulacija cvetenja in razvoj sadja
  • Preoblikovanje dvoletnih rastlin v enoletnice
  • Sprememba spolnega izražanja
  • Utišanje pritlikavosti

Eksogena uporaba giberelinov deluje na mladično stanje nekaterih rastlinskih struktur. Potaknjenci ali koščki, ki se uporabljajo za vegetativno razmnoževanje, zlahka sprožijo proces zakoreninjenja, ko se manifestira mladostni značaj.

Nasprotno pa, če rastlinske strukture kažejo svoj odrasli značaj, je tvorba korena nična. Uporaba giberelinov omogoča, da rastlina preide iz mladičevnega stanja v odraslost ali obratno.

Ta mehanizem je bistvenega pomena, če želite začeti cvetenje pri pridelkih, ki še niso končali svoje juvenilne faze. Izkušnje z lesnimi vrstami, kot so cipres, bor ali tisa, so znatno zmanjšale proizvodne cikle.

Komercialne aplikacije

Zahteve glede svetlobnih ur ali hladnih pogojev pri nekaterih vrstah se lahko dopolnijo s posebnimi aplikacijami giberelinov. Poleg tega lahko gibereline stimulirajo tvorbo cvetnih struktur in sčasoma določijo spolne lastnosti rastline.

V procesu pridelka gibberelini spodbujajo rast in razvoj plodov. Podobno zavlačujejo staranje plodov, preprečujejo njihovo propadanje na drevesu ali prispevajo nekaj časa uporabnosti po obiranju..

Kadar želimo pridobiti plodove brez semena (Partenocarpia), specifične aplikacije giberelinov povzročijo ta pojav. Praktičen primer je pridelava grozdja brez semen, ki je na komercialni ravni bolj zahtevno kot vrsta s semeni..

V tem kontekstu uporaba giberelinov v semenih v mirujočem stanju omogoča aktiviranje fizioloških procesov in izločanje iz tega stanja. Pravzaprav ustrezen odmerek aktivira hidrolitične encime, ki razgrajujejo škrob v sladkorju in tako spodbujajo razvoj zarodka.

Na biotehnološkem področju se gibereline uporabljajo za regeneracijo tkiv pri pridelkih in vitro eksplantov brez patogenov. Podobno uporaba giberelinov v matičnih rastlinah stimulira njihovo rast, kar olajša ekstrakcijo zdravih apik na ravni laboratorija..

Na komercialni ravni se uporaba giberelinov pri gojenju sladkornega trsa (Saccharum officinarum) omogočajo povečanje proizvodnje sladkorja. V zvezi s tem ti fitohormoni inducirajo raztezek internodij, kjer se proizvaja in shranjuje saharoza, s čimer se poveča akumulacija sladkorja v velikosti.

Reference

  1. Uporaba rastlinskih hormonov (2016) hortikultur. Obnovljeno v: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín in Talón Manuel (2008) Osnove rastlinske fiziologije. Mc Graw Hill, 2. izdaja. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fiziologija rastlin. Tema X. Giberelini. Politehnična univerza v Cartageni. 7 str.
  4. Delgado Arrieta G. in Domenech López F. (2016) Gibberelin. Tehnične znanosti Poglavje 4.27, 4 str.
  5. Fitoregulatorji (2003) Universitat Politècnica de València. Vzpostavljeno iz: euita.upv.es
  6. Weaver Robert J. (1976) Regulatorji rasti rastlin v kmetijstvu. Kalifornijska univerza, Davis. Uvodnik Trillas. ISBN: 9682404312.