GIBBERELLINY: TYPY, FUNKCE, ZPŮSOB ÚČINKU, BIOSYNTÉZA - BIOLOGIE - 2025

Tyto Gibereliny jsou rostlinné hormony nebo fytohormony zapojené do různých procesech růstu a rozvoje vyšších rostlin. Ve skutečnosti stimulují růst a prodloužení stonku, vývoj plodů a klíčení semen.

Jeho objev byl učiněn v polovině 30. let japonskými vědci studujícími abnormální růst rostlin rýže. Název gibberellin pochází z houby Gibberrella funjikuroi, organismu, ze kterého byl původně extrahován, původce choroby "Bakanae".

Prodloužení stonku podporované aplikací gibberellinů. Zdroj: flickr.com

Přestože bylo identifikováno více než 112 gibberellinů, jen velmi málo vykazuje fyziologickou aktivitu. Pouze giberelinu ₃ nebo kyselina giberelová, a gibereliny ₁, A ₄ a A ₇ jsou komerční důležitost.

Tyto fytohormony podporují překvapivé změny ve velikosti rostlin, kromě vyvolání buněčného dělení na listy a stonky. Viditelným účinkem exogenní aplikace je prodloužení tenkých stonků, méně větví a křehkých listů.

Typy

Struktura gibberellinů je výsledkem spojení pěti uhlíkových isoprenoidů, které společně tvoří molekulu se čtyřmi kruhy. Jeho klasifikace závisí na biologické aktivitě.

Kyselina gibberellová. Zdroj: researchgate.net

Formuláře zdarma

Odpovídá látkám odvozeným od ent-Kauren, jehož základní strukturou je ent-giberelano. Jsou klasifikovány jako kyselé diterpenoidy odvozené od heterocyklického uhlovodíku ent-Kaureno. Jsou známy dva typy volných forem.

• Neaktivní: má 20 uhlíků.
• Aktivní: mají 19 uhlíků, protože ztratili specifický uhlík. Aktivita je podmíněna tím, že má 19 atomů uhlíku a představuje hydroxylaci v poloze 3.

Konjugované formy

Jsou to gibberelliny, které jsou spojeny s uhlohydráty, takže nemají biologickou aktivitu.

Funkce

Hlavní funkcí gibberellinů je indukce růstu a prodloužení rostlinných struktur. Fyziologický mechanismus, který umožňuje prodloužení, souvisí se změnami endogenní koncentrace vápníku na buněčné úrovni.

Aplikace gibberellinů podporuje rozvoj kvetení a květenství různých druhů, zejména u dlouhých rostlin (PDL). Ve spojení s fytochromy mají synergický účinek a stimulují diferenciaci květinových struktur, jako jsou okvětní lístky, tyčinky nebo karpely, během květu.

Kvetoucí v citrusech. Zdroj: pixabay.com

Na druhé straně způsobují klíčivost semen, která zůstávají nečinná. Ve skutečnosti aktivují mobilizaci rezerv, indukují syntézu amyláz a proteáz v semenech.

Rovněž upřednostňují vývoj plodů, stimulují nastavení nebo přeměnu květin na ovoce. Kromě toho podporují parthenocarpy a používají se k produkci bezsemenného ovoce.

Akční režim

Gibberelliny podporují buněčné dělení a prodloužení, protože řízené aplikace zvyšují počet a velikost buněk. Způsob účinku gibberellinů je regulován změnou obsahu iontů vápníku v tkáních.

Tyto fytohormony jsou aktivovány a generují fyziologické a morfologické reakce při velmi nízkých koncentracích v rostlinných tkáních. Na buněčné úrovni je nezbytné, aby všechny zúčastněné prvky byly přítomné a životaschopné, aby ke změně došlo.

Mechanismus účinku gibberellinů byl studován na procesu klíčení a růstu embrya v semenech ječmene (Hordeum vulgare). Biochemická a fyziologická funkce gibberellinů byla ve skutečnosti ověřena na změnách, ke kterým dochází v tomto procesu.

Pěstování ječmene. Zdroj: pixabay.com

Semena ječmene mají pod epispermem vrstvu buněk bohatých na proteiny, nazývanou aleuronová vrstva. Na začátku procesu klíčení uvolňuje embryo gibberelliny, které působí na vrstvu aleuronu, která současně vytváří hydrolytické enzymy.

V tomto mechanismu je a-amyláza, která je zodpovědná za štěpení škrobu na cukry, hlavním syntetizovaným enzymem. Studie ukázaly, že cukry vznikají pouze tehdy, je-li přítomna aleuronová vrstva.

Proto je a-amyláza pocházející z vrstvy aleuronu zodpovědná za přeměnu rezervního škrobu na škrobový endosperm. Takto uvolněné cukry a aminokyseliny jsou embryem používány podle fyziologických požadavků.

Předpokládá se, že gibberelliny aktivují určité geny, které působí na molekuly mRNA odpovědné za syntézu a-amylázy. I když dosud nebylo ověřeno, že fytohormon působí na gen, jeho přítomnost je nezbytná pro syntézu RNA a tvorbu enzymů.

Biosyntéza gibberellinu

Gibberelliny jsou terpenoidní sloučeniny odvozené od gibenového kruhu složené z tetracyklické ent-giberelaneové struktury. Biosyntéza je prováděna cestou mevalonové kyseliny, která je hlavní kovovou cestou v eukaryotech.

Tato cesta se vyskytuje v cytosolovém a endoplazmatickém retikulu buněk rostlin, kvasinek, hub, bakterií, řas a prvoků. Výsledkem je pět uhlíkových struktur nazývaných isopentenylpyrofosfát a dimethylallylpyrofosfát používaný k získání isoprenoidů.

Isoprenoidy jsou promotorové molekuly různých částic, jako jsou koenzymy, vitamín K a mezi nimi fytohormony. Na úrovni rostlin, normálně metabolických koncích dráhy při získávání GA ₁₂ -aldehyd.

Získá-li se tato sloučenina, každý rostlinný druh se řídí různými procesy, aby se dosáhlo rozmanitosti známých gibberellinů. Ve skutečnosti každý gibberellin působí nezávisle nebo interaguje s ostatními fytohormony.

K tomuto procesu dochází výhradně v meristematických tkáních mladých listů. Tyto látky jsou pak přemístěny do zbytku rostliny skrze femem.

U některých druhů jsou gibberelliny syntetizovány na kořenovém vrcholu, přičemž jsou přemístěny do kmene skrze femem. Podobně nezralá semena mají vysoký obsah gibberellinů.

Získání přírodních gibberellinů

Kvašení dusíkatých a sycených zdrojů a minerálních solí je přirozený způsob, jak získat komerční gibberelliny. Jako zdroj uhlíku se používá glukóza, sacharóza, přírodní mouka a tuky a minerální soli fosfátů a hořčíku.

Tento proces vyžaduje 5 až 7 dní pro účinnou fermentaci. Jsou vyžadovány podmínky stálého míchání a provzdušňování, přičemž se udržuje průměrně 28 ° až 32 ° C a hodnoty pH 3-3,5.

Proces regenerace gibberellinu se skutečně provádí disociací biomasy z fermentovaného bujónu. V tomto případě obsahuje supernatant bez buněk prvky použité jako regulátory růstu rostlin.

Na laboratorní úrovni mohou být částice gibberellinu získávány procesem extrakčních kolon kapalina-kapalina. Pro tuto techniku ​​se jako organické rozpouštědlo používá ethylacetát.

Pokud to není možné, na supernatant se aplikují aniontoměničové pryskyřice, čímž se dosáhne srážení gibberellinů gradientovou elucí. Nakonec se částice suší a krystalizují podle stanoveného stupně čistoty.

V zemědělské oblasti se gibberelliny používají se stupněm čistoty mezi 50 a 70%, smíchané s komerčně inertní složkou. U mikropropagačních technik a in vitro kultur se doporučuje použití komerčních produktů se stupněm čistoty vyšším než 90%.

Fyziologické účinky

Aplikace gibberellinů v malém množství podporuje různé fyziologické účinky v rostlinách, mezi něž patří:

• Indukce růstu tkáně a prodloužení stonku
• Stimulace klíčení
• Propagace ovoce z květin
• Regulace kvetení a vývoje ovoce
• Transformace dvouletých rostlin na letničky
• Změna sexuálního projevu
• Potlačení dwarfismu

Růst rostlin. Zdroj: flickr.com

Exogenní aplikace gibberellinů působí na mladistvý stav určitých rostlinných struktur. Řízky nebo řízky používané pro vegetativní množení snadno zahajují proces zakořenění, když se projeví jeho mladistvý charakter.

Naopak, pokud struktury rostlin projevují svůj dospělý charakter, je tvorba kořenů nulová. Aplikace gibberellinů umožňuje rostlině přecházet z juvenilní do dospělosti nebo naopak.

Tento mechanismus je nezbytný, pokud chcete začít květovat u plodin, které nedokončily mladistvou fázi. Pokusy s dřevinami, jako jsou cypřiši, borovice nebo obyčejný tis, dokázaly výrazně snížit produkční cykly.

Komerční aplikace

Požadavky na denní světlo nebo chladné podmínky u některých druhů mohou být splněny specifickými aplikacemi gibberellinů. Kromě toho mohou gibberelliny stimulovat tvorbu květinových struktur a nakonec určit sexuální atributy rostliny.

V plodnicím gibberelliny podporují růst a vývoj plodů. Stejně tak zpožďují stárnutí plodů, brání jejich poškození ve stromu nebo poskytují po sklizni určitou dobu užitečného života.

Pokud je žádoucí získat bezsemenné ovoce (Parthenocarpy), vyvolávají tento jev specifické aplikace gibberellinů. Praktickým příkladem je produkce bezsemenných hroznů, které jsou na komerční úrovni více žádané než druhy se semeny.

Hroznové ovoce bez semen. Zdroj: moyca.org

V této souvislosti umožňují aplikace gibberellinů ve spících semenech aktivaci fyziologických procesů a vycházejí z tohoto stavu. Přiměřená dávka ve skutečnosti aktivuje hydrolytické enzymy, které štěpí škrob na cukr, což podporuje vývoj embrya.

Na biotechnologické úrovni se gibberelliny používají k regeneraci tkání v kulturách in vitro kultur bez patogenů. Podobně aplikace gibberellinů v matečných rostlinách stimulují jejich růst, což usnadňuje extrakci zdravých vrcholů na laboratorní úrovni.

Na komerční úrovni umožňují aplikace gibberellinů při pěstování cukrové třtiny (Saccharum officinarum) zvýšit produkci cukru. V tomto ohledu tyto fytohormony indukují prodlužování internod, kde se vyrábí a uchovává sacharóza, takže čím větší je velikost, tím větší je hromadění cukru.

Reference

1. Aplikace rostlinných hormonů (2016) Zahradnictví. Obnoveno v: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín a Talón Manuel (2008) Základy fyziologie rostlin. Mc Graw Hill, 2. vydání. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fyziologie rostlin. Téma X. Gibberelliny. Polytechnická univerzita v Cartageně. 7 str.
4. Delgado Arrieta G. a Domenech López F. (2016) Giberelinas. Technické vědy. Kapitola 4.27, 4 s.
5. Phytoregulators (2003) Polytechnic University of Valencia. Obnoveno na: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Regulátoři růstu rostlin v zemědělství. University of California, Davis. Editorial Trillas. ISBN: 9682404312.