Typy, funkce, způsob účinku, biosyntéza, aplikace



gibbereliny jsou to rostlinné hormony nebo fytohormony, které zasahují do různých procesů růstu a vývoje vyšších rostlin. Ve skutečnosti stimulují růst a prodloužení stonku, vývoj plodů a klíčení semen.

Jeho objev byl proveden v polovině 30. let japonskými výzkumníky, kteří studovali abnormální růst rostlin rýže. Název gibberellin pochází z houby Gibberrella funjikuroi, organismus, ze kterého byl původně extrahován, původce onemocnění "Bakanae".

I když bylo identifikováno více než 112 gibberelinů, jen velmi málo zjevné fyziologické aktivity. Pouze gibberellin A3 nebo kyselina gibberlová a gibbereliny A1, A4 a A7 mají obchodní význam.

Tyto fytohormony podporují překvapivé změny ve velikosti rostlin, kromě indukce buněčného dělení v listech a stoncích. Viditelným efektem jeho exogenní aplikace je prodloužení tenkých stonků, méně větví a křehkých listů.

Index

  • 1 Typy
    • 1.1 Volné formuláře
    • 1.2 Konjugované formy
  • 2 Funkce
  • 3 Způsob akce
  • 4 Biosyntéza gibberelinu
  • 5 Získání přírodních gibberelinů
  • 6 Fyziologické účinky
  • 7 Komerční aplikace
  • 8 Odkazy

Typy

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

Volné formuláře

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

  • Neaktivní: představuje 20 uhlíků.
  • Aktivní: Představují 19 uhlíků, protože ztratili specifický uhlík. Aktivita je podmíněna 19 atomy uhlíku a přítomností hydroxylace v poloze 3.

Konjugované formy

Jsou to gibbereliny, které jsou spojeny se sacharidy, takže nemají biologickou aktivitu.

Funkce

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

Aplikace gibberelinů podporuje rozvoj kvetení a květenství různých druhů, zejména v dlouhých rostlinách (PDL). V souvislosti s fytochromy představují synergický efekt, který stimuluje diferenciaci květinových struktur, jako jsou okvětní lístky, tyčinky nebo karpely, během kvetení..

Na druhé straně způsobují klíčení semen, které zůstávají spící. Ve skutečnosti aktivují mobilizaci zásob, což indukuje syntézu amyláz a proteáz v semenech.

Podobně podporují vývoj plodů, stimulují kulhání nebo přeměnu květů na ovoce. Kromě toho podporují parthenocarpy a používají se k produkci ovoce bez semen.

Způsob působení

Gibberelliny podporují buněčné dělení a prodloužení, protože kontrolované aplikace zvyšují počet a velikost buněk. Způsob působení gibberelinu je regulován změnou obsahu iontů vápníku ve tkáních.

Tyto fytohormony jsou aktivovány a vytvářejí fyziologické a morfologické reakce při velmi nízkých koncentracích v rostlinných tkáních. Na buněčné úrovni je nezbytné, aby všechny přítomné prvky byly přítomné a životaschopné pro změnu..

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

Semena ječmene mají pod epizpermem vrstvu buněk bohatých na bílkoviny, tzv. Vrstvu aleuronu. Na začátku procesu klíčení embryo uvolňuje gibbereliny, které působí na vrstvu aleuronu, která generuje oba hydrolytické enzymy..

V tomto mechanismu je hlavním syntetizovaným enzymem a-amyláza zodpovědná za rozkládání škrobu na cukry. Studie ukázaly, že cukry vznikají pouze tehdy, když je přítomna vrstva aleuronu.

Proto je a-amyláza vznikající ve vrstvě aleuronu zodpovědná za transformaci rezervního škrobu na amylaceózní endosperm. Tímto způsobem embrya uvolňují cukry a aminokyseliny podle jejich fyziologických požadavků.

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

Biosyntéza gibberelinů

Gibberelliny jsou terpenoidní sloučeniny odvozené od gibanového kruhu složeného z tetracyklické struktury ent-giberelanu. Biosyntéza se provádí cestou mevalonové kyseliny, která je hlavní kovovou cestou eukaryot.

Tato cesta se vyskytuje v cytosolu a v endoplazmatickém retikulu rostlinných buněk, kvasinek, hub, bakterií, řas a prvoků. Výsledkem jsou pětikarbonové struktury zvané isopentenylpyrofosfát a dimethylallylpyrofosfát, které se používají k získání isoprenoidů..

Isoprenoidy jsou promotorové molekuly různých částic, jako jsou koenzymy, vitamín K a mezi nimi fytohormony. Na úrovni rostlin obvykle metabolická cesta končí získáním GA12-aldehyd.

Získané této sloučeniny, každý druh rostliny následuje různé procesy až do dosažení různých známých gibberelinů. Ve skutečnosti každý gibelellin působí nezávisle nebo interaguje s ostatními fytohormony.

Tento proces probíhá výhradně v meristematických tkáních mladých listů. Pak jsou tyto látky přemístěny do zbytku rostliny skrze floem.

V některých druzích jsou gibbereliny syntetizovány na úrovni vrcholu kořene, přičemž jsou přemístěny na stonek skrze floem. Stejně tak nezralá semena mají vysoký obsah gibberelinu.

Získání přírodních gibberelinů

Fermentace dusíkatých, sycených a minerálních solí je přirozeným způsobem, jak získat komerční gibbereliny. Jako sycený zdroj se používá glukóza, sacharóza, přírodní mouky a tuky a minerální soli fosforečnanu a hořčíku..

Proces vyžaduje 5 až 7 dnů pro účinnou fermentaci. Jsou požadovány podmínky míchání a konstantního provzdušňování, přičemž se udržuje průměrně 28 ° až 32 ° C a hodnoty pH 3-3,5.

Ve skutečnosti se proces regenerace gibberelinů provádí disociací biomasy z fermentované půdy. V tomto případě supernatant bez buněk obsahuje prvky používané jako regulátory růstu rostlin.

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

Ve svém defektu se na supernatant nanesou aniontové výměnné pryskyřice, čímž se dosáhne precipitace gibberelinu pomocí gradientové eluce. Nakonec se částice suší a krystalizují podle stanoveného stupně čistoty.

V zemědělské oblasti se používají gibbereliny se stupněm čistoty mezi 50 a 70%, smíchané s komerčně inertní složkou. V technikách mikropropagace a plodin in vitro, Doporučuje se používat komerční produkty se stupněm čistoty vyšším než 90%..

Fyziologické účinky

Aplikace gibberelinů v malých množstvích podporuje různé fyziologické účinky v rostlinách, mezi něž patří:

  • Indukce růstu tkáně a prodloužení stonků
  • Stimulace klíčení
  • Propagace nastavení květin na ovoce
  • Regulace kvetení a vývoje ovoce
  • Transformace dvouletých rostlin na ročníky
  • Změna sexuálního projevu
  • Potlačení trpaslíků

Exogenní aplikace gibberelinu působí na stav mladistvých určitých rostlinných struktur. Řezy nebo sázky používané pro vegetativní množení, snadno iniciovat proces zakořenění, když se projeví jeho mladistvý charakter.

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

Tento mechanismus je nezbytný, pokud chcete začít kvést v plodinách, které nedokončily svou mladistvou fázi. Zkušenosti s dřevinami, jako je cypřiš, borovice nebo tis obyčejný, značně snížily výrobní cykly.

Komerční aplikace

Požadavky na světelné hodiny nebo chladné podmínky u některých druhů mohou být doplněny specifickými aplikacemi gibberelinů. Kromě toho mohou gibbereliny stimulovat tvorbu květinových struktur a nakonec určit sexuální vlastnosti rostliny.

V procesu plodění podporují gibbereliny růst a vývoj plodů. Stejně tak zpožďují senescenci plodů, zabraňují jejich poškození ve stromě nebo přispívají nějakou dobou životnosti po sklizni..

Když je žádoucí získat ovoce bez semen (Partenocarpia), specifické aplikace gibberelinu vyvolávají tento jev. Praktickým příkladem je produkce hroznů bez semen, které jsou na komerční úrovni více žádané než druhy se semeny..

V této souvislosti aplikace gibberelinů v semenech ve spícím stavu umožňuje aktivovat fyziologické procesy a dostat se z tohoto stavu. Ve skutečnosti, odpovídající dávka aktivuje hydrolytické enzymy, které degradují škrob v cukru, což podporuje vývoj embrya..

V biotechnologické oblasti se gibbereliny používají k regeneraci tkání v plodinách in vitro explantátů bez patogenů. Podobně aplikace gibberelinů v mateřských rostlinách stimuluje jejich růst, což usnadňuje extrakci zdravých jablek na laboratorní úrovni..

Na komerční úrovni je použití gibberelinu při pěstování cukrové třtiny (Saccharum officinarum) umožňují zvýšit produkci cukru. V tomto ohledu tyto fytohormony indukují prodloužení vnitřností, kde se vyrábí a skladuje sacharóza, čímž se zvyšuje větší akumulace cukru.

Odkazy

  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. Gibberellins. Polytechnická univerzita Cartagena. 7 pp.
  4. Delgado Arrieta G. a Domenech López F. (2016) Gibberelin. Technické vědy Kapitola 4.27, 4 pp.
  5. Phytoregulators (2003) Universitat Politècnica de València. Zdroj: euita.upv.es
  6. Tkadlec Robert J. (1976) Regulátoři růstu rostlin v zemědělství. Univerzita Kalifornie, Davis. Redakční Trillas. ISBN: 9682404312.