GIBBERELLINS: TYPER, FUNKSJON, VIRKEMÅTE, BIOSYNTESE - BIOLOGI - 2026

De Gibberellins er plantehormoner eller phytohormones som er involvert i ulike prosesser for vekst og utvikling av høyere planter. Faktisk stimulerer de veksten og forlengelsen av stammen, utviklingen av fruktene og spiringen av frø.

Funnet ble gjort på midten av 1930-tallet av japanske forskere som studerte den unormale veksten av risplanter. Navnet gibberellin kommer fra Gibberrella funjikuroi-soppen, en organisme som den opprinnelig ble utvunnet fra, årsaksmiddelet til "Bakanae" -sykdommen.

Forlengelse av stilk fremmet ved anvendelse av Gibberellins. Kilde: flickr.com

Til tross for at mer enn 112 gibberelliner er identifisert, er det svært få som viser fysiologisk aktivitet. Bare gibberellin En ₃ eller gibberellinsyre, og gibberellins A ₁ , A ₄ og A ₇ er av kommersiell betydning.

Disse fytohormonene fremmer overraskende endringer i plantestørrelse, i tillegg til å indusere celledeling i blader og stengler. Den synlige effekten av dens eksogene anvendelse er forlengelsen av tynne stengler, færre grener og skjøre blader.

typer

Strukturen til gibberelliner er resultatet av foreningen av isoprenoider med fem karbon som til sammen danner et firringsmolekyl. Klassifiseringen avhenger av den biologiske aktiviteten.

Gibberellinsyre. Kilde: researchgate.net

Gratis former

Det tilsvarer de stoffene som stammer fra ent-Kauren, hvis grunnleggende struktur er ent-giberelano. De er klassifisert som sure diterpenoider avledet fra det heterocykliske hydrokarbon ent-Kaureno. To typer gratisformer er kjent.

• Inaktiv: har 20 karbonatomer.
• Aktiv: de har 19 karbonatomer, siden de har mistet et spesifikt karbon. Aktiviteten er betinget av å ha 19 karbonatomer og presentere en hydroksylering i posisjon 3.

Konjugerte former

Det er de gibberelliner som er assosiert med karbohydrater, så de har ikke biologisk aktivitet.

Funksjon

Hibyfunksjonen til gibberelliner er induksjon av vekst og forlengelse av plantestrukturer. Den fysiologiske mekanismen som tillater forlengelse er relatert til endringer i endogen kalsiumkonsentrasjon på cellenivå.

Bruken av gibberelliner favoriserer utviklingen av blomstringen og blomsterstanden til forskjellige arter, spesielt i langdagsplanter (PDL). I forbindelse med fytokromer presenterer de en synergistisk effekt, og stimulerer differensieringen av blomsterstrukturer, for eksempel kronblad, stamens eller karpell, under blomstring.

Blomstrer i sitrus. Kilde: pixabay.com

På den annen side forårsaker de spiring av frø som forblir sovende. Faktisk aktiverer de mobiliseringen av reservene, induserer syntese av amylaser og proteaser i frøene.

På samme måte favoriserer de utviklingen av fruktene, og stimulerer til å sette blomster til frukt. I tillegg fremmer de parthenocarpy og brukes til å produsere frøfrie frukter.

Handlingsmodus

Gibberellins fremmer celledeling og forlengelse, siden kontrollerte applikasjoner øker antall og størrelse på celler. Virkemåten til gibberelliner reguleres av variasjonen i innholdet av kalsiumioner i vevene.

Disse fytohormonene aktiveres og genererer fysiologiske og morfologiske responser med svært lave konsentrasjoner i plantevev. På cellenivå er det viktig at alle elementene er til stede og levedyktige for at endringen skal skje.

Gibberellins virkningsmekanisme er studert på spiring og vekstprosess av embryoet i byggfrø (Hordeum vulgare). Faktisk har den biokjemiske og fysiologiske funksjonen til gibberelliner blitt bekreftet på endringene som skjer i denne prosessen.

Byggdyrking. Kilde: pixabay.com

Byggfrø har et lag med proteinrike celler under epispermen, kalt aleuronlaget. I begynnelsen av spiringsprosessen frigjør embryoet gibberelliner som virker på aleuronlaget som genererer hydrolytiske enzymer samtidig.

I denne mekanismen er a-amylasen, som er ansvarlig for å bryte ned stivelse til sukker, det viktigste enzymet som er syntetisert. Studier har vist at sukker bare dannes når aleuronlaget er til stede.

Derfor er a-amylase med opprinnelse i aleuronlaget ansvarlig for å transformere reservestivelsen til den stivelsesholdige endospermen. På denne måten brukes sukker og aminosyrer som frigjøres av embryoet i henhold til dets fysiologiske krav.

Det antas at gibberelliner aktiverer visse gener som virker på mRNA-molekylene som er ansvarlige for syntese av a-amylase. Selv om det ennå ikke er bekreftet at fytohormon virker på genet, er dets tilstedeværelse avgjørende for syntesen av RNA og dannelsen av enzymer.

Gibberellin biosyntese

Gibberelliner er terpenoidforbindelser avledet fra gibbenringen sammensatt av en tetracyklisk ent-giberelan-struktur. Biosyntese utføres gjennom mevalonsyreveien, som er den viktigste metallveien i eukaryoter.

Denne traseen forekommer i cytosol og endoplasmatisk retikulum for celler fra planter, gjær, sopp, bakterier, alger og protosoer. Resultatet er fem-karbonstrukturer kalt isopentenyl pyrofosfat og dimetylallyl pyrofosfat brukt for å få isoprenoider.

Isoprenoider er promotormolekylene til forskjellige partikler som koenzymer, vitamin K, og blant dem fytohormoner. På plantenivå ender normalt den metabolske banen for å oppnå GA _12- aldehyd.

Når denne forbindelsen er oppnådd, følger hver planteart forskjellige prosesser inntil forskjellige kjente gibberelliner er oppnådd. Faktisk virker hver gibberellin uavhengig eller samhandler med de andre fytohormonene.

Denne prosessen skjer utelukkende i meristematiske vev fra unge blader. Disse stoffene blir deretter translokert til resten av planten gjennom floemet.

I noen arter syntetiseres gibberelliner ved rotens topp, og blir translokert til stammen gjennom floem. På samme måte har umodne frø et høyt innhold av gibberelliner.

Innhenting av naturlige gibberelliner

Fermentering av nitrogenholdige og kullsyreholdige kilder og mineralsalter er den naturlige måten å oppnå kommersielle gibberelliner. Som karbonkilde brukes glukose, sukrose, naturlige mel og fett, og mineralsalter av fosfat og magnesium brukes.

Prosessen krever 5 til 7 dager for effektiv gjæring. Konstante omrørings- og luftingsforhold er nødvendige, og holder et gjennomsnitt på 28 til 32 ºC og pH-nivåer på 3-3,5.

Gibberellin utvinningsprosessen utføres faktisk gjennom dissosiasjon av biomassen fra den fermenterte buljongen. I dette tilfellet inneholder den cellefrie supernatanten elementene som brukes som plantevekstregulatorer.

På laboratorienivå kan gibberellinpartikler utvinnes gjennom en prosess med væske-væskeekstraksjonssøyler. For denne teknikken brukes etylacetat som et organisk løsningsmiddel.

I mangel av dette blir anionbytterharpikser påført supernatanten, og oppnår utfelling av gibberelliner ved gradienteluering. Til slutt tørkes og krystalliseres partiklene i henhold til den etablerte grad av renhet.

På jordbruksområdet brukes gibberelliner med en renhetsgrad mellom 50 og 70%, blandet med en kommersielt inert ingrediens. Ved mikropropageringsteknikker og in vitro-kulturer anbefales bruk av kommersielle produkter med en renhetsgrad over 90%.

Fysiologiske effekter

Påføring av gibberelliner i små mengder fremmer forskjellige fysiologiske handlinger i planter, blant dem er:

• Induksjon av vevsvekst og stengelforlengelse
• Stimulering av spiring
• Fremme av fruktsett fra blomster
• Regulering av blomstring og fruktutvikling
• Transformasjon av halvårlige planter til ettårige
• Endring av seksuell uttrykk
• Undertrykkelse av dvergisme

Plante vekst. Kilde: flickr.com

Den eksogene påføringen av gibberelliner virker på ungdommelig tilstand av visse plantestrukturer. Stiklinger eller stiklinger som brukes til vegetativ multiplikasjon, begynner lett forankringsprosessen når dens ungdommelige karakter manifesteres.

Tvert imot, hvis plantestrukturene viser sin voksne karakter, er dannelsen av røtter null. Påføring av gibberelliner gjør at planten kan passere fra ungdommen til voksen tilstand, eller omvendt.

Denne mekanismen er viktig når du vil begynne å blomstre i avlinger som ikke har fullført ungfasen. Eksperimenter med woody arter, som sypresser, furuer eller vanlig barlind, har klart å redusere produksjonssyklusene betraktelig.

Kommersielle applikasjoner

Kravene til dagslys eller kalde forhold i noen arter kan oppfylles ved spesifikke anvendelser av gibberelliner. I tillegg kan gibberelliner stimulere dannelsen av blomsterstrukturer og til slutt bestemme plantens seksuelle egenskaper.

I fruktingsprosessen fremmer gibberelliner vekst og utvikling av frukt. På samme måte forsinker de fruktbarhetens forekomst, forhindrer at de ble dårligere i treet eller gir en viss levetid når den er høstet.

Når det er ønsket å få frøfrie frukter (Parthenocarpy), induserer spesifikke anvendelser av gibberelliner dette fenomenet. Et praktisk eksempel er produksjon av frøfrie druer, som er mer etterspurt på kommersielt nivå enn arter med frø.

Frøfrie druefrukter. Kilde: moyca.org

I denne sammenheng tillater applikasjoner av gibberelliner i sovende frø aktivering av fysiologiske prosesser og kommer ut av denne tilstanden. Faktisk aktiverer en tilstrekkelig dose hydrolytiske enzymer som bryter ned stivelse til sukker, og favoriserer utviklingen av embryoet.

På bioteknologisk nivå brukes gibberelliner for å regenerere vev i in vitro-kulturer av patogenfrie eksplanter. På samme måte stimulerer applikasjoner av gibberelliner i moderplanter deres vekst, noe som letter ekstraksjonen av sunne apiser på laboratorienivå.

På et kommersielt nivå tillater anvendelser av gibberelliner i dyrking av sukkerrør (Saccharum officinarum) å øke sukkerproduksjonen. I denne forbindelse induserer disse fytohormonene forlengelsen av internodene der sukrose produseres og lagres, og jo større størrelse, desto større akkumulering av sukker.

referanser

1. Vegetable Hormones Application (2016) Horticulturals. Gjenopprettet på: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín og Talón Manuel (2008) Fundamentals of Plant Physiology. Mc Graw Hill, 2. utgave. 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 vitenskaper. Kapittel 4.27, 4 s.
5. Phytoregulators (2003) Polytechnic University of Valencia. Gjenopprettet på: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Regulators of Plant Growth in Agriculture. University of California, Davis. Redaksjonelle trillaer. ISBN: 9682404312.