Gibberellins typer, funktion, virkemåde, biosyntese, anvendelse



den giberelinas de er plantehormoner eller phytohormoner, der griber ind i forskellige processer for vækst og udvikling af højere planter. Faktisk stimulerer de vækstens og forlængelsen af ​​stammen, udviklingen af ​​frugterne og spiring af frø.

Dens opdagelse blev lavet i midten af ​​30'erne af japanske forskere, der studerede den unormale vækst af risplanter. Navnet gibberellin kommer fra svampen Gibberrella funjikuroi, organisme, hvorfra den oprindeligt blev ekstraheret, sygdoms kausal middel "Bakanae".

Selvom mere end 112 gibberelliner er blevet identificeret, har meget få manifest fysiologisk aktivitet. Kun gibberellin A3 eller gibberellinsyre og gibberelliner A1, En4 og a7 de har kommerciel betydning.

Disse phytohormoner fremmer overraskende ændringer i plantens størrelse, ud over at fremkalde celledeling i blade og stilke. Den synlige virkning af dens eksogene anvendelse er forlængelsen af ​​tynde stængler, færre grene og skrøbelige blade.

indeks

  • 1 typer
    • 1.1 Gratis formularer
    • 1.2 Konjugerede former
  • 2 funktion
  • 3 Handlingsmåde
  • 4 Biosyntese af gibberelliner
  • 5 Indhentning af naturlige gibberelliner
  • 6 Fysiologiske effekter
  • 7 Kommercielle applikationer
  • 8 referencer

typen

Strukturen af ​​gibberelliner er resultatet af foreningen af ​​fem carbonisoprenoider, der sammen danner et fire-ring molekyle. Dens klassificering afhænger af den biologiske aktivitet.

Gratis formularer

Tilsvarer de stoffer, der stammer fra ent Kaugeno, hvis grundlæggende struktur er ent giberelano. De er klassificeret som syre diterpenoider fra ent-Kaurene heterocyklisk carbonhydrid. To typer frie former er kendt.

  • inaktiv: præsenterer 20 carbonatomer.
  • aktiv: De præsenterer 19 carbonatomer, da de har mistet et bestemt kulstof. Aktiviteten er betinget af at have 19 carbonatomer og frembyder en hydroxylering i position 3.

Konjugerede former

De er de gibberelliner, der er forbundet med kulhydrater, så de ikke har biologisk aktivitet.

funktion

Gibberellins hovedfunktion er induktionen af ​​vækst og forlængelse af plantestrukturer. Den fysiologiske mekanisme, der tillader forlængelse, er relateret til ændringer i endogen calciumkoncentration på cellulært niveau.

Anvendelsen af ​​gibberelliner fremmer udviklingen af ​​blomstrende og blomstrende arter af forskellige arter, især i langtidsplanter (PDL). Forbundet med phytochromer har de en synergistisk effekt, der stimulerer differentieringen af ​​blomsterstrukturer, såsom kronblade, stammer eller carpels under blomstring.

På den anden side forårsager de spiring af frø, som forbliver sovende. I virkeligheden aktiverer de mobiliseringen af ​​reserver, der inducerer syntesen af ​​amylaser og proteaser i frøene.

Ligeledes favoriserer de udviklingen af ​​frugterne, stimulerer blomstringen eller omdannelsen af ​​blomster til frugter. Desuden fremmer de parthenocarpy og bruges til at producere frugter uden frø.

Handlingsmåde

Gibberelliner fremmer celledeling og forlængelse, da kontrollerede applikationer øger antal og størrelse af celler. Virkningsmåden for gibberelliner reguleres af variationen af ​​indholdet af calciumioner i væv.

Disse phytohormoner aktiveres og genererer fysiologiske og morfologiske reaktioner ved meget lave koncentrationer i plantevæv. På cellulært niveau er det afgørende, at alle involverede elementer er til stede og levedygtige for ændringen at forekomme..

Virkningsmekanismen for gibberelliner er blevet undersøgt ved spiring og vækst af embryoet i bygfrø (Hordeum vulgare). Faktisk er gibberellins biokemiske og fysiologiske funktion blevet verificeret på de ændringer, der sker i denne proces.

Byg frø har et lag af proteinrige celler under epispermen, kaldet aleuron lag. Ved begyndelsen af ​​spireprocessen frigiver embryoet gibberelliner, der virker på aleuronlaget, der genererer begge hydrolytiske enzymer.

I denne mekanisme er α-amylase, der er ansvarlig for udfoldning af stivelse i sukkerarter, det vigtigste enzym syntetiseret. Undersøgelser har vist, at sukker kun dannes, når aleuronlaget er til stede.

Derfor er a-amylasen, der stammer fra aleuronlaget, ansvarlig for at transformere reservestivelsen ind i den stivende endosperm. På denne måde anvendes de anvendte sukkerarter og aminosyrer af embryoet i overensstemmelse med deres fysiologiske krav.

Det formodes at gibberelliner aktiverer visse gener, der virker på mRNA-molekyler, der er ansvarlige for syntetisering af a-amylase. Selv om det endnu ikke er blevet bekræftet, at phytohormon virker på genet, er dets tilstedeværelse afgørende for syntesen af ​​RNA og dannelse af enzymer.

Biosyntese af gibberelliner

Gibberelliner er terpenoidforbindelser afledt af gibano-ringen sammensat af en ent-giberelan-tetracyklisk struktur. Biosyntese udføres gennem mevalonsyren, som er den vigtigste metalliske vej i eukaryoter.

Denne vej forekommer i cytosol og i endoplasmatiske retikulum af planteceller, gær, svampe, bakterier, alger og protozoer. Resultatet er fem-carbon strukturer kaldet isopentenyl pyrophosphat og dimethylallyl pyrophosphat bruges til at opnå isoprenoider..

Isoprenoider er promotormolekylerne af forskellige partikler, såsom coenzymer, vitamin K og blandt dem phytohormoner. På planteniveauet slutter den metaboliske vej normalt med at opnå GA12-aldehyd.

Opnået denne forbindelse følger hver plantesort forskellige processer indtil opnåelsen af ​​de mange kendte gibberelliner. Faktisk virker hver gibberellin uafhængigt eller interagerer med de andre fytohormoner.

Denne proces foregår udelukkende i de meristematiske væv af unge blade. Derefter transloceres disse stoffer til resten af ​​planten gennem phloem.

I nogle arter syntetiseres gibberelliner på niveauet af rodspidsen, der translokeres til stammen gennem phloem. Ligeledes har umodne frø et højt indhold af gibberelliner.

Indhentning af naturlige gibberelliner

Fermentering af nitrogen, kulsyreholdige og mineralsalte er den naturlige måde at opnå kommercielle gibberelliner på. Som en kulsyreholdig kilde anvendes glucose, saccharose, naturlige mel og fedtstoffer, og mineralsalte af fosfat og magnesium påføres..

Processen kræver 5 til 7 dage for en effektiv fermentering. Der kræves omrøring og konstant beluftningsbetingelser, idet der opretholdes et gennemsnit på 28º til 32ºC og pH-værdier på 3-3,5.

I virkeligheden udføres genoprettelsesprocessen for gibberelliner gennem dissociation af biomassen fra den fermenterede bouillon. I dette tilfælde indeholder den cellefri supernatant de elementer, der anvendes som plantevækstregulatorer.

På laboratorieniveau kan gibberellinpartikler genvindes ved hjælp af en proces med væske-væske-ekstraktionskolonner. Til denne teknik anvendes ethylacetat som et organisk opløsningsmiddel.

I sin defekt anbringes anionbytterharpikser på supernatanten, hvilket gør udfældningen af ​​gibberellinerne ved hjælp af gradienteluering. Endelig tørres partiklerne og krystalliseres i overensstemmelse med den etablerede renhedsgrad.

På landbrugsområdet anvendes gibberelliner med en renhedsgrad mellem 50 og 70%, blandet med en kommercielt inert ingrediens. I teknikker til mikropropagation og afgrøder in vitro, Det anbefales at anvende kommercielle produkter med en renhedsgrad på over 90%.

Fysiologiske effekter

Anvendelsen af ​​gibberelliner i små mængder fremmer forskellige fysiologiske handlinger i planter, blandt hvilke er:

  • Induktion af vævsvækst og forlængelse af stilkene
  • Stimulering af spiring
  • Fremme af blomsterindstilling til frugt
  • Regulering af blomstring og udvikling af frugt
  • Transformation af toårige planter til enårige
  • Ændring af seksuel ekspression
  • Suppression af dværgisme

Den eksogene anvendelse af gibberelliner virker på juvenil tilstand af visse plantestrukturer. Stiklinger eller stakes anvendt til vegetativ multiplikation, indleder let rodfrosionsprocessen, når dens ungdommelige karakter manifesteres.

Omvendt, hvis plantestrukturer manifesterer deres voksne karakter, er rotdannelse null. Anvendelsen af ​​gibberelliner tillader planten at passere fra sin juvenile tilstand til voksenalderen eller omvendt.

Denne mekanisme er vigtig, når du vil begynde at blomstre i afgrøder, der ikke har afsluttet deres juvenile fase. Erfaringer med træagtige arter, såsom cypress, fyr eller almindelig fisk, har reduceret produktionscyklusserne betydeligt.

Kommercielle applikationer

Kravene til lette timer eller kolde betingelser hos nogle arter kan suppleres med specifikke anvendelser af gibberelliner. Derudover kan gibberelliner stimulere dannelsen af ​​blomsterstrukturer og til sidst bestemme plantens seksuelle egenskaber.

I frugtprocessen fremmer gibberelliner vækst og udvikling af frugterne. På samme måde forsinker de frugtens senescens, forhindrer deres forringelse i træet eller bidrager en vis tid til brugbar levetid, når de er høstet.

Når det er ønskeligt at opnå frugt uden frø (Partenocarpia), inducerer specifikke anvendelser af gibberelliner dette fænomen. Et praktisk eksempel er produktionen af ​​frøfrie druer, som på det kommercielle niveau er mere krævede end arten med frø..

I denne sammenhæng tillader anvendelsen af ​​gibberelliner i frø i sovende tilstand at aktivere de fysiologiske processer og komme ud af denne tilstand. Faktisk aktiverer en passende dosis de hydrolytiske enzymer, der nedbryder stivelsen i sukker, hvilket favoriserer udviklingen af ​​embryoet.

På det bioteknologiske område anvendes gibberelliner til regenerering af væv i afgrøder in vitro af patogenfrie eksplantater. På samme måde stimulerer applikationer af gibberelliner i moderplanter deres vækst, hvilket letter udvindingen af ​​sunde apice på laboratorieniveau.

På kommercielt niveau anvendes anvendelser af gibberelliner ved dyrkning af sukkerrør (Saccharum officinarum) giver mulighed for at øge produktionen af ​​sukker. I denne henseende inducerer disse phytohormoner forlængelsen af ​​de internoder, hvor saccharose fremstilles og opbevares på denne måde til større større akkumulering af sukker.

referencer

  1. Anvendelse af vegetabilske hormoner (2016) Horticulture. Gendannet i: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín og Talón Manuel (2008) Fundamentals of Plant Physiology. Mc Graw Hill, 2. udgave. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Plantfysiologi. Emne X. Gibberellins. Polytechnic University of Cartagena. 7 pp.
  4. Delgado Arrieta G. og Domenech López F. (2016) Gibberelin. Tekniske Videnskaber Kapitel 4.27, 4 s.
  5. Phytoregulators (2003) Universitat Politècnica de València. Hentet fra: euita.upv.es
  6. Weaver Robert J. (1976) Regulatorer for Vækst af Planter i Landbrug. University of California, Davis. Editorial Trillas. ISBN: 9682404312.