Gibberelliinide tüübid, funktsioon, toimeviis, biosüntees, rakendamine



The gibberelliinid need on taimehormoonid või fütohormonid, mis sekkuvad kõrgemate taimede kasvu- ja arenguprotsessidesse. Tegelikult stimuleerivad nad varre kasvu ja pikenemist, viljade arengut ja seemnete idanemist.

Selle avastamine toimus 30-ndate aastate keskel Jaapani teadlaste poolt, kes uurisid riisitaimede ebanormaalset kasvu. Nimi gibberelliin pärineb seenelt Gibberrella funjikuroi, organismist, kust see algselt ekstraheeriti, haiguse põhjuslik vahend "Bakanae".

Kuigi on tuvastatud rohkem kui 112 gibberelliini, on väga vähe ilmseid füsioloogilisi toimeid. Ainult gibberelliin A3 või gibberelliinhape ja gibberelliinid A1, A4 ja A7 neil on kaubanduslik tähtsus.

Need fütohormonid soodustavad üllatuslikke muutusi taimede suuruses, lisaks indutseerivad rakkude jagunemist lehtedel ja varredel. Selle eksogeensete rakenduste nähtav mõju on õhuke varre pikenemine, vähem oksad ja habras lehed.

Indeks

  • 1 tüübid
    • 1.1 Vaba vormid
    • 1.2 Konjugeeritud vormid
  • 2 Funktsioon
  • 3 Toimimisviis
  • 4 Gibberelliinide biosüntees
  • 5 Looduslike gibberelliinide saamine
  • 6 Füsioloogilised mõjud
  • 7 Kaubanduslikud rakendused
  • 8 Viited

Tüübid

Gibberelliinide struktuur on viie süsinikuisoprenoidi liitumise tulemus, mis koos moodustavad neljarõngasmolekuli. Selle klassifikatsioon sõltub bioloogilisest aktiivsusest.

Vaba vormi

Vastab nendest ainetest, mis pärinevad ent-Kaurenost, mille põhistruktuur on ent-giberelano. Need klassifitseeritakse happeliste diterpenoididena ent-kaureeni heterotsüklilisest süsivesinikust. On teada kahte tüüpi vabu vorme.

  • Mitteaktiivne: on 20 süsinikku.
  • Aktiivne: Neil on 19 süsinikku, kuna nad on kaotanud konkreetse süsiniku. Aktiivsus on konditsioneeritud, et sisaldada 19 süsinikuaatomit ja hüdroksüülimine positsioonis 3.

Konjugeeritud vormid

Need on need gibberelliinid, mis on seotud süsivesikutega, seega ei ole neil bioloogilist aktiivsust.

Funktsioon

Gibberelliinide põhifunktsioon on taimede struktuuride kasvu ja pikenemise indutseerimine. Füsioloogiline mehhanism, mis võimaldab venimist, on seotud endogeense kaltsiumi kontsentratsiooni muutustega raku tasandil.

Gibberelliinide kasutamine soodustab erinevate liikide õitsemise ja õisikute arengut, eriti pika päeva taimedes (PDL). Seotud fütokroomidega on neil sünergistlik toime, mis stimuleerib õitsemise ajal lillekujuliste struktuuride, nagu kroonlehed, poretid või karpid, diferentseerumist.

Teisalt põhjustavad nad seemnete idanemist, mis jäävad seisma. Tegelikult aktiveerivad nad varude mobiliseerimist, kutsudes esile seemnete amülaaside ja proteaaside sünteesi.

Samuti soodustavad nad puuviljade arengut, stimuleerides lillede koorumist või muundumist viljadeks. Lisaks edendavad nad partenokarpi ja neid kasutatakse puuviljade tootmiseks ilma seemneteta.

Toimimisviis

Gibberelliinid soodustavad rakkude jagunemist ja pikenemist, kuna kontrollitud rakendused suurendavad rakkude arvu ja suurust. Gibberelliinide toimemehhanismi reguleerib kaltsiumiioonide sisalduse varieerumine kudedes.

Need fütohormonid aktiveeritakse ja tekivad füsioloogilised ja morfoloogilised vastused väga väikestes kontsentratsioonides taimsetes kudedes. Rakutasandil on oluline, et kõik kaasatud elemendid oleksid muutuste toimumiseks olemas ja elujõulised..

Gibberelliinide toimemehhanismi on uuritud embrüo idanemise ja kasvatamise protsessis odra seemnetes (Hordeum vulgare). Tegelikult on gibberelliinide biokeemiline ja füsioloogiline funktsioon kinnitatud selles protsessis toimuvatel muutustel.

Oderiseemnetel on epispermi all valgurikkaid rakke, mida nimetatakse aleuroonikihiks. Idanemisprotsessi alguses vabastab embrüo gibberelliine, mis toimivad aleurooni kihile, mis genereerib nii hüdrolüütilisi ensüüme.

Selles mehhanismis on peamiseks ensüümiks sünteesitud tärklise suhkruks vabastamise eest vastutav α-amülaas. Uuringud on näidanud, et suhkrud moodustuvad ainult aleuroonikihi olemasolu korral.

Seetõttu vastutab aleuroonikihist pärinev a-amülaas reservtärklise muutmise eest tärkliseks endospermiks. Sel viisil kasutavad embrüod vabanenud suhkruid ja aminohappeid vastavalt nende füsioloogilistele nõuetele.

Eeldatakse, et gibberelliinid aktiveerivad teatud geene, mis toimivad a-amülaasi sünteesimise eest vastutavate mRNA molekulide suhtes. Kuigi veel ei ole kindlaks tehtud, et fütohormoon toimib geenile, on selle olemasolu RNA sünteesiks ja ensüümide moodustumiseks hädavajalik..

Gibberelliinide biosüntees

Gibberelliinid on terpenoidühendid, mis on saadud gibano ringist, mis koosneb ent-giberelaani tetratsüklilisest struktuurist. Biosüntees viiakse läbi mevaloonhappe teel, mis on eukarüootide peamine metalliline tee.

See tee ilmneb tsütosoolis ja taimerakkude, pärmi, seente, bakterite, vetikate ja algloomade endoplasmaatilises retikulumis. Tulemuseks on 5-süsinikstruktuurid, mida nimetatakse isopentenüülpürofosfaadiks ja dimetüülallüülpürofosfaadiks, mida kasutatakse isoprenoidide saamiseks..

Isoprenoidid on erinevate osakeste nagu koensüümide, K-vitamiini ja nende hulgas fütohormonide promootorimolekulid. Taimede tasandil lõpeb metaboolne rada tavaliselt GA saamisega12-aldehüüd.

Saadud see ühend, järgib iga taimeliik erinevaid protsesse, kuni saavutatakse tuntud gibberelliinide mitmekesisus. Tegelikult toimib iga gibberelliin iseseisvalt või suhtleb teiste fütohormonidega.

See protsess toimub ainult noorte lehtede meristemaatilistes kudedes. Seejärel teisaldatakse need ained ülejäänud taimeosas läbi pinnase.

Mõnes liigi puhul sünteesitakse gibberelliinid juure tipu tasemel, paigutades need varre läbi phloemi. Samamoodi on ebaküpsel seemnetel gibberelliinide kõrge sisaldus.

Looduslike gibberelliinide saamine

Lämmastiku, gaseeritud ja mineraalsoolade fermentatsioon on loomulik viis kaubanduslike gibberelliinide saamiseks. Gaseeritud allikana kasutatakse glükoosi, sahharoosi, looduslikke jahu ja rasvu ning kasutatakse fosfaatide ja magneesiumi mineraalsooli..

Protsess nõuab efektiivseks fermenteerimiseks 5 kuni 7 päeva. Vajalik on segamine ja pidev õhutamistingimused, säilitades keskmiselt 28–32 ° C ja pH taseme 3-3,5.

Tegelikult viiakse gibberelliinide taaskasutusprotsess läbi biomassi dissotsieerumise fermenteeritud puljongist. Sellisel juhul sisaldab rakuvaba supernatant taimekasvuregulaatoritena kasutatavaid elemente.

Laboratoorsel tasandil saab gibberelliiniosakesi regenereerida vedeliku-vedeliku ekstraheerimise kolonnide abil. Selle meetodi puhul kasutatakse orgaanilise lahustina etüülatsetaati.

Selle defektis kantakse supernatandile anioonivahetusvaigud, saavutades gibberelliinide sadestumise gradiendi elueerimise abil. Lõpuks kuivatatakse osakesed ja kristalliseeritakse vastavalt määratud puhtusastmele.

Põllumajandusvaldkonnas kasutatakse gibberelliine puhtusastmega 50 kuni 70%, segatuna kaubanduslikult inertse koostisosaga. Mikropaljundamise ja põllukultuuride puhul in vitro, Soovitatav on kasutada kaubanduslikke tooteid, mille puhtusaste on üle 90%..

Füsioloogilised mõjud

Gibberelliinide kasutamine väikestes kogustes soodustab mitmesuguseid füsioloogilisi toimeid taimedes, sealhulgas:

  • Kudede kasvu ja varre pikenemise indutseerimine
  • Idanemise stimuleerimine
  • Lillede kasvatamise edendamine puuviljadele
  • Viljade õitsemise ja arengu reguleerimine
  • Kaheaastaste taimede ümberkujundamine üheaastasteks
  • Seksuaalse väljenduse muutmine
  • Dwarfismi allasurumine

Gibberelliinide eksogeenne rakendamine mõjutab teatud taimestruktuuride alaealisi seisundit. Vegetatiivse paljundamise jaoks kasutatavad pistikud või panused võivad kergesti käivitada juurdumisprotsessi, kui selle nooruslik iseloom ilmneb.

Seevastu, kui taimede struktuurid avaldavad täiskasvanu iseloomu, on juurte moodustumine null. Gibberelliinide kasutamine võimaldab taimede alaealisest seisundist täiskasvanueas edasi liikuda või vastupidi.

See mehhanism on hädavajalik, kui soovite alustada õitsemist põllukultuurides, mis ei ole lõpetanud oma alaealisi. Kogemused puitunud liikidega, nagu küpress, mänd või tavaline jugapuu, on tootmistsükleid oluliselt vähendanud.

Kaubanduslikud rakendused

Valguse või külmade tingimuste nõudeid mõnedes liikides võib täiendada gibberelliinide spetsiifiliste rakendustega. Lisaks võivad gibberelliinid stimuleerida lille struktuuride moodustumist ja lõpuks määrata taime seksuaalsed atribuudid.

Viljaprotsessis soodustavad gibberelliinid puuviljade kasvu ja arengut. Samamoodi viivitavad nad puuviljade vananemist, takistades nende halvenemist puus või aidates mõnda aega pärast koristamist kasulikku eluiga..

Kui soovitakse saada puuvilju ilma seemneteta (Partenocarpia), tekitavad seda nähtust gibberelliinide spetsiifilised rakendused. Praktiline näide on seemneteta viinamarjade tootmine, mis kaubanduslikul tasandil on nõudlikumad kui seemnetega liigid..

Selles kontekstis võimaldavad gibberelliinide kasutamine seemnetes seisvates oludes füsioloogilisi protsesse aktiveerida ja sellest seisundist välja tulla. Tegelikult aktiveerib piisav annus hüdrolüütilisi ensüüme, mis lagundavad suhkru tärklist, soodustades embrüo arengut..

Biotehnoloogilises valdkonnas kasutatakse gibberelliine taimede kudede regenereerimiseks in vitro patogeenivabadest explantidest. Samuti stimuleerivad gibberelliinide rakendused emataimedes nende kasvu, hõlbustades tervete ahvide ekstraheerimist laboritasandil.

Kaubanduslikul tasandil rakendatakse gibberelliine suhkruroo kasvatamisel (Saccharum officinarum) võimaldavad suhkru tootmist suurendada. Sellega seoses indutseerivad need fütohormonid sahharoosi tootmisel ja ladustamisel sisemoodulite pikenemist, suurendades sel viisil suhkru suuremat suurust..

Viited

  1. Taimsed hormoonid (2016) Aiandus. Taastatud: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín ja Talón Manuel (2008) Taimede füsioloogia alused. Mc Graw Hill, 2. väljaanne. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Taimfüsioloogia. Teema X. Gibberelliinid. Cartagena ülikool. 7 lk.
  4. Delgado Arrieta G. ja Domenech López F. (2016) Gibberelin. Tehnikateadused Peatükk 4.27, 4 lk.
  5. Phytoregulators (2003) Universitat Politècnica de València. Välja otsitud andmebaasist: euita.upv.es
  6. Weaver Robert J. (1976) Taimede kasvu põllumajanduses reguleerijad. California ülikool, Davis. Toimetaja Trillas. ISBN: 9682404312.