GIBERELINAI: TIPAI, FUNKCIJA, VEIKIMO BŪDAS, BIOSINTEZĖ - BIOLOGIJA - 2025

Į Gibberellins yra augalų hormonų arba dalyvauja įvairių procesų augimui ir vystymuisi aukštesniųjų augalų fitohormonai. Tiesą sakant, jie skatina stiebo augimą ir pailgėjimą, vaisių vystymąsi ir sėklų daigumą.

Jį atrado 1930-ųjų viduryje japonų tyrėjai, tyrę nenormalų ryžių augalų augimą. Pavadinimas gibberellin kilęs iš grybo Gibberrella funjikuroi - organizmo, iš kurio jis iš pradžių buvo išgautas, priežastinis „Bakanae“ ligos sukėlėjas.

Kamieno pailgėjimą skatina giberelinų panaudojimas. Šaltinis: flickr.com

Nepaisant to, kad buvo nustatyta daugiau kaip 112 giberelinų, labai nedaugelis rodo fiziologinį aktyvumą. Komercinės svarbos turi tik giberellinas A ₃ arba giberelino rūgštis, o giberellinai A ₁ , A ₄ ir A ₇ .

Šie fitohormonai skatina stebėtinus augalų dydžio pokyčius, be to, skatina ląstelių dalijimąsi lapuose ir stiebuose. Matomas jo išorinio taikymo poveikis yra plonų stiebų, mažiau šakų ir trapių lapų pailgėjimas.

Tipai

Giberellinų struktūra yra penkių anglies izoprenoidų, kurie kartu sudaro keturių žiedų molekulę, sąjungos rezultatas. Jo klasifikacija priklauso nuo biologinio aktyvumo.

Giberelio rūgštis. Šaltinis: researchgate.net

Laisvos formos

Tai atitinka tas medžiagas, gautas iš ent-Kauren, kurios pagrindinė struktūra yra ent-giberelano. Jie klasifikuojami kaip rūgštiniai diterpenoidai, gauti iš heterociklinio angliavandenilio ent-Kaureno. Yra žinomos dvi laisvųjų formų rūšys.

• Neaktyvus: turi 20 anglies.
• Aktyvus: jie turi 19 anglies, nes prarado specifinę anglį. Aktyvumas yra sąlygotas, kad jame būtų 19 anglių, o 3 padėtyje būtų hidroksilinimas.

Konjuguotos formos

Tai yra tie giberellinai, kurie yra susiję su angliavandeniais, todėl jie neturi biologinio aktyvumo.

Funkcija

Pagrindinė giberellinų funkcija yra augalų struktūrų augimo ir pailgėjimo indukcija. Fiziologinis mechanizmas, leidžiantis pailgėti, yra susijęs su endogeninio kalcio koncentracijos pokyčiais ląstelių lygyje.

Giberelinų panaudojimas skatina įvairių rūšių žydėjimo ir žiedynų vystymąsi, ypač ilgamečiuose augaluose (PDL). Susiję su fitochromais, jie pasižymi sinergetiniu efektu, skatina žydėjimo metu diferencijuoti gėlių struktūras, pavyzdžiui, žiedlapius, žiedlapius ar karpelius.

Žydėjimas citrusiniuose vaisiuose. Šaltinis: pixabay.com

Kita vertus, jie sukelia neveikiančių sėklų daigumą. Iš tikrųjų jie suaktyvina atsargų sutelkimą, sukeldami amilazių ir proteazių sintezę sėklose.

Jie taip pat palaiko vaisių vystymąsi, skatina gėles susitvarkyti arba virsti vaisiais. Be to, jie skatina partenokarpiją ir yra naudojami vaisiams be sėklų gaminti.

Veiksmo režimas

Giberelinai skatina ląstelių dalijimąsi ir pailgėjimą, nes kontroliuojamos priemonės padidina ląstelių skaičių ir dydį. Giberellinų veikimo būdas yra reguliuojamas keičiant kalcio jonų kiekį audiniuose.

Šie fitohormonai yra suaktyvinami ir sukuria fiziologinius ir morfologinius atsakus esant labai mažoms augalų audinių koncentracijoms. Ląsteliniame lygmenyje svarbu, kad visi susiję elementai būtų ir perspektyvūs, kad įvyktų pokyčiai.

Buvo tiriamas giberellinų veikimo mechanizmas embriono daigumui ir augimo procesui miežių sėklose (Hordeum vulgare). Tiesą sakant, giberellinų biocheminė ir fiziologinė funkcija buvo patikrinta dėl pokyčių, vykstančių šiame procese.

Miežių auginimas. Šaltinis: pixabay.com

Miežių sėklose po episperma yra baltymų turtingų ląstelių sluoksnis, vadinamas aleurono sluoksniu. Dygimo proceso pradžioje embrionas išskiria giberellinus, veikiančius aleurono sluoksnį, kuris tuo pačiu metu generuoja hidrolizinius fermentus.

Šiame mechanizme pagrindinis sintezuojamas α-amilazė, atsakinga už krakmolo suskaidymą į cukrų. Tyrimai parodė, kad cukrus susidaro tik tada, kai yra aleurono sluoksnis.

Todėl aleurono sluoksnio kilmės α-amilazė yra atsakinga už atsarginio krakmolo pavertimą krakmolinga endosperma. Tokiu būdu embrionas išskiria cukrų ir aminorūgštis pagal savo fiziologinius reikalavimus.

Manoma, kad giberellinai aktyvina tam tikrus genus, veikiančius mRNR molekules, atsakingas už α-amilazės sintezę. Nors dar nėra patikrinta, ar fitohormonas veikia geną, jo buvimas yra būtinas RNR sintezei ir fermentų formavimui.

Giberelino biosintezė

Giberelinai yra terpenoidiniai junginiai, gauti iš gibbeno žiedo, sudaryto iš tetraciklinio entibeberileno struktūros. Biosintezė vykdoma per mevalono rūgšties kelią, kuris yra pagrindinis metalinis kelias eukariotuose.

Šis kelias vyksta augalų, mielių, grybelių, bakterijų, dumblių ir pirmuonių ląstelių citozolyje ir endoplazminiame retikulume. Rezultatas yra penkių anglies struktūros, vadinamos izopentenilpirofosfatu ir dimetilalilpirofosfatu, naudojamos izoprenoidams gauti.

Izoprenoidai yra įvairių dalelių, tokių kaip koenzimai, vitaminas K, ir tarp jų fitohormonai, skatinančios molekulės. Augalų lygyje paprastai metabolizmo kelias baigiasi gaunant GA _12- aldehidą.

Gavus šį junginį, kiekviena augalų rūšis keičiasi skirtingais procesais, kol bus pasiekta žinomų giberellinų įvairovė. Tiesą sakant, kiekvienas giberellinas veikia nepriklausomai arba sąveikauja su kitais fitohormonais.

Šis procesas vyksta tik meristeminiuose jaunų lapų audiniuose. Tada šios medžiagos per floemą perkeliamos į likusį augalą.

Kai kuriose rūšyse giberellinai yra sintetinami šaknies viršūnėje, per filoemą perkeliami į stiebą. Taip pat nesubrendusiose sėklose yra daug giberelinų.

Natūralių giberelinų gavimas

Azoto ir gazuotų šaltinių bei mineralinių druskų fermentacija yra natūralus būdas gauti komercinių giberellinų. Kaip anglies šaltinis yra naudojama gliukozė, sacharozė, natūralūs miltai ir riebalai, fosfato ir magnio mineralinės druskos.

Norint veiksmingai fermentuoti, procesas trunka nuo 5 iki 7 dienų. Reikia nuolat maišyti ir vėdinti, išlaikant vidutiniškai 28–32º C temperatūrą, o pH lygį - 3–3,5.

Iš tiesų, giberellino regeneravimo procesas vyksta biomasės atsiribojimu nuo fermentuoto sultinio. Tokiu atveju supernatantas be ląstelių yra elementai, naudojami kaip augalų augimo reguliatoriai.

Laboratorijos lygmeniu giberellino dalelės gali būti išgaunamos naudojant skysčio-skysčio ekstrahavimo kolonėles. Šiam metodui etilo acetatas naudojamas kaip organinis tirpiklis.

To nepadarius, anijonitinės dervos dedamos į supernatantą, kad būtų galima nusodinti giberellinus, gradientuojant. Galiausiai dalelės išdžiovinamos ir kristalizuojamos pagal nustatytą grynumo laipsnį.

Žemės ūkio srityje naudojami giberellinai, kurių grynumas yra nuo 50 iki 70%, sumaišytų su komerciškai inertišku ingredientu. Mikropropagavimo metoduose ir in vitro kultūrose rekomenduojama naudoti komercinius produktus, kurių grynumo laipsnis yra didesnis nei 90%.

Fiziologinis poveikis

Taikant nedidelius giberellinų kiekius, augalai skatina įvairius fiziologinius veiksmus, tarp jų:

• Audinių augimo ir stiebo pailgėjimo indukcija
• Dygimo stimuliavimas
• Vaisių rinkinio iš gėlių reklama
• Žydėjimo ir vaisių vystymosi reguliavimas
• Dviejų metų augalų virsmas vienmečiais
• Seksualinės išraiškos pakeitimas
• Dwarfizmo slopinimas

Augalų augimas. Šaltinis: flickr.com

Egzogeninis giberelinų panaudojimas veikia tam tikrų augalų struktūrų jaunatvišką būklę. Pjaustiniai ar auginiai, naudojami vegetatyviniam dauginimuisi, lengvai pradeda įsišaknijimą, kai pasireiškia jo jaunatviškumas.

Priešingai, jei augalų struktūros parodo jų suaugusiųjų pobūdį, šaknys nėra formuojamos. Giberelinų panaudojimas leidžia augalui pereiti nuo jaunikio į suaugusio žmogaus būklę arba atvirkščiai.

Šis mechanizmas yra būtinas, kai norite pradėti žydėti pasėliuose, kurie dar nėra baigę jaunatvės fazės. Eksperimentams su sumedėjusiomis rūšimis, tokiomis kaip kiparisai, pušys ar paprastasis kukmedis, pavyko žymiai sumažinti gamybos ciklą.

Komercinės programos

Kai kurių rūšių gyvūnų dienos šviesos ar šalčio reikalavimai gali būti tenkinami specialiai naudojant giberellinus. Be to, giberellinai gali skatinti gėlių struktūrų formavimąsi ir galiausiai nustatyti seksualinius augalo požymius.

Vaisiaus auginimo procese giberelinai skatina vaisių augimą ir vystymąsi. Jie taip pat vilkina vaisių senėjimą, užkertant kelią jų pažeidimui medyje arba nuėmus derlių, suteikia tam tikrą naudingo tarnavimo laiką.

Kai norima gauti vaisių be sėklų (Parthenocarpy), specifinis giberellinų panaudojimas sukelia šį reiškinį. Praktinis pavyzdys yra vynuogių, auginamų be sėklų, auginimas, kurių paklausa yra didesnė nei rūšių sėklų.

Vynuogių vaisiai be sėklų. Šaltinis: moyca.org

Atsižvelgiant į tai, giberellinų panaudojimas neveikiančiose sėklose leidžia suaktyvinti fiziologinius procesus ir išbristi iš šios būklės. Tiesą sakant, tinkama dozė suaktyvina hidrolizinius fermentus, kurie suskaido krakmolą į cukrų, skatinant embriono vystymąsi.

Biotechnologiniu lygmeniu giberellinai yra naudojami audiniams regeneruoti in vitro, patogenų neturinčių eksplantatų kultūrose. Giberellinų panaudojimas motininiuose augaluose taip pat skatina jų augimą, palengvindamas sveikų prieskonių išgavimą laboratorijoje.

Komerciniu lygmeniu giberellinų panaudojimas auginant cukranendres (Saccharum officinarum) leidžia padidinti cukraus gamybą. Atsižvelgiant į tai, šie fitohormonai skatina pailginti vidinius mazgus, kuriuose gaminama ir saugoma sacharozė, taigi kuo didesnis dydis, tuo didesnis cukraus kaupimasis.

Nuorodos

1. Daržovių hormonų taikymas (2016 m.) Sodininkystė. Atgauta: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín ir Talón Manuel (2008) Augalų fiziologijos pagrindai. Mc Graw Hill, 2-asis leidimas. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Augalų fiziologija. X tema. Giberelinai. Kartachenos politechnikos universitetas. 7 psl.
4. Delgado Arrieta G. ir Domenech López F. (2016) Giberelinas. Technikos mokslai. 4.27 skyrius, 4 p.
5. Fitoreguliatoriai (2003 m.) Valensijos politechnikos universitetas. Susigrąžinta: euita.upv.es
6. Audėjas Robertas J. (1976) Augalų augimo reguliatoriai žemės ūkyje. Kalifornijos universitetas, Davis. Redakcija Trillas. ISBN: 9682404312.