GIBBERELLÍNY: TYPY, FUNKCIA, SPÔSOB ÚČINKU, BIOSYNTÉZA - BIOLÓGIE - 2026

Tieto giberelíny sú rastlinné hormóny alebo fytohormóny zapojené do rôznych procesoch rastu a rozvoja vyšších rastlín. V skutočnosti stimulujú rast a predĺženie stonky, vývoj plodov a klíčenie semien.

Tento objav objavili v polovici 30. rokov japonskí vedci, ktorí študovali neobvyklý rast rastlín ryže. Názov gibberellin pochádza z huby Gibberrella funjikuroi, organizmu, z ktorého bol pôvodne extrahovaný, pôvodcu choroby "Bakanae".

Predĺženie kmeňa podporené použitím gibberellínov. Zdroj: flickr.com

Napriek tomu, že bolo identifikovaných viac ako 112 gibberelínov, len veľmi málo vykazuje fyziologickú aktivitu. Iba giberelíny ₃ alebo kyselina giberelovej, a giberelíny ₁ , A ₄ a A ₇ sú komerčné dôležitosť.

Tieto fytohormóny podporujú prekvapujúce zmeny vo veľkosti rastlín, okrem indukcie bunkového delenia v listoch a stonkách. Viditeľným efektom jeho exogénnej aplikácie je predĺženie tenkých stoniek, menej vetiev a krehkých listov.

druhy

Štruktúra gibberellínov je výsledkom spojenia piatich uhlíkových izoprenoidov, ktoré spolu tvoria molekulu so štyrmi kruhmi. Jeho klasifikácia závisí od biologickej aktivity.

Kyselina gibberellová. Zdroj: researchgate.net

Formuláre zadarmo

Zodpovedá látkam odvodeným od ent-Kauren, ktorého základnou štruktúrou je ent-giberelano. Sú klasifikované ako kyslé diterpenoidy odvodené od heterocyklického uhľovodíka ent-Kaureno. Sú známe dva typy voľných foriem.

• Neaktívne: má 20 uhlíkov.
• Aktívne: majú 19 uhlíkov, pretože stratili špecifický uhlík. Aktivita je podmienená tým, že má 19 atómov uhlíka a predstavuje hydroxyláciu v polohe 3.

Konjugátové formy

Sú to gibberellíny, ktoré sú spojené s uhľohydrátmi, takže nemajú biologickú aktivitu.

funkcie

Hlavnou funkciou gibberelínov je indukcia rastu a predlžovania rastlinných štruktúr. Fyziologický mechanizmus, ktorý umožňuje predĺženie, súvisí so zmenami endogénnej koncentrácie vápnika na bunkovej úrovni.

Aplikácia gibberellínov podporuje rozvoj kvitnutia a kvetenstvo rôznych druhov, najmä v rastlinách dlhých dní (PDL). V spojení s fytochrómami majú synergický účinok a stimulujú diferenciáciu kvetinových štruktúr, ako sú okvetné lístky, tyčinky alebo karpely, počas kvitnutia.

Kvitnutie v citrusoch. Zdroj: pixabay.com

Na druhej strane spôsobujú klíčenie semien, ktoré zostávajú nečinné. V skutočnosti aktivujú mobilizáciu rezerv, vyvolávajúc syntézu amyláz a proteáz v semenách.

Rovnako uprednostňujú vývoj ovocia, stimulujú usadzovanie alebo transformáciu kvetov na ovocie. Okrem toho podporujú partenokarpy a používajú sa na výrobu bezsemenného ovocia.

Akčný režim

Gibberellíny podporujú delenie a predlžovanie buniek, pretože kontrolované aplikácie zvyšujú počet a veľkosť buniek. Spôsob účinku gibberelínov je regulovaný kolísaním obsahu iónov vápnika v tkanivách.

Tieto fytohormóny sú aktivované a vytvárajú fyziologické a morfologické reakcie pri veľmi nízkych koncentráciách v rastlinných tkanivách. Na bunkovej úrovni je nevyhnutné, aby boli prítomné a životaschopné všetky zúčastnené prvky, aby došlo k zmene.

Mechanizmus účinku gibberellínov bol skúmaný na klíčenie a rast embrya v semenách jačmeňa (Hordeum vulgare). V skutočnosti bola biochemická a fyziologická funkcia gibberellínov overená pri zmenách, ktoré sa vyskytujú v tomto procese.

Pestovanie jačmeňa. Zdroj: pixabay.com

Semená jačmeňa majú pod epispermom vrstvu proteínovo bohatých buniek, ktorá sa nazýva aleurónová vrstva. Na začiatku procesu klíčenia embryo uvoľňuje gibberellíny, ktoré pôsobia na vrstvu aleurónu, ktorá súčasne vytvára hydrolytické enzýmy.

V tomto mechanizme je a-amyláza zodpovedná za štiepenie škrobu na cukry hlavným syntetizovaným enzýmom. Štúdie ukázali, že cukry sa tvoria iba vtedy, keď je prítomná aleurónová vrstva.

Preto je a-amyláza pochádzajúca z aleurónovej vrstvy zodpovedná za transformáciu rezervného škrobu na škrobový endosperm. Týmto spôsobom uvoľňuje cukry a aminokyseliny embryo podľa svojich fyziologických požiadaviek.

Predpokladá sa, že gibberellíny aktivujú určité gény, ktoré pôsobia na molekuly mRNA zodpovedné za syntézu a-amylázy. Aj keď dosiaľ nebolo overené, že fytohormón pôsobí na gén, jeho prítomnosť je nevyhnutná pre syntézu RNA a tvorbu enzýmov.

Biosyntéza gibberellínu

Gibberellíny sú terpenoidné zlúčeniny odvodené od gibénového kruhu zložené z tetracyklickej entagiberelánovej štruktúry. Biosyntéza sa uskutočňuje cestou mevalonovej kyseliny, ktorá je hlavnou kovovou cestou v eukaryotoch.

Táto dráha sa vyskytuje v cytosolovom a endoplazmatickom retikule buniek rastlín, kvasiniek, húb, baktérií, rias a protozoov. Výsledkom je päť uhlíkových štruktúr nazývaných izopentenylpyrofosfát a dimetylallylpyrofosfát, ktoré sa používajú na získanie izoprenoidov.

Izoprenoidy sú promótorové molekuly rôznych častíc, ako sú koenzýmy, vitamín K a medzi nimi fytohormóny. Na úrovni rastlín, normálne metabolických koncoch dráhy pri získavaní GA ₁₂ -aldehydy.

Akonáhle sa získa táto zlúčenina, každý rastlinný druh sleduje rôzne procesy, až kým sa nedosiahne množstvo známych gibberelínov. V skutočnosti každý gibberellín pôsobí nezávisle alebo interaguje s ostatnými fytohormónmi.

Tento proces sa vyskytuje výlučne v meristematických tkanivách mladých listov. Tieto látky sa potom prenesú do zvyšku rastliny falomom.

U niektorých druhov sa gibberellíny syntetizujú na úrovni vrcholu koreňa, pričom sa prenikajú do kmeňa falomom. Podobne nezrelé semená majú vysoký obsah giberelínov.

Získanie prírodných gibberelínov

Fermentácia dusíkatých a sýtených zdrojov a minerálnych solí je prirodzeným spôsobom, ako získať komerčné gibberelíny. Ako zdroj uhlíka sa používa glukóza, sacharóza, prírodné múky a tuky a minerálne soli fosfátov a horčíka.

Tento proces vyžaduje 5 až 7 dní na účinnú fermentáciu. Vyžaduje sa nepretržité miešanie a prevzdušňovanie, pričom sa priemerná teplota udržuje na 28 ° C až 32 ° C a hodnota pH je 3 až 3,5.

Proces regenerácie gibberellínu sa skutočne uskutočňuje disociáciou biomasy z fermentovaného bujónu. V tomto prípade supernatant bez buniek obsahuje prvky používané ako regulátory rastu rastlín.

Na laboratórnej úrovni sa môžu gibberellínové častice získavať procesom extrakčných kolón kvapalina-kvapalina. Pri tejto technike sa ako organické rozpúšťadlo používa etylacetát.

V opačnom prípade sa na supernatant nanesú aniónomeničové živice, pričom sa dosiahne vyzrážanie gibberelínov gradientovou elúciou. Nakoniec sa častice sušia a kryštalizujú podľa stanoveného stupňa čistoty.

V poľnohospodárskej oblasti sa gibberelíny používajú so stupňom čistoty medzi 50 a 70%, zmiešané s komerčne inertnou zložkou. V technikách mikropropagácie a in vitro kultúrach sa odporúča použitie komerčných produktov so stupňom čistoty vyšším ako 90%.

Fyziologické účinky

Aplikácia gibberelínov v malom množstve podporuje rôzne fyziologické účinky v rastlinách, medzi ktoré patria:

• Indukcia rastu tkaniva a predĺženia stonky
• Stimulácia klíčenia
• Propagácia ovocných sadov z kvetov
• Regulácia kvitnutia a vývoja ovocia
• Transformácia dvojročných rastlín na jednoročné
• Zmena sexuálneho prejavu
• Potlačenie trpaslíka

Rast rastlín. Zdroj: flickr.com

Exogénna aplikácia gibberelínov pôsobí na mladistvý stav určitých štruktúr rastlín. Odrezky alebo odrezky používané na vegetatívne rozmnožovanie ľahko začínajú proces zakorenenia, keď sa prejaví jeho mladistvý charakter.

Naopak, ak štruktúry rastlín prejavujú svoj dospelý charakter, tvorba koreňov je nulová. Aplikácia gibberelínov umožňuje, aby rastlina prešla zo svojho mladistvého do stavu dospelých alebo naopak.

Tento mechanizmus je nevyhnutný, ak chcete začať kvitnúť v plodinách, ktoré nedokončili svoju mladistvú fázu. Pokusy s drevinami, ako sú napríklad cyprusy, borovica alebo obyčajný tis, dokázali výrazne znížiť produkčné cykly.

Obchodné aplikácie

Požiadavky na denné svetlo alebo chladné podmienky sa u niektorých druhov môžu splniť osobitnými aplikáciami gibberelínov. Gibberellíny môžu navyše stimulovať tvorbu kvetinových štruktúr a prípadne určovať sexuálne vlastnosti rastliny.

V plodnicnom procese podporujú gibberelíny rast a vývoj ovocia. Rovnako spomaľujú dozrievanie plodov, bránia ich poškodeniu v strome alebo poskytujú po zbere určité obdobie užitočného života.

Ak je potrebné získať plody bez semien (Parthenocarpy), tento jav vyvolávajú špecifické aplikácie gibberellínov. Praktickým príkladom je produkcia bezsemenného hrozna, ktoré je na komerčnej úrovni viac žiadané ako druh s osivom.

Hroznové ovocie bez semien. Zdroj: moyca.org

V tomto kontexte umožňujú aplikácie gibberellínov v spiacich semenách aktiváciu fyziologických procesov a vychádzajú z tohto stavu. Primeraná dávka v skutočnosti aktivuje hydrolytické enzýmy, ktoré štiepia škrob na cukor, čím podporujú vývoj embrya.

Na biotechnologickej úrovni sa gibberellíny používajú na regeneráciu tkanív v kultúrach in vitro kultivácií bez patogénov. Podobne aplikácie gibberelínov v materských rastlinách stimulujú ich rast a uľahčujú extrakciu zdravých vrcholov na laboratórnej úrovni.

Na komerčnej úrovni umožňujú aplikácie gibberellínov pri pestovaní cukrovej trstiny (Saccharum officinarum) zvýšiť produkciu cukru. V tomto ohľade tieto fytohormóny indukujú predĺženie vnútorných priechodov, kde sa vyrába a ukladá sacharóza, čím väčšia je veľkosť, tým väčšia je akumulácia cukru.

Referencie

1. Aplikácia rastlinných hormónov (2016) Záhradníctvo. Obnovené v: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín a Talón Manuel (2008) Základy fyziológie rastlín. Mc Graw Hill, 2. vydanie. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fyziológia rastlín. Téma X. Gibberelliny. Polytechnická univerzita v Cartagene. 7 pp.
4. Delgado Arrieta G. a Domenech López F. (2016) Giberelinas. Technické vedy. Kapitola 4.27, 4 s.
5. Phytoregulators (2003) Polytechnic University of Valencia. Získané na: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Regulátory rastu rastlín v poľnohospodárstve. Kalifornská univerzita v Davise. Editorial Trillas. ISBN: 9682404312.