Γιβερελίνες τύποι, λειτουργία, τρόπος δράσης, βιοσύνθεση, εφαρμογή



Το γιββερελλίνες είναι φυτικές ορμόνες ή φυτορμόνες που παρεμβαίνουν σε διαφορετικές διεργασίες ανάπτυξης και ανάπτυξης ανώτερων φυτών. Στην πραγματικότητα, διεγείρουν την ανάπτυξη και την επιμήκυνση του στελέχους, την ανάπτυξη των καρπών και τη βλάστηση των σπόρων.

Η ανακάλυψή του έγινε στα μέσα της δεκαετίας του '30 από Ιάπωνες ερευνητές που μελέτησαν την ανώμαλη ανάπτυξη φυτών ρυζιού. Το όνομα gibberellin προέρχεται από τον μύκητα Gibberrella funjikuroi, οργανισμός από τον οποίο εξήχθη αρχικά, αιτιώδης παράγοντας της νόσου "Bakanae".

Παρόλο που έχουν αναγνωριστεί περισσότερες από 112 gibberellins, πολύ λίγες εμφανείς φυσιολογικές δραστηριότητες. Μόνο γιβερελλίνη Α3 ή γιββερελικού οξέος και γιββερελλίνες Α1, Α4 και Α7 έχουν εμπορική σημασία.

Αυτές οι φυτοορμόνες προάγουν τις εκπληκτικές αλλαγές στο μέγεθος των φυτών, επιπλέον της επαγωγής της κυτταρικής διαίρεσης στα φύλλα και τα στελέχη. Το ορατό αποτέλεσμα της εξωγενούς εφαρμογής του είναι η επιμήκυνση των λεπτών στελεχών, λιγότεροι κλάδοι και εύθραυστα φύλλα.

Ευρετήριο

  • 1 Τύποι
    • 1.1 Ελεύθερα έντυπα
    • 1.2 Συζευγμένες μορφές
  • 2 Λειτουργία
  • 3 Τρόπος δράσης
  • 4 Βιοσύνθεση γιβερελλινών
  • 5 Απόκτηση φυσικών γιβερελλινών
  • 6 Φυσιολογικές επιδράσεις
  • 7 Εμπορικές εφαρμογές
  • 8 Αναφορές

Τύποι

Η δομή των γιββερελλίνων είναι το αποτέλεσμα της ένωσης των ισοπρενοειδών πέντε ατόμων άνθρακα που σχηματίζουν μαζί ένα μόριο τεσσάρων δακτυλίων. Η ταξινόμησή του εξαρτάται από τη βιολογική δραστηριότητα.

Δωρεάν έντυπα

Αντιστοιχεί στις ουσίες που προέρχονται από τον ent-Kaureno, του οποίου η θεμελιώδης δομή είναι ent-giberelano. Κατατάσσονται ως όξινα διτερπενοειδή από τον ετεροκυκλικό υδρογονάνθρακα ent-Kaurene. Δύο τύποι ελεύθερων μορφών είναι γνωστές.

  • Ανενεργό: παρουσιάζει 20 άνθρακες.
  • Ενεργός: Παρουσιάζουν 19 άνθρακες, αφού έχουν χάσει έναν συγκεκριμένο άνθρακα. Η δραστικότητα ρυθμίζεται ώστε να έχει 19 άνθρακες και να παρουσιάζει μία υδροξυλίωση στη θέση 3.

Συζευγμένες μορφές

Είναι αυτές οι γιβερελίνες που συνδέονται με υδατάνθρακες, έτσι δεν έχουν βιολογική δραστηριότητα.

Λειτουργία

Η κύρια λειτουργία των γιβερελλινών είναι η επαγωγή ανάπτυξης και επιμήκυνσης των φυτικών δομών. Ο φυσιολογικός μηχανισμός που επιτρέπει επιμήκυνση σχετίζεται με αλλαγές στην ενδογενή συγκέντρωση ασβεστίου στο κυτταρικό επίπεδο.

Γιβερελίνη εφαρμόζεται ευνοεί την ανάπτυξη της ανθοφορίας και ταξιανθίες των διαφόρων ειδών, ιδιαίτερα σε φυτά μεγάλης ημέρας (PDL). Σε συνδυασμό με τα φυτοχρώματα, έχουν συνεργιστική δράση, διεγείροντας τη διαφοροποίηση των φυτικών δομών, όπως τα πέταλα, οι στήμονες ή τα χοιροστάσια, κατά τη διάρκεια της ανθοφορίας.

Από την άλλη πλευρά, προκαλούν τη βλάστηση των σπόρων που παραμένουν αδρανείς. Στην πραγματικότητα, ενεργοποιούν την κινητοποίηση των αποθεμάτων, προκαλώντας τη σύνθεση αμυλασών και πρωτεασών στους σπόρους.

Παρομοίως, ευνοούν την ανάπτυξη των καρπών, διεγείροντας την πήξη ή μετασχηματισμό των λουλουδιών σε φρούτα. Επιπλέον, προωθούν το Parthenocarpy και χρησιμοποιούνται για την παραγωγή φρούτων χωρίς σπόρους.

Τρόπος δράσης

Οι γιβερελίνες προάγουν την κυτταρική διαίρεση και την επιμήκυνση, καθώς οι ελεγχόμενες εφαρμογές αυξάνουν τον αριθμό και το μέγεθος των κυττάρων. Ο τρόπος δράσης των γιββερελλίνων ρυθμίζεται από τη μεταβολή της περιεκτικότητας των ιόντων ασβεστίου στους ιστούς.

Αυτές οι φυτορμόνες ενεργοποιούνται και παράγουν φυσιολογικές και μορφολογικές αποκρίσεις σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις σε φυτικούς ιστούς. Στο κυψελοειδές επίπεδο, είναι σημαντικό όλα τα εμπλεκόμενα στοιχεία να είναι παρόντα και βιώσιμα για να συμβεί η αλλαγή..

Ο μηχανισμός δράσης των γιβερελλινών έχει μελετηθεί σχετικά με τη διαδικασία βλάστησης και ανάπτυξης του εμβρύου σε σπόρους κριθαριού (Hordeum vulgare). Στην πραγματικότητα, η βιοχημική και φυσιολογική λειτουργία των γιβερελλινών έχει επαληθευθεί στις αλλαγές που συμβαίνουν σε αυτή τη διαδικασία.

Οι σπόροι κριθαριού έχουν ένα στρώμα πλούσιων σε πρωτεΐνη κυττάρων κάτω από το επεισόδιο, που ονομάζεται στρώμα aleuron. Στην αρχή της διαδικασίας βλάστησης, το έμβρυο απελευθερώνει γιβερελίνες οι οποίες δρουν στο στρώμα aleuron που παράγει και τα δύο υδρολυτικά ένζυμα.

Στον μηχανισμό αυτό, η α-αμυλάση, υπεύθυνη για το ξεδίπλωμα του αμύλου σε σάκχαρα, είναι το κύριο ένζυμο που συντίθεται. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα σάκχαρα σχηματίζονται μόνο όταν υπάρχει το στρώμα aleurone.

Επομένως, η α-αμυλάση που προέρχεται από τη στιβάδα αλεουρόνης είναι υπεύθυνη για το μετασχηματισμό του αποθεματικού αμύλου στο αμυλοειδές ενδοσπέρμιο. Έτσι, τα σάκχαρα και τα αμινοξέα που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται από το έμβρυο, σύμφωνα με τις φυσιολογικές απαιτήσεις τους.

Θεωρείται ότι οι γιβερελλίνες ενεργοποιούν ορισμένα γονίδια που δρουν σε μόρια mRNA που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση της α-αμυλάσης. Αν και δεν έχει ακόμη εξακριβωθεί ότι η φυτορμόνη δρα επί του γονιδίου, η παρουσία της είναι απαραίτητη για τη σύνθεση του RNA και το σχηματισμό ενζύμων.

Βιοσύνθεση γιβερελλινών

Οι γιβερελλίνες είναι τερπενοειδείς ενώσεις προερχόμενες από τον δακτύλιο gibano που αποτελείται από τετρακυκλική δομή ent-giberelane. Η βιοσύνθεση διεξάγεται μέσω της οδού μεβαλονικού οξέος, η οποία είναι η κύρια μεταλλική διαδρομή των ευκαρυωτικών.

Αυτή η οδός εμφανίζεται στο κυτοσόλιο και στο ενδοπλασματικό δίκτυο των φυτικών κυττάρων, των ζυμών, των μυκήτων, των βακτηρίων, των φυκών και των πρωτόζωων. Το αποτέλεσμα είναι πέντε δομές άνθρακα που ονομάζονται πυροφωσφορικός ισοπεντενυλεστέρας και πυροφωσφορικός διμεθυλαλλύλιος που χρησιμοποιείται για να ληφθούν ισοπρενοειδή..

Τα ισοπρενοειδή είναι τα μόρια προαγωγού διαφόρων σωματιδίων όπως τα συνένζυμα, η βιταμίνη Κ και μεταξύ αυτών οι φυτορμόνες. Στο επίπεδο των φυτών, η μεταβολική οδός τελειώνει συνήθως με τη λήψη GA12-αλδεϋδη.

Λήφθηκε αυτή η ένωση, κάθε είδος φυτού ακολουθεί διαφορετικές διαδικασίες έως ότου επιτευχθεί η ποικιλία γνωστών gibberellins. Στην πραγματικότητα, κάθε γιβερελλίνη δρα ανεξάρτητα ή αλληλεπιδρά με τις άλλες φυτορμόνες.

Αυτή η διαδικασία συμβαίνει αποκλειστικά στους μερισταματικούς ιστούς των νέων φύλλων. Στη συνέχεια, αυτές οι ουσίες μεταφέρονται στο υπόλοιπο του φυτού μέσω του phloem.

Σε ορισμένα είδη, οι γιβερελίνες συντίθενται στο επίπεδο της κορυφής της ρίζας, μετατοπίζονται στο στέλεχος μέσω του phloem. Ομοίως, ανώριμους σπόρους έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε γιββερελλίνες.

Λαμβάνοντας φυσικές γιβερελίνες

Η ζύμωση αζώτου, ανθρακούχων και ανόργανων αλάτων είναι ο φυσικός τρόπος για να ληφθούν εμπορικές γιβερελίνες. Ως ανθρακούχος πηγή χρησιμοποιούνται γλυκόζη, σακχαρόζη, φυσικά άλευρα και λίπη και εφαρμόζονται μεταλλικά άλατα φωσφορικών και μαγνησίου..

Η διαδικασία απαιτεί 5 έως 7 ημέρες για αποτελεσματική ζύμωση. Απαιτούνται συνθήκες ανάδευσης και συνεχούς αερισμού, διατηρώντας κατά μέσο όρο τους 28º έως 32º C και τα επίπεδα pH 3-3,5.

Στην πραγματικότητα, η διαδικασία ανάκτησης των γιββερελλίνων διεξάγεται διαμέσου της διάσπασης της βιομάζας από τον ζυμωμένο ζωμό. Στην περίπτωση αυτή το υπερκείμενο υγρό χωρίς κύτταρα περιέχει τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται ως ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών.

Στο εργαστηριακό επίπεδο, σωματίδια γιβερελλίνης μπορούν να ανακτηθούν μέσω μιας διαδικασίας στήλης εκχύλισης υγρού-υγρού. Για την τεχνική αυτή, ο οξικός αιθυλεστέρας χρησιμοποιείται ως οργανικός διαλύτης.

Στο ελάττωμα της, εφαρμόζονται ανιονικές ρητίνες ανταλλαγής στο υπερκείμενο, επιτυγχάνοντας την κατακρήμνιση των γιββερελλίνων με έκλουση βαθμίδωσης. Τέλος, τα σωματίδια ξηραίνονται και κρυσταλλώνονται σύμφωνα με τον βαθμό καθαρότητας που καθορίζεται.

Στον γεωργικό τομέα, οι γιβερελλίνες χρησιμοποιούνται με βαθμό καθαρότητας μεταξύ 50 και 70%, αναμιγνύονται με ένα εμπορικά αδρανές συστατικό. Σε τεχνικές μικροπροπαραγωγής και καλλιεργειών in vitro, Συνιστάται η χρήση εμπορικών προϊόντων με βαθμό καθαρότητας μεγαλύτερο από 90%.

Φυσιολογικές επιδράσεις

Η εφαρμογή των γιβερελλινών σε μικρές ποσότητες προωθεί διάφορες φυσιολογικές δράσεις σε φυτά, μεταξύ των οποίων:

  • Επαγωγή της ανάπτυξης ιστού και επιμήκυνση των στελεχών
  • Διέγερση της βλάστησης
  • Προώθηση της δημιουργίας λουλουδιών σε φρούτα
  • Ρύθμιση της ανθοφορίας και της ανάπτυξης φρούτων
  • Μετατροπή των διετείς φυτών σε ετήσια
  • Μεταβολή της σεξουαλικής έκφρασης
  • Καταστολή του νανισμού

Η εξωγενής εφαρμογή των γιβερελλινών δρα στην νεανική κατάσταση ορισμένων φυτικών δομών. Τα μοσχεύματα ή τα πηχάκια που χρησιμοποιούνται για τον πολλαπλασιασμό του φυτού, ξεκινούν εύκολα τη διαδικασία της ριζοβολίας όταν εκδηλώνεται ο νεανικός χαρακτήρας της.

Αντίθετα, εάν οι δομές των φυτών εκδηλώσουν τον ενήλικο χαρακτήρα τους, ο σχηματισμός ρίζας είναι μηδενικός. Η εφαρμογή των γιβερελλινών επιτρέπει στο φυτό να περάσει από την νεανική του κατάσταση στην ενήλικη ηλικία ή αντιστρόφως.

Αυτός ο μηχανισμός είναι απαραίτητος όταν θέλετε να ξεκινήσετε την άνθηση σε καλλιέργειες που δεν έχουν ολοκληρώσει τη νεανική τους φάση. Οι εμπειρίες με ξυλώδη είδη, όπως τα κυπαρίσσι, τα πεύκα ή τα κοινά ιπποειδή, έχουν μειώσει σημαντικά τους κύκλους παραγωγής.

Εμπορικές εφαρμογές

Οι απαιτήσεις ελαφρών ωρών ή ψυχρών συνθηκών σε ορισμένα είδη μπορούν να συμπληρωθούν με ειδικές εφαρμογές γιβερελλινών. Επιπρόσθετα, οι γιβερελίνες μπορούν να διεγείρουν το σχηματισμό φυτικών δομών και τελικά να καθορίζουν τις σεξουαλικές ιδιότητες του φυτού.

Στην καρποφορία, οι γιβερελίνες προάγουν την ανάπτυξη και ανάπτυξη των καρπών. Παρομοίως, καθυστερούν την γήρανση των καρπών, αποτρέποντας την υποβάθμιση τους στο δέντρο ή συμβάλλοντας σε κάποιο χρόνο ωφέλιμης ζωής μετά τη συγκομιδή.

Όταν είναι επιθυμητό να ληφθούν φρούτα χωρίς σπόρους (Partenocarpia), ειδικές εφαρμογές γιββερελλινών προκαλούν αυτό το φαινόμενο. Ένα πρακτικό παράδειγμα είναι η παραγωγή σταφυλιών χωρίς σπόρους, τα οποία στο εμπορικό επίπεδο απαιτούνται περισσότερο από τα είδη με σπόρους..

Σε αυτό το πλαίσιο, οι εφαρμογές γιββερελλίνης στους σπόρους στην αδρανής κατάσταση επιτρέπουν την ενεργοποίηση των φυσιολογικών διαδικασιών και την έξοδο από αυτή την κατάσταση. Στην πραγματικότητα, μια επαρκής δόση ενεργοποιεί τα υδρολυτικά ένζυμα που αποικοδομούν το άμυλο στη ζάχαρη, ευνοώντας την ανάπτυξη του εμβρύου.

Στο βιοτεχνολογικό πεδίο, οι γιβερελίνες χρησιμοποιούνται για την αναγέννηση των ιστών στις καλλιέργειες in vitro από εκφυτεύματα χωρίς παθογόνα. Παρομοίως, οι εφαρμογές γιββερελλίνης στα μητρικά φυτά διεγείρουν την ανάπτυξή τους, διευκολύνοντας την εκχύλιση υγιεινών κορυφών σε εργαστηριακό επίπεδο.

Σε εμπορικό επίπεδο, οι εφαρμογές γιβερελλινών στην καλλιέργεια ζαχαροκάλαμου (Saccharum officinarum) επιτρέπουν την αύξηση της παραγωγής ζάχαρης. Από την άποψη αυτή, αυτές οι φυτορμόνες επάγουν την επιμήκυνση των εσωτερικών ινών όπου παράγεται και αποθηκεύεται σακχαρόζη, με αυτόν τον τρόπο σε μεγαλύτερο μέγεθος μεγαλύτερη συσσώρευση ζάχαρης.

Αναφορές

  1. Εφαρμογή φυτικών ορμονών (2016) Φυτοκομία. Ανάκτηση σε: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín και Talón Manuel (2008) Βασικές αρχές φυτολογίας. Mc Graw Hill, 2η έκδοση. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Φυσιολογία φυτών. Θέμα X. Γιβερελίνες. Πολυτεχνικό Πανεπιστήμιο της Καρταχένα. 7 σελ.
  4. Delgado Arrieta G. και Domenech López F. (2016) Γιββερελίνη. Τεχνικές Επιστήμες Κεφάλαιο 4.27, 4 σελ.
  5. Phytoregulators (2003) Πανεπιστήμιο Politècnica de València. Ανακτήθηκε από: euita.upv.es
  6. Weaver Robert J. (1976) Ρυθμιστές της ανάπτυξης των φυτών στη γεωργία. Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις. Συντάκτης Trillas. ISBN: 9682404312.