Типи гіберелінів, функція, режим дії, біосинтез, застосування



The гібереліни це рослинні гормони або фітогормони, які втручаються в різні процеси росту і розвитку вищих рослин. Фактично вони стимулюють ріст і подовження стебла, розвиток плодів і проростання насіння.

Його відкриття було зроблено в середині 30-х років японськими дослідниками, які вивчали аномальне зростання рослин рису. Назва гібереліну походить від гриба Gibberrella funjikuroi, організм, з якого його спочатку витягували, причинний агент захворювання "Bakanae".

Хоча було виявлено більш ніж 112 гиббереллинов, дуже мало проявляють фізіологічну активність. Тільки гиббереллин А3 або гіберелінова кислота, і гібереліни A1, A4 і A7 вони мають комерційне значення.

Ці фітогормони сприяють дивовижним змінам розмірів рослин, на додаток до індукування поділу клітин на листках і стеблах. Видимим ефектом його екзогенного застосування є подовження тонких стебел, менше гілок і тендітні листя.

Індекс

  • 1 Типи
    • 1.1 Вільні форми
    • 1.2 Кон'юговані форми
  • 2 Функція
  • 3 Режим дії
  • 4 Біосинтез гіберелінів
  • 5 Отримання природних гіберелінів
  • 6 Фізіологічні ефекти
  • 7 Комерційні програми
  • 8 Посилання

Типи

Структура гіберелінів є результатом об'єднання п'яти ізопреноїдів вуглецю, які разом утворюють молекулу з чотирма кільцями. Його класифікація залежить від біологічної активності.

Вільні форми

Відповідає таким речовинам, отриманим з ent-Kaureno, чия фундаментальна структура є ent-giberelano. Вони класифікуються як дитерпеноїди кислот з енте-кауренного гетероциклічного вуглеводню. Відомі два типи вільних форм.

  • Неактивний: представлено 20 атомів вуглецю.
  • Активний: Вони представляють 19 атомів вуглецю, оскільки вони втратили певний вуглець. Активність кондиціонують з 19 атомами вуглецю і представляють гідроксилювання в положенні 3. \ t.

Кон'юговані форми

Це ті гібереліни, які пов'язані з вуглеводами, тому вони не мають біологічної активності.

Функція

Основною функцією гіберелінів є індукція росту і подовження рослинних структур. Фізіологічний механізм, який дозволяє подовження, пов'язаний зі зміною концентрації ендогенного кальцію на клітинному рівні.

Застосування гіберелінів сприяє розвитку цвітіння і суцвіть різних видів, особливо у довгих денних рослинах (PDL). Пов'язані з фітохромами, вони надають синергічний ефект, стимулюючи диференціацію квіткових структур, таких як пелюстки, тичинки або плодолисти, під час цвітіння.

З іншого боку, вони викликають проростання насіння, які залишаються в стані спокою. По суті, вони активують мобілізацію резервів, індукуючи синтез амілаз і протеаз в насінні.

Крім того, вони сприяють розвитку плодів, стимулюючи згортання або перетворення квітів у плоди. Крім того, вони сприяють партенокарпії і використовуються для отримання плодів без насіння.

Режим дії

Гібереліни сприяють поділу клітин і елонгації, оскільки контрольовані застосування збільшують кількість і розмір клітин. Режим дії гіберелінів регулюється зміною вмісту іонів кальцію в тканинах.

Ці фітогормони активуються і генерують фізіологічні та морфологічні відповіді при дуже низьких концентраціях у тканинах рослин. На клітинному рівні дуже важливо, щоб всі залучені елементи були присутні і життєздатні для того, щоб відбулися зміни..

Досліджено механізм дії гіберелінів на процес проростання та росту ембріона в насінні ячменю (Hordeum vulgare). Фактично, біохімічна та фізіологічна функція гіберелінів була перевірена на зміни, що відбуваються в цьому процесі.

Насіння ячменю має шар багатих білком клітин під епіспермом, який називається шаром алеурона. На початку процесу проростання ембріон виділяє гібереліни, які діють на шар алеурона, який генерує обидва гідролітичні ферменти..

У цьому механізмі α-амілаза, відповідальна за розгортання крохмалю в цукру, є головним синтезованим ферментом. Дослідження показали, що цукру утворюються тільки при наявності алеуронового шару.

Отже, α-амілаза, що походить з алейронового шару, відповідає за перетворення запасного крохмалю в амилеозний ендосперм. Таким чином, вивільняються цукру і амінокислоти використовуються ембріонами відповідно до їх фізіологічних вимог.

Передбачається, що гібереліни активують певні гени, які діють на молекули мРНК, відповідальні за синтез α-амілази. Хоча ще не було підтверджено, що фітогормони діють на ген, його присутність є істотною для синтезу РНК і утворення ферментів..

Біосинтез гіберелінів

Гібереліни - це терпеноїдні сполуки, отримані з гіано кільця, що складається з тетрациклічної структури ent-giberelane. Біосинтез здійснюється через шлях мевалоновой кислоти, яка є основним металевим шляхом еукаріотів.

Цей шлях зустрічається в цитозолі і в ендоплазматичному ретикулюмі клітин рослин, дріжджів, грибів, бактерій, водоростей і найпростіших. В результаті отримують п'ятивуглецеві структури, звані изопентенилпирофосфатом і диметилаллилпирофосфатом, що використовуються для отримання изопреноидов..

Ізопреноїди є промоторними молекулами різних частинок, таких як коферменти, вітамін К, і серед них фітогормони. На рівні рослин метаболічний шлях зазвичай закінчується отриманням ГА12-альдегід.

Отримані цим з'єднанням, кожен вид рослин стежить за різними процесами до досягнення різноманітності відомих гиббереллинов. Фактично кожен гіберелін діє незалежно або взаємодіє з іншими фітогормонами.

Цей процес відбувається виключно в меристематичних тканинах молодого листя. Потім ці речовини переносяться на решту рослини через флоему.

У деяких видів гібереліни синтезуються на рівні верхівки кореня, переносяться на стебло через флоему. Аналогічно, незрілі насіння мають високий вміст гіберелінів.

Отримання природних гиббереллинов

Ферментація азоту, газованих і мінеральних солей є природним способом отримання комерційних гіберелінів. В якості газованого джерела використовують глюкозу, сахарозу, натуральну муку і жири, застосовують мінеральні солі фосфату і магнію..

Процес вимагає від 5 до 7 днів для ефективної ферментації. Необхідні агітації і постійні умови аерації, що підтримують в середньому 28º до 32º С, і рівні рН 3-3.5.

Фактично процес відновлення гіберелінів здійснюють шляхом дисоціації біомаси з ферментованого бульйону. У цьому випадку безклітинний супернатант містить елементи, що використовуються як регулятори росту рослин.

На лабораторному рівні частинки гібереліну можуть бути виділені в процесі екстракційної колонки рідина-рідина. Для цієї методики етилацетат використовують як органічний розчинник.

У своєму дефекті аніонні обмінні смоли наносять на надосадову рідину, досягаючи осадження гіберелінів за допомогою градієнтного элюирования. Нарешті, частинки висушуються і кристалізуються відповідно до встановленого ступеня чистоти.

У сільськогосподарському полі застосовуються гібереліни зі ступенем чистоти від 50 до 70%, змішаного з комерційно інертним інгредієнтом. У техніці мікророзмноження і посівів in vitro, Доцільно використовувати комерційні продукти зі ступенем чистоти більше 90%.

Фізіологічні ефекти

Застосування гіберелінів у малих кількостях сприяє різним фізіологічним діям у рослин, серед яких:

  • Індукція росту тканин і подовження стебел
  • Стимуляція проростання
  • Просування квітів до плодів
  • Регулювання цвітіння і розвиток плодів
  • Перетворення дворічних рослин на однорічні
  • Зміна статевого вираження
  • Придушення карликовості

Екзогенне застосування гіберелінів діє на стан молоді окремих рослинних структур. Живці або ставки, що використовуються для вегетативного розмноження, легко ініціюють процес вкорінення, коли проявляється його юнацький характер.

І навпаки, якщо рослинні структури виявляють свій дорослий характер, формування кореня є нульовим. Застосування гіберелінів дозволяє рослині перейти від свого стану до юнацького віку, або навпаки.

Цей механізм є необхідним, якщо ви хочете почати цвітіння в посівах, які не завершили свою ювенільну фазу. Досвід з деревними видами, такими як кипарис, сосна або тис, значно зменшили виробничі цикли.

Комерційні програми

Вимоги до світлових годин або холодних умов у деяких видів можуть бути доповнені специфічним застосуванням гіберелінів. Крім того, гібереліни можуть стимулювати утворення квіткових структур, і в кінцевому підсумку визначати сексуальні ознаки рослини.

У процесі плодоношення гібереліни сприяють росту і розвитку плодів. Крім того, вони затримують старіння плодів, запобігаючи їх погіршенню на дереві або сприяючи деякий час корисного життя після збирання.

Коли бажано отримати плоди без насіння (партенокарпія), специфічне застосування гіберелінів викликає це явище. Практичним прикладом є виробництво винограду без кісточок, який на комерційному рівні є більш затребуваним, ніж вид з насінням..

У цьому контексті застосування гіберелінів в насінні в стані спокою дозволяє активізувати фізіологічні процеси і вийти з цього стану. Насправді, адекватна доза активує гідролітичні ферменти, які розкладають крохмаль в цукрі, сприяючи розвитку ембріона.

У біотехнологічному полі гібереліни використовуються для регенерації тканин у посівах in vitro експлантів без патогенів. Крім того, застосування гіберелінів у материнських рослинах стимулює їх зростання, полегшуючи вилучення здорових верхів на лабораторному рівні.

На комерційному рівні застосування гіберелінів у вирощуванні цукрового очерету (Saccharum officinarum) дозволяють збільшити виробництво цукру. У зв'язку з цим ці фітогормони індукують подовження міжвузлів, де виробляється і зберігається сахароза, таким чином до більшого розміру більшого накопичення цукру..

Список літератури

  1. Застосування рослинних гормонів (2016) садів. Відновлено в: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín та Talón Manuel (2008) Основи фізіології рослин. Mc Graw Hill, 2-е видання. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Серезо Мартінес Хорхе (2017) Фізіологія рослин. Тема X. Гіббереліни. Політехнічний університет Картахени. 7 с.
  4. Delgado Arrieta G. і Domenech López F. (2016) Гібберелін. Технічні науки Глава 4.27, 4 с.
  5. Фіторегулятори (2003) Universitat Politècnica de València. Отримано з: euita.upv.es
  6. Уівер Роберт Дж. (1976) Регулятори росту рослин у сільському господарстві. Каліфорнійський університет, Девіс. Редакційна триллас. ISBN: 9682404312.