Gibberellins-typen, functie, werkingswijze, biosynthese, toepassing

de giberelinas het zijn plantenhormonen of fytohormonen die ingrijpen in verschillende processen van groei en ontwikkeling van hogere planten. In feite stimuleren ze de groei en verlenging van de stengel, de ontwikkeling van het fruit en de ontkieming van zaden.

Zijn ontdekking werd halverwege de jaren '30 gedaan door Japanse onderzoekers die de abnormale groei van rijstplanten bestudeerden. De naam gibberelline komt van de schimmel Gibberrella funjikuroi, organisme waaruit het aanvankelijk werd geëxtraheerd, een oorzakelijk agens van de ziekte "Bakanae".

Hoewel er meer dan 112 gibberellines zijn geïdentificeerd, zijn er maar weinig manifeste fysiologische activiteiten. Alleen gibberelline A₃ of gibberellinezuur en gibberellines A₁, Een₄ en A₇ ze zijn commercieel belangrijk.

Deze fytohormonen bevorderen verrassende veranderingen in de grootte van planten, naast het induceren van celdeling in bladeren en stengels. Het zichtbare effect van zijn exogene toepassing is de verlenging van dunne stelen, minder takken en fragiele bladeren.

index

• 1 soorten
  • 1.1 Vrije vormen
  • 1.2 geconjugeerde vormen
• 2 functie
• 3 Werkingsmechanisme
• 4 Biosynthese van gibberellines
• 5 Natuurlijke gibberellines verkrijgen
• 6 Fysiologische effecten
• 7 Commerciële toepassingen
• 8 Referenties

type

De structuur van gibberellines is het resultaat van de vereniging van vijf koolstofisoprenoïden die samen een vierringmolecuul vormen. De classificatie ervan hangt af van de biologische activiteit.

Gratis formulieren

Komt overeen met die stoffen afgeleid van ent-Kaureno, waarvan de fundamentele structuur ent-giberelano is. Ze worden geclassificeerd als zure diterpenoïden van de ent-kaureen heterocyclische koolwaterstof. Er zijn twee soorten vrije vormen bekend.

• inactief: presenteert 20 koolstofatomen.
• actief: Ze bevatten 19 koolstofatomen, omdat ze een specifieke koolstof verloren hebben. De activiteit is geconditioneerd om 19 koolstofatomen te hebben en een hydroxylatie op positie 3 te presenteren.

Vervoegde vormen

Het zijn die gibberellines die geassocieerd zijn met koolhydraten, dus ze hebben geen biologische activiteit.

functie

De belangrijkste functie van gibberellines is de inductie van groei en verlenging van plantstructuren. Het fysiologische mechanisme dat verlenging mogelijk maakt, houdt verband met veranderingen in de endogene calciumconcentratie op cellulair niveau.

De toepassing van gibberellines bevordert de ontwikkeling van de bloei en bloeiwijzen van verschillende soorten, vooral in lange dagplanten (PDL). Geassocieerd met fytochromen, ze presenteren een synergetisch effect, het stimuleren van de differentiatie van bloemstructuren, zoals bloemblaadjes, meeldraden of carpels, tijdens de bloei.

Aan de andere kant veroorzaken ze ontkieming van zaden die slapend blijven. In feite activeren ze de mobilisatie van reserves, waardoor de synthese van amylasen en proteasen in de zaden wordt geïnduceerd.

Evenzo begunstigen zij de ontwikkeling van de vruchten, waardoor het stremmen of veranderen van de bloemen in vruchten wordt gestimuleerd. Bovendien bevorderen ze parthenocarpie en worden ze gebruikt om vruchten zonder zaden te produceren.

Wijze van actie

Gibberellines bevorderen celdeling en verlenging, omdat gecontroleerde toepassingen het aantal en de grootte van cellen doen toenemen. Het werkingsmechanisme van gibberellines wordt gereguleerd door de variatie in het gehalte aan calciumionen in weefsels.

Deze fytohormonen worden geactiveerd en genereren fysiologische en morfologische reacties bij zeer lage concentraties in plantenweefsels. Op cellulair niveau is het essentieel dat alle betrokken elementen aanwezig zijn en levensvatbaar zijn voor de verandering..

Het werkingsmechanisme van gibberellines is onderzocht op het kiem- en groeiproces van het embryo in gerstzaden (Hordeum vulgare). In feite is de biochemische en fysiologische functie van gibberellines geverifieerd op de veranderingen die optreden in dit proces.

Gerstzaden bevatten een laag eiwitrijke cellen onder het episperm, de aleuronlaag. Aan het begin van het kiemingsproces laat het embryo gibberellines vrij die werken op de aleuronlaag die beide hydrolytische enzymen genereert.

In dit mechanisme is α-amylase, verantwoordelijk voor het ontvouwen van zetmeel tot suikers, het belangrijkste enzym dat wordt gesynthetiseerd. Studies hebben aangetoond dat suikers alleen worden gevormd als de aleuronlaag aanwezig is.

Daarom is de α-amylase afkomstig uit de aleuronlaag verantwoordelijk voor het transformeren van het reservezetmeel in het zetmeelachtige zetmeel. Op deze manier worden de vrijkomende suikers en aminozuren door het embryo volgens hun fysiologische vereisten gebruikt.

Er wordt verondersteld dat gibberellines bepaalde genen activeren die inwerken op mRNA-moleculen die verantwoordelijk zijn voor het synthetiseren van a-amylase. Hoewel nog niet is vastgesteld dat het fytohormon op het gen inwerkt, is de aanwezigheid ervan essentieel voor de synthese van RNA en de vorming van enzymen.

Biosynthese van gibberellines

Gibberellines zijn terpenoïde verbindingen afgeleid van de gibano-ring die bestaat uit een ent-giberelane tetracyclische structuur. Biosynthese wordt uitgevoerd via de route van mevalonzuur, het belangrijkste metaalpad van eukaryoten.

Deze route vindt plaats in het cytosol en in het endoplasmatisch reticulum van plantencellen, gist, schimmels, bacteriën, algen en protozoa. Het resultaat is vijf-koolstofstructuren genaamd isopentenylpyrofosfaat en dimethylallylpyrofosfaat gebruikt om isoprenoïden te verkrijgen..

Isoprenoïden zijn de promotormoleculen van verschillende deeltjes, zoals co-enzymen, vitamine K en daaronder phytohormonen. Op het niveau van de fabriek eindigt de metabole route meestal in het verkrijgen van GA₁₂-aldehyde.

Verkregen deze verbinding, elke plantensoort volgt verschillende processen tot het bereiken van de verscheidenheid aan bekende gibberellines. In feite werkt elke gibberelline onafhankelijk of interageert met de andere fytohormonen.

Dit proces vindt uitsluitend plaats in de meristematische weefsels van jonge bladeren. Vervolgens worden deze stoffen via het floëem naar de rest van de plant verplaatst.

Bij sommige soorten worden gibberellines gesynthetiseerd op het niveau van de worteltop, waarbij ze via het floëem naar de stengel worden verplaatst. Evenzo hebben onrijpe zaden een hoog gehalte aan gibberellines.

Natuurlijke gibberellines verkrijgen

Fermentatie van stikstof, koolzuurhoudende en minerale zouten is de natuurlijke manier om commerciële gibberellines te verkrijgen. Als een koolzuurhoudende bron worden glucose, sucrose, natuurlijke meel en vetten gebruikt en minerale zouten van fosfaat en magnesium worden toegepast..

Het proces heeft 5 tot 7 dagen nodig voor een effectieve gisting. Roeren en constante beluchtingsomstandigheden zijn vereist, met een gemiddelde van 28 tot 32 ºC en pH-waarden van 3-3,5.

In feite wordt het herstelproces van gibberellinen uitgevoerd door de dissociatie van de biomassa uit de gefermenteerde bouillon. In dit geval bevat de celvrije supernatant de elementen die worden gebruikt als plantengroeiregulatoren.

Op laboratoriumniveau kunnen gibberellinedeeltjes worden teruggewonnen door een proces van vloeistof-vloeistof-extractiekolommen. Voor deze techniek wordt ethylacetaat als een organisch oplosmiddel gebruikt.

In het defect worden anionische uitwisselingsharsen aangebracht op het supernatant, waarbij de precipitatie van de gibberellines wordt bereikt door middel van gradiëntelutie. Ten slotte worden de deeltjes gedroogd en gekristalliseerd volgens de vastgestelde zuiverheidsgraad.

Op het gebied van de landbouw worden gibberellinen gebruikt met een zuiverheidsgraad tussen 50 en 70%, gemengd met een commercieel inert ingrediënt. In technieken van microvermeerdering en gewassen in vitro, Het is raadzaam om commerciële producten te gebruiken met een zuiverheidsgraad van meer dan 90%.

Fysiologische effecten

De toepassing van gibberellines in kleine hoeveelheden bevordert verschillende fysiologische acties in planten, waaronder:

• Inductie van weefselgroei en verlenging van stengels
• Stimulatie van ontkieming
• Promotie van bloemzetting naar fruit
• Regulering van de bloei en ontwikkeling van fruit
• Transformatie van tweejarige planten in eenjarige planten
• Wijziging van seksuele expressie
• Onderdrukking van dwerggroei

De exogene toepassing van gibberellines werkt in op de juveniele toestand van bepaalde plantstructuren. Stekken of ringen gebruikt voor vegetatieve vermenigvuldiging, gemakkelijk het proces van rooten initiëren wanneer zijn jeugdige karakter zich manifesteert.

Omgekeerd, als plantstructuren hun volwassen karakter vertonen, is wortelvorming nul. Door toepassing van gibberellines kan de plant van zijn jeugdige toestand naar volwassenheid gaan, of omgekeerd.

Dit mechanisme is essentieel als u wilt gaan bloeien in gewassen die hun juveniele fase nog niet hebben voltooid. Ervaringen met houtachtige soorten, zoals cypressen, dennen of gewone taxus, hebben de productiecycli aanzienlijk verkort.

Commerciële toepassingen

De eisen van lichte uren of koude omstandigheden in sommige soorten kunnen worden aangevuld met specifieke toepassingen van gibberellines. Bovendien kunnen gibberellines de vorming van bloemstructuren stimuleren en uiteindelijk de seksuele eigenschappen van de plant bepalen.

In het vruchtproces bevorderen gibberellines de groei en ontwikkeling van het fruit. Evenzo vertragen ze de veroudering van de vruchten, voorkomen ze hun achteruitgang in de boom of dragen ze bij aan een nuttige levensduur, eenmaal geoogst.

Wanneer het gewenst is om vruchten zonder zaad te verkrijgen (Partenocarpia), induceren specifieke toepassingen van gibberellines dit fenomeen. Een praktisch voorbeeld is de productie van pitloze druiven, die op commercieel niveau meer gevraagd zijn dan de soort met zaden..

Hierbij toepassingen van gibberellines in kiemrust, activeert de fysiologische processen in en uit deze aandoening. In feite, een geschikte effectieve dosis hydrolytische enzymen die zetmeel afbreken suiker gunste embryoontwikkeling.

Op biotechnologisch gebied worden gibberellines gebruikt om weefsels in gewassen te regenereren in vitro van pathogeenvrije explantaten. Ook toepassingen van gibberellines in planten moeders groei stimuleren, vergemakkelijken van de extractie van gezonde toppen bij laboratoriumtemperatuur.

Op commercieel niveau, toepassingen van gibberellines bij de teelt van suikerriet (Saccharum officinarum) toestaan ​​om de productie van suiker te verhogen. In dit opzicht zijn deze fytohormonen induceren internodium rek van productie en opgeslagen sucrose, dus groter formaat grotere accumulatie suiker.

referenties

1. Toepassing van plantaardige hormonen (2016) Tuinbouw. Hersteld in: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquin en Manuel Heel (2008) Fundamentals of Plant Physiology. Mc Graw Hill, 2e editie. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Plantenfysiologie. Topic X. Gibberellins. Polytechnische Universiteit van Cartagena. 7 pp.
4. Delgado Arrieta G. en Domenech López F. (2016) Gibberelin. Technische wetenschappen Hoofdstuk 4.27, 4 pp.
5. Fytoregulators (2003) Universitat Politècnica de València. Teruggeplaatst van: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Regulators van de groei van planten in de landbouw. Universiteit van Californië, Davis. Editorial Trillas. ISBN: 9682404312.