Типы гиббереллинов, функция, способ действия, биосинтез, применение



giberelinas это растительные гормоны или фитогормоны, которые вмешиваются в различные процессы роста и развития высших растений. Фактически они стимулируют рост и удлинение стебля, развитие плодов и прорастание семян..

Его открытие было сделано в середине 30-х годов японскими исследователями, которые изучали аномальный рост рисовых растений. Название гиббереллин происходит от гриба Gibberrella funjikuroi, организм, из которого он был первоначально извлечен, возбудитель болезни "Bakanae".

Хотя было идентифицировано более 112 гиббереллинов, очень немногие проявляют физиологическую активность. Только гиббереллин а3 или гибберелловая кислота и гиббереллины А1, 4 и А7 они имеют коммерческое значение.

Эти фитогормоны способствуют удивительным изменениям в размерах растений, а также вызывают деление клеток в листьях и стеблях. Видимым эффектом его экзогенного применения является удлинение тонких стеблей, меньшее количество ветвей и хрупких листьев.

индекс

  • 1 Типы
    • 1.1 Свободные формы
    • 1.2 Сопряженные формы
  • 2 Функция
  • 3 Режим действия
  • 4 Биосинтез гиббереллинов
  • 5 Получение природных гиббереллинов
  • 6 Физиологические эффекты
  • 7 Коммерческие приложения
  • 8 ссылок

тип

Структура гиббереллинов является результатом объединения пяти изопреноидов углерода, которые вместе образуют молекулу с четырьмя кольцами. Его классификация зависит от биологической активности..

Свободные формы

Соответствует тем веществам, полученным из энт-каурено, фундаментальная структура которых энт-гиберелано. Они классифицируются как кислотные дитерпеноиды из гетероциклического энт-каренового углеводорода. Известны два типа свободных форм.

  • неактивный: представляет 20 углеродов.
  • активные: Они представляют 19 углеродов, так как они потеряли определенный углерод. Активность обусловлена ​​наличием 19 атомов углерода и присутствием гидроксилирования в положении 3..

Сопряженные формы

Это те гибереллины, которые связаны с углеводами, поэтому они не обладают биологической активностью.

функция

Основная функция гиббереллинов - индукция роста и удлинение растительных структур. Физиологический механизм, обеспечивающий удлинение, связан с изменениями концентрации эндогенного кальция на клеточном уровне..

Применение гиббереллинов способствует развитию цветения и соцветий различных видов, особенно у растений длинного дня (PDL). Связанные с фитохромами, они оказывают синергетический эффект, стимулируя дифференциацию цветочных структур, таких как лепестки, тычинки или ковры, во время цветения.

С другой стороны, они вызывают прорастание семян, которые остаются бездействующими. По сути, они активируют мобилизацию резервов, вызывая синтез амилаз и протеаз в семенах..

Точно так же они способствуют развитию фруктов, стимулируя свертывание или превращение цветов в фрукты. Кроме того, они способствуют партенокарпии и используются для производства плодов без семян..

Режим действия

Гиббереллины способствуют клеточному делению и удлинению, поскольку контролируемые применения увеличивают количество и размер клеток. Способ действия гиббереллинов регулируется изменением содержания ионов кальция в тканях..

Эти фитогормоны активируются и генерируют физиологические и морфологические реакции при очень низких концентрациях в тканях растений. На клеточном уровне важно, чтобы все вовлеченные элементы присутствовали и были жизнеспособными для того, чтобы изменения произошли..

Механизм действия гиббереллинов был изучен на процесс прорастания и роста зародыша в семенах ячменя (Hordeum vulgare). Фактически, биохимическая и физиологическая функция гиббереллинов была проверена на изменениях, которые происходят в этом процессе.

Семена ячменя имеют слой богатых белком клеток под эписермом, называемый алейроновым слоем. В начале процесса прорастания эмбрион выделяет гиббереллины, которые действуют на слой алейрона, который генерирует оба гидролитических фермента..

В этом механизме α-амилаза, ответственная за развертывание крахмала в сахара, является основным синтезируемым ферментом. Исследования показали, что сахара образуются только при наличии алейронового слоя..

Следовательно, α-амилаза, происходящая из алейронового слоя, ответственна за превращение резервного крахмала в амилозный эндосперм. Таким образом, высвобождаемые сахара и аминокислоты используются эмбрионом в соответствии с их физиологическими требованиями..

Предполагается, что гиббереллины активируют определенные гены, которые действуют на молекулы мРНК, ответственные за синтез α-амилазы. Хотя еще не было подтверждено, что фитогормон действует на ген, его присутствие необходимо для синтеза РНК и образования ферментов..

Биосинтез гиббереллинов

Гиббереллины представляют собой терпеноидные соединения, полученные из кольца гибано, состоящего из тетрациклической структуры энт-гиберелана. Биосинтез осуществляется по пути мевалоновой кислоты, которая является основным металлическим путем эукариот.

Этот путь происходит в цитозоле и в эндоплазматической сети клеток растений, дрожжей, грибов, бактерий, водорослей и простейших. В результате получаются пятиуглеродные структуры, называемые изопентенилпирофосфатом и диметилаллилпирофосфатом, используемые для получения изопреноидов..

Изопреноиды представляют собой молекулы-промоторы различных частиц, таких как коферменты, витамин К и среди них фитогормоны. На уровне растений метаболический путь обычно заканчивается получением GA12-альдегид.

Получив это соединение, каждый вид растений следует различным процессам до достижения разнообразия известных гиббереллинов. Фактически, каждый гиббереллин действует независимо или взаимодействует с другими фитогормонами..

Этот процесс происходит исключительно в меристематических тканях молодых листьев. Затем эти вещества перемещаются к остальной части растения через флоэму.

У некоторых видов гиббереллины синтезируются на уровне верхушки корня и перемещаются в ствол через флоэму. Кроме того, незрелые семена имеют высокое содержание гиббереллинов.

Получение натуральных гиббереллинов

Ферментация азотных, газированных и минеральных солей является естественным способом получения коммерческих гиббереллинов. В качестве газированного источника используются глюкоза, сахароза, натуральная мука и жиры, а также минеральные соли фосфата и магния..

Процесс требует 5-7 дней для эффективной ферментации. Необходимы условия перемешивания и постоянной аэрации, поддерживая в среднем от 28º до 32º C, и уровень pH 3-3,5.

Фактически процесс восстановления гиббереллинов осуществляется путем диссоциации биомассы из ферментированного бульона. В этом случае бесклеточный супернатант содержит элементы, используемые в качестве регуляторов роста растений..

На лабораторном уровне частицы гиббереллина могут быть извлечены посредством процесса жидкостно-жидкостных экстракционных колонн. Для этой техники в качестве органического растворителя используется этилацетат.

В своем дефекте анионообменные смолы наносят на супернатант, достигая осаждения гиббереллинов посредством градиентного элюирования. Наконец, частицы сушат и кристаллизуют в соответствии с установленной степенью чистоты..

В области сельского хозяйства используются гиббереллины со степенью чистоты от 50 до 70%, смешанные с коммерчески инертным ингредиентом. В технике микропропаганды и посева в пробирке, Целесообразно использовать коммерческие продукты со степенью чистоты более 90%.

Физиологические эффекты

Применение гиббереллинов в небольших количествах способствует различным физиологическим воздействиям на растения, среди которых:

  • Индукция роста тканей и удлинение стеблей
  • Стимуляция прорастания
  • Продвижение цветочной постановки на фрукты
  • Регулирование цветения и развития плодов
  • Преобразование двухлетних растений в однолетние растения
  • Изменение полового выражения
  • Подавление карликовости

Экзогенное применение гиббереллинов влияет на ювенильное состояние некоторых структур растений. Черенки или колья, используемые для вегетативного размножения, легко инициируют процесс укоренения, когда проявляется его юношеский характер.

И наоборот, если структуры растений проявляют свой взрослый характер, образование корней является нулевым. Применение гиббереллина позволяет растению переходить из подросткового состояния во взрослую жизнь или наоборот.

Этот механизм необходим, когда вы хотите начать цветение в культурах, которые еще не завершили свою ювенильную фазу. Опыт с древесными породами, такими как кипарис, сосна или тис, значительно сократил производственные циклы.

Коммерческие приложения

Требования к светлым часам или холодным условиям у некоторых видов могут быть дополнены специальными применениями гиббереллинов. Кроме того, гиббереллины могут стимулировать образование цветочных структур и в конечном итоге определять половые признаки растения.

В процессе плодоношения гиббереллины способствуют росту и развитию плодов. Точно так же они задерживают старение плодов, предотвращая их порчу на дереве или увеличивая время полезной жизни после сбора урожая..

Когда желательно получить плоды без семян (Partenocarpia), специфические применения гиббереллинов вызывают это явление. Практическим примером является производство винограда без косточек, который на коммерческом уровне более востребован, чем виды с семенами..

В связи с этим применение гиббереллинов в семенах в состоянии покоя позволяет активизировать физиологические процессы и выйти из этого состояния. Фактически, адекватная доза активирует гидролитические ферменты, которые разлагают крахмал в сахаре, способствуя развитию зародыша..

В области биотехнологии гиббереллины используются для регенерации тканей в посевах. в пробирке без патогенов эксплантов. Аналогичным образом, применение гиббереллинов в материнских растениях стимулирует их рост, облегчая извлечение здоровых вершин на лабораторном уровне..

На коммерческом уровне применяют гиббереллины в выращивании сахарного тростника (Saccharum officinarum) позволяют увеличить производство сахара. В этом отношении эти фитогормоны вызывают удлинение междоузлий, где производится и хранится сахароза, таким образом, к большему размеру и большему накоплению сахара.

ссылки

  1. Применение растительных гормонов (2016) Садоводство. Восстановлено в: horticultivos.com
  2. Аскон-Бито Хоакин и Талон Мануэль (2008) Основы физиологии растений. Mc Graw Hill, 2-е издание. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Сересо Мартинес Хорхе (2017) Физиология растений. Тема X. Гиббереллины. Картахенский политехнический университет. 7 стр.
  4. Дельгадо Арриета Г. и Доменек Лопес Ф. (2016) Гибберелин. Технические науки Глава 4.27, 4 стр..
  5. Фиторегуляторы (2003). Политехнический университет Валенсии. Получено от: euita.upv.es
  6. Уивер Роберт Дж. (1976) Регуляторы роста растений в сельском хозяйстве. Калифорнийский университет в Дэвисе Редакция Trillas. ISBN: 9682404312.