Gibberellinsyre karakteristika, syntese, funktioner

4668
Simon Doyle

Det gibberellinsyre det er et plantehormon, der er endogent for alle vaskulære (højere) planter. Det er ansvarligt for at regulere vækst og udvikling af alle organer af grøntsager.

Gibberellinsyre, der tilhører gruppen af ​​plantehormoner kendt som "gibberelliner". Det var den anden kemiske forbindelse klassificeret som et plantehormon (vækstfremmende stof), og sammen er gibberelliner et af de mest undersøgte fytohormoner inden for plantefysiologi..

Gibberellinsyre kemisk struktur (Kilde: oprettet af Minutemen ved hjælp af BKchem 0.12 [Public domain] via Wikimedia Commons)

Gibberelliner (eller gibberellinsyrer) blev først isoleret i 1926 af den japanske videnskabsmand Eiichi Kurosawa fra svampen Gibberella fujikuroi. G. fujikuroi er patogenet, der er ansvarlig for sygdommen "dumme planter", som forårsager overdreven forlængelse af stænglerne i risplanter.

Det var dog først i begyndelsen af ​​1950'erne, at den kemiske struktur af gibberellinsyre blev belyst. Kort tid senere blev mange forbindelser med en lignende struktur identificeret, idet de sagde, at de var endogene produkter fra planteorganismer..

Gibberellinsyre har flere virkninger på metabolismen af ​​planter, hvoraf eksempler er forlængelse af stilkene, udvikling af blomstring og aktivering af næringsassimileringsresponserne i frøene..

På nuværende tidspunkt er mere end 136 "gibberellin-type" forbindelser blevet klassificeret, enten endogene i planter, afledt af eksogene mikroorganismer eller syntetisk produceret i et laboratorium.

Artikelindeks

  • 1 Funktioner
  • 2 Syntese
    • 2.1 Hvad med geranylgeranylpyrophosphat?
  • 3 funktioner
    • 3.1 Anvendelser i industrien
  • 4 Referencer

Egenskaber

I næsten alle lærebøger forkortes gibberellinsyre eller gibberellin med bogstaverne GA, A3 eller Gas, og udtrykket "gibberellinsyre" og "gibberellin" bruges ofte uden forskel.

Gibberellinsyre har i sin GA1-form molekylformlen C19H22O6 og er universelt distribueret i alle organismer i planteriget. Denne form for hormon er aktiv i alle planter og deltager i reguleringen af ​​vækst.

Kemisk har gibberellinsyrer en rygrad, der består af 19 til 20 carbonatomer. De er forbindelser, der består af en familie af tetracykliske diterpenesyrer, og ringen, der udgør den centrale struktur af denne forbindelse, er ent-giberelano.

Gibberellinsyre syntetiseres i mange forskellige dele af planten. Imidlertid er det blevet opdaget, at i embryoet af frøene og i det meristematiske væv produceres de i meget større mængde end i andre organer..

Mere end 100 af forbindelserne klassificeret som gibberelliner har ingen virkninger som phytohormoner i sig selv, snarere er de biosyntetiske forløbere for de aktive forbindelser. Andre er derimod sekundære metabolitter, der inaktiveres af en eller anden cellulær metabolisk vej.

Et almindeligt kendetegn ved hormonelt aktive gibberellinsyrer er tilstedeværelsen af ​​en hydroxylgruppe ved deres carbonatom i position 3β ud over en carboxylgruppe ved carbon 6 og en γ-lacton mellem carbonatomer 4 og 10.

Syntese

Gibberellinsyresyntesevejen deler mange trin med syntesen af ​​de andre terpenoidforbindelser i planter, og trin er endda blevet fundet delt med terpenoidproduktionsvejen hos dyr..

Planteceller har to forskellige metaboliske veje til initiering af gibberellinbiosyntese: mevalonatvejen (i cytosolen) og methylerythritolphosphatvejen (i plastiderne)..

I de første trin på begge veje syntetiseres geranylgeranylpyrophosphat, som fungerer som et forløberskelet til produktion af gibberellin diterpener..

Den rute, der bidrager mest til dannelsen af ​​gibberelliner, forekommer i plastiderne via methylerythritolphosphatvejen. Bidraget fra den cytosoliske vej for mevalonat er ikke så signifikant som for plastider.

Hvad med geranylgeranylpyrophosphat?

I syntesen af ​​gibberellinsyre fra geranylgeranylpyrophosphat deltager tre forskellige typer enzymer: terpen-syntaser (cyclas), cytochrom P450 monooxygenaser og 2-oxoglutarat-afhængige dioxygenaser.

Cytochrome P450 monooxygenaser er blandt de vigtigste under synteseprocessen.

Enzymer ent-copalyldiphosphatsyntase og ent-kaurensyntase katalyserer omdannelsen af ​​methylerythritolphosphat til ent-kaureno. Endelig oxiderer cytochrom P450 monooxygenase i plastider ent-kaureno, gør det til gibberellin.

Den metaboliske vej for gibberellinsyntese i højere planter er meget konserveret, men den efterfølgende metabolisme af disse forbindelser varierer meget mellem forskellige arter og endda mellem væv fra den samme plante.

Funktioner

Gibberellinsyre er involveret i flere fysiologiske processer i planter, især i aspekter relateret til vækst.

Nogle gentekniske eksperimenter baseret på designet af genetiske mutanter, hvor generne, der koder for gibberellinsyre, "er slettet" har gjort det muligt at bestemme, at fraværet af dette phytohormon resulterer i dværgplanter, halvt så store som normale planter..

Effekt af fraværet af gibberellinsyre i bygplanter (Kilde: CSIRO [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)] via Wikimedia Commons)

Ligeledes viser eksperimenter af samme art, at mutanter for gibberellinsyre viser forsinkelser i vegetativ og reproduktiv udvikling (blomsterudvikling). Selv om årsagen ikke er bestemt med sikkerhed, er der desuden observeret en lavere mængde totale messenger-RNA'er i væv fra mutante planter..

Gibberelliner deltager også i den fotoperiodiske kontrol af stængelforlængelse, hvilket er blevet demonstreret med den eksogene anvendelse af gibberelliner og induktion af fotoperioder..

Da gibberellin er relateret til aktivering af mobilisering og nedbrydning af reservestofferne indeholdt i frøene, er en af ​​de mest citerede funktioner i bibliografien dens deltagelse i at fremme spiring af frø af mange plantearter..

Gibberellinsyre er også involveret i andre funktioner såsom cellecyklusforkortelse, strækbarhed, fleksibilitet og indsættelse af mikrotubuli i cellevæggen i planteceller..

Anvendelser i industrien

Gibberelliner udnyttes bredt i industrien, især med hensyn til agronomiske anliggender..

Dens eksogene anvendelse er en almindelig praksis for at opnå bedre udbytter af forskellige afgrøder af kommerciel interesse. Det er især nyttigt for planter med store mængder løv og er kendt for at bidrage til forbedring af næringsstofabsorption og assimilation.

Referencer

  1. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I. M., & Murphy, A. (2015). Plantefysiologi og udvikling.
  2. Pessarakli, M. (2014). Håndbog i plante- og afgrødefysiologi. CRC Tryk.
  3. Azcón-Bieto, J. og Talón, M. (2000). Grundlæggende om plantefysiologi (Nr. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
  4. Buchanan, B. B., Gruissem, W., & Jones, R. L. (red.). (2015). Biokemi og molekylærbiologi af planter. John Wiley & Sons.
  5. Lemon, J., Clarke, G., & Wallace, A. (2017). Er anvendelse af gibberellinsyre et nyttigt redskab til at øge havreproduktionen? I ”Gør mere med mindre”, Forløb fra den 18. australske agronomikonference 2017, Ballarat, Victoria, Australien, 24.-28. September 2017 (s. 1-4). Australian Society of Agronomy Inc..
  6. BRIAN, P. W. (1958). Gibberellinsyre: Et nyt plantehormon, der styrer vækst og blomstring. Tidsskrift for Royal Society of Arts, 106(5022), 425-441.

Endnu ingen kommentarer