Гибереловата киселина (GA) е вид хормон, който е важен за растежа на растенията. „Зелената революция“ в земеделието се дължи до голяма степен благодарение на прилагането на гиберелова киселина върху културите. Учените откриват многото начини, по които гиберелините подпомагат развитието на растенията, като същевременно различават методите, чрез които те се транспортират и синтезират в растенията.
Гибереловата киселина (GA) е хормон, открит в растенията, който подпомага растежа и развитието на растенията. Често се използва в селското стопанство за увеличаване на добивите.
Описание на гиберелова киселина
Гибереловата киселина или GA е хормон, който се намира в растенията. Гиберелова киселина може да се намери в растящите растителни тъкани като издънки, млади листа и цветя. Той е слабо кисел. Друго име на гиберелиновата киселина е гиберелинът. Гибереловата киселина може да влезе в клетъчните мембрани чрез проста дифузия. Киселините могат да бъдат подпомогнати и от притока на транспортери, които са протеини, които могат да придвижват GA през клетъчната мембрана. Един вид транспортер на приток е нитратен транспортер 1 / пептиден транспортер (NPF). Други такива транспортьори включват SWEET13 и SWEET14, които очевидно транспортират захароза до флоемата на растението. Вътрешността на клетката притежава по-ниска киселинност (по-високо рН) и така GA става отрицателен заряд. След този момент гиберелинът не може да избяга от клетката, без да се присъедини към друг компонент. Учените предполагат, че трябва да има транспортери, които да могат да преместят гиберелина отново от цитоплазмата, но досега тези „ефлуксни транспортери“ не са открити.
До момента са открити над 130 вида гиберелови киселини. Няколко от тях не са биологично активни (биоактивни), така че те служат като предшественици на биоактивни GA като GA1, GA3, GA4 и GA7. Биосинтезата на тези активни GAs не е добре разбрана, но учените печелят в тази област. Докато небиоактивните GA изглежда се движат на големи разстояния в растенията, биоактивните не са склонни да правят това. Ясно е, че GA може да премине във флоемен сок на растенията и че подпомага растежа и развитието на растенията, както и техния цъфтеж. Очевидно GA могат да се движат и на къси разстояния. В случая на GA9 този гиберелин се произвежда в растителни яйчници и се премества в листенца и чашелистчета. Оттам се подлага на промени, за да стане GA4. Този биоактивен хормон от своя страна влияе върху растежа на растителните органи. Учените продължават да търсят отговори колко мобилни са гиберелните киселини в растенията.
GA3 растежен хормон
Хормонът на растежа GA3 е вид гиберелин, който е биоактивен. Японски учен открива AC3 през 50-те години на миналия век. По това време гъбички засягат оризовите култури, така че растенията да растат високи, като същевременно спира производството на семена. Тези нестабилни, безплодни растения дори не можеха да издържат теглото си. Когато учените изследвали тази гъба, те открили, че тя съдържа съединения, които могат да насърчат растежа на растенията. Гъбата се наричаше Gibberella fujikuroi, откъдето произлиза името giberellin. Едно от тези съединения, наречено сега GA3, е най-произвежданата гиберелова киселина за промишлена употреба. Хормонът на растежа GA3 е важен за земеделието, науката и градинарството. GA3 стимулира появата на мъжки органи при някои видове.
Производство на гиберелова киселина и растения
Откриването на гиберелови киселини доведе до големи развития в селското стопанство. Земеделските производители установиха, че могат да увеличат добивите си от зърно, като използват ГА. Това доведе до така наречената „зелена революция” в земеделието. Земеделските производители биха могли да добавят повече азотни торове към културите, без да се притесняват от твърде голямо удължаване на стъблото. Полученото увеличение на пшеницата и ориза напълно промени земеделието по света, доказвайки голямото значение на гиберелиновата киселина в съвременното земеделие.
И до днес гибереловите киселини се използват за лечение на растения, които имат джудже фенотипове. Гиберелините стимулират растежа на растенията в тези джуджета. Гибереловата киселина може да се използва и за намаляване на цъфтежа в младите овощни градини. По този начин овощните дървета имат повече време за растеж. Той също така помага като превантивна мярка срещу растителни вируси в младите дървета, които се предават от цветен прашец. Земеделските производители решават колко гиберелова киселина да използват върху своите култури, като определят каква е производствената им цел. Ако трябва да намалят плододаването, те могат да използват големи количества гиберелова киселина. От друга страна, ако използват по-малко GA, плодовете или зеленчуците могат да произведат повече. Овощните градини, които дават много плодове, няма да се нуждаят от толкова приложение на GA. Като цяло, GAs трябва да се прилагат само в топло време, или те също няма да работят за стимулиране на растежа.
Гибереловата киселина също може да помогне на плодове като цитрусови плодове. Прилагането на гиберелова киселина върху цитрусовите плодове може да предотврати разграждането на албедото, което представлява намачкване и напукване на портокалови кори. Прилагането на гиберелова киселина също може да намали петна с воден знак върху цитрусовите плодове. Поради това гибереловата киселина подобрява качеството на цитрусовите кори. Прилагането на GA дава плодове с по-високо качество, които са по-устойчиви на неблагоприятно време и други потенциални пътища за гниене и нараняване. Внимателното внимание към приложенията върху здрави растения при подходящи условия може значително да подобри цитрусовите култури. Обикновено най-добрите резултати от приложението на GA се получават, когато не се използва самостоятелно, а по-скоро в комбинация с други съединения. Ясно е, че подобренията в добивите и качеството на плодовете правят гиберелиновата киселина важен инструмент в селското стопанство. Ролята в GA за подобряване и увеличаване на предлагането на храни е впечатляваща и изглежда вероятно да остане известно време.
Каква е функцията на гиберелините?
Гиберелините функционират като контролери на растежа в растенията. Те работят, за да стартират кълняемостта на семената, да подпомогнат растежа и узряването на листата и да повлияят на цъфтежа.
При покълване на семената семената остават в латентно състояние, докато не се задействат за покълване. Когато гиберелините се освободят, те започват процес на отслабване на семенните обвивки, като започват генна експресия. Това води до разширяване на клетките.
GA са фактори, които допринасят за развитието на цветята. На двугодишни растения те ще стимулират развитието на цветя. Интересното е, че при трайните насаждения гиберелините инхибират цъфтежа. В допълнение, гиббереловите киселини са ключови за удължаването на междувъзлието. Отново резултатът е разширяване на клетките и клетъчно делене. Това се случва като отговор на светли и тъмни цикли.
В мутантните растения, които са джудже или късно цъфтят, има по-малко присъствие на гиберелова киселина. При тези растения е необходимо повече приложение на GA, за да се върнат растенията към по-нормален модел на растеж. Следователно, гибберелинът функционира като вид нулиране за растенията.
Друга функция на гиберелин е да подпомага поникването на полени. По време на растежа на поленовата тръба е доказано, че количеството на гиберелин се увеличава. Гиберелините също влияят върху мъжката и женската плодовитост при растенията. Гибереловата киселина играе роля в потискането на образуването на женски цветя.
Тичинката е основно място за производство на гиберелни киселини.
Последните открития в ботаниката доведоха до по-добро разбиране на сигналните пътища за гиберелови киселини. Обикновено тези пътища изискват GA рецептор, растежни репресори, наречени DELLA и протеини от различни видове. Протеините DELLA инхибират растежа на растенията, докато GA сигналът подпомага растежа. За да излязат извън това инхибиране, гибереловите киселини образуват комплекс, който води до разпадане на DELLA репресорите за растеж.
Учените все още се стремят да разберат процеса за това как GA правят всичко това. Теоретично, гиберелините трябва да транспортират големи разстояния вътре в растенията. Механизмът за това все още не е ясен.
Тъй като растенията не могат да се движат, значението на сигналните молекули и хормони е от голямо значение. Опирането повече върху основните транспортни механизми на гиберелиновата киселина, в допълнение към сигналните пътища на хормоните, ще доведе до по-добро разбиране на растенията. Това от своя страна ще помогне на земеделието, тъй като хората се сблъскват с необходимостта от високоефективни добиви.