Co je kyselina giberelová?

Kyselina giberelová (GA) je druh hormonu, který je důležitý pro růst rostlin. „Zelená revoluce“ zemědělství nastala hlavně díky aplikaci kyseliny giberelinové na plodiny. Vědci objevují mnoho způsobů, jak gibereliny napomáhají vývoji rostlin, a přitom rozeznávají metody, kterými jsou v rostlinách transportovány a syntetizovány.

Kyselina giberelová (GA) je hormon nacházející se v rostlinách, který pomáhá při růstu a vývoji rostlin. V zemědělství se běžně používá ke zvýšení výnosů plodin.

Kyselina giberelová nebo GA je hormon nacházející se v rostlinách. Kyselinu giberelovou najdete v rostoucích rostlinných tkáních, jako jsou výhonky, mladé listy a květy. Je slabě kyselý. Další název pro kyselinu giberelinovou je giberelin. Kyselina giberelová může vstoupit do buněčných membrán jednoduchou difúzí. Kyselinám mohou také pomáhat transportéry přílivu, což jsou proteiny, které mohou pohybovat GA přes buněčnou membránu. Jedním typem transportéru přílivu je transportér dusičnanů 1 / peptidový transportér (NPF). Mezi další takové transportéry patří SWEET13 a SWEET14, které zjevně transportují sacharózu do floému rostliny. Vnitřek buňky má nižší kyselost (vyšší pH), a proto se náboj GA stává záporným. Poté gibberellin nemůže uniknout z buňky, aniž by byl připojen k jiné složce. Vědci předpokládají, že musí existovat transportéry, které mohou gibberellin znovu přemístit z cytoplazmy, ale dosud nebyly tyto „efluxní transportéry“ nalezeny.

Doposud bylo objeveno více než 130 druhů giberelinových kyselin. Některé z nich nejsou biologicky aktivní (bioaktivní), takže slouží jako prekurzory pro bioaktivní GA, jako jsou GA1, GA3, GA4 a GA7. Biosyntéza těchto aktivních GA není dobře známa, ale vědci v této oblasti dosahují zisků. Zatímco se zdá, že se nebioaktivní GA pohybují v rostlinách na velké vzdálenosti, bioaktivní to nemají tendenci dělat. Je zřejmé, že GA se může přestěhovat do floémové mízy rostlin a že pomáhá růstu a vývoji rostlin, jakož i jejich kvetení. GA se podle všeho mohou pohybovat i na krátké vzdálenosti. V případě GA9 se tento giberelin vyrábí ve vaječnících rostlin a přemisťuje se na okvětní lístky a sepaly. Od té doby prochází změnami, aby se stal GA4. Tento bioaktivní hormon zase ovlivňuje růst rostlinných orgánů. Vědci nadále hledají odpovědi na to, jak jsou v kyselinách giberelové kyseliny mobilní.

GA3 růstový hormon je druh giberelinu, který je bioaktivní. Japonský vědec objevil AC3 v 50. letech. V té době houba ovlivnila plodiny rýže, takže způsobila, že rostliny vyrostly a zastavila produkci semen. Tyto vytáhlé, neplodné rostliny nedokázaly unést svou váhu. Když vědci studovali tuto houbu, zjistili, že obsahuje sloučeniny, které mohou podporovat růst rostlin. Houba se jmenovala Gibberella fujikuroi, z níž pochází název gibberellin. Jedna z těchto sloučenin, nyní nazývaná GA3, je nejvíce vyráběná kyselina giberelinová pro průmyslové použití. Růstový hormon GA3 je důležitý pro zemědělství, vědu a zahradnictví. GA3 stimuluje výskyt mužských orgánů u určitých druhů.

Objev giberelinových kyselin vedl k velkému rozvoji v zemědělství. Zemědělci zjistili, že mohou zvýšit své výnosy obilí pomocí GA. To vedlo k tomu, čemu se v zemědělství říká „zelená revoluce“. Zemědělci mohli do plodin přidat více dusíkatých hnojiv, aniž by se museli obávat přílišného prodloužení stonků. Výsledný nárůst pšenice a rýže zcela změnil zemědělství po celém světě, což dokazuje velký význam kyseliny giberelinové v moderním zemědělství.

Kyseliny giberelové se dodnes používají k ošetření rostlin, které mají trpasličí fenotypy. Gibereliny stimulují růst rostlin v těchto trpasličích rostlinách. Kyselinu giberelovou lze také použít ke snížení kvetení v sadech mladých ovocných stromů. Takto mají ovocné stromy více času na růst. Pomáhá také preventivně proti rostlinným virům v mladých stromech přenášených pylem. Farmáři rozhodují o tom, jaké množství kyseliny giberelové použít na své plodiny, a to určením jejich produkčního cíle. Pokud potřebují omezit plodování, mohou použít vysoké množství kyseliny giberelinové. Na druhou stranu, pokud používají méně GA, pak ovoce nebo zelenina mohou produkovat více. Sady, které přinášejí hodně ovoce, nebudou tolik aplikací GA potřebovat. Obecně platí, že GA by měly být aplikovány pouze za teplého počasí, jinak nebudou stimulovat růst stejně.

Kyselina giberelová může také pomoci ovoce, jako je citrus. Aplikace kyseliny giberelinové na citrusy může zabránit rozpadu albeda, což je pomačkání a popraskání pomerančové kůže. Použití kyseliny giberelinové může také snížit vodoznaky na citrusových plodech. Kyselina giberelová proto zlepšuje kvalitu kůry citrusů. Použitím GA se získá kvalitnější ovoce, které je odolnější vůči nepříznivému počasí a dalším potenciálním způsobům rozpadu a poškození. Pozornost věnovaná aplikacím na zdravé rostliny za správných podmínek může citrusovou plodinu výrazně zlepšit. Nejlepší výsledky aplikace GA se obvykle vyskytují, když se nepoužívá samostatně, ale spíše ve směsi s jinými sloučeninami. Je zřejmé, že díky zlepšení výnosů plodin a kvality ovoce je kyselina giberelová důležitým nástrojem v zemědělství. Role v GA při zlepšování a zvyšování nabídky potravin je působivá a zdá se, že po nějakou dobu pravděpodobně zůstane.

Gibberelliny fungují jako regulátory růstu rostlin. Pracují na nastartování klíčení semen, napomáhají růstu výhonků a zrání listů a ovlivňují kvetení.

Při klíčení semen zůstávají semena nečinná, dokud nejsou spuštěna klíčit. Když se gibereliny uvolní, zahájí proces oslabení semenných obalů zahájením genové exprese. To vede k expanzi buněk.

GA jsou faktory, které přispívají k rozvoji květů. Na bienále budou stimulovat vývoj květin. Je zajímavé, že u trvalek inhibují gibereliny kvetení. Kromě toho jsou giberelové kyseliny klíčové pro prodloužení internodia. Výsledkem je opět expanze buněk a dělení buněk. K tomu dochází jako reakce na cykly světla a tmy.

U mutantních rostlin, které jsou zakrslé nebo pozdě kvetou, je přítomna méně kyseliny giberelinové. U těchto rostlin je zapotřebí více aplikace GA, aby se rostliny vrátily k normálnějšímu růstu. Gibberellin proto funguje jako druh resetování rostlin.

Další funkcí giberelinu je napomáhat klíčení pylu. Během růstu pylové trubice bylo prokázáno, že se zvyšuje množství giberelinu. Gibberelliny také ovlivňují mužskou a ženskou plodnost rostlin. Kyselina giberelová hraje roli při potlačení tvorby ženských květů.

Tyčinka je hlavním místem pro výrobu giberelinových kyselin.

Nedávné objevy v botanice vedly k lepšímu porozumění signálních drah pro giberelové kyseliny. Obecně tyto dráhy vyžadují receptor GA, růstové represory zvané DELLA a proteiny různých druhů. Proteiny DELLA inhibují růst rostlin, zatímco signál GA podporuje růst. K překonání této inhibice tvoří kyseliny giberelinové komplex, který vede k rozpadu růstových represorů DELLA.

Vědci se stále snaží porozumět procesu, jak GA umožňují, aby se všechny tyto věci staly. Teoreticky musí gibereliny transportovat na velké vzdálenosti uvnitř rostlin. Mechanismus není dosud jasný.

Jelikož se rostliny nemohou hýbat, je velmi důležitá signalizace molekul a hormonů. Další informace o základních transportních mechanismech kyseliny giberelové, kromě signálních drah hormonů, povedou k lepšímu porozumění rostlinám. To zase pomůže zemědělství, protože lidé čelí potřebě vysoce efektivních výnosů plodin.