Was ist Gibberellinsäure?

Gibberellinsäure (GA) ist eine Art Hormon, das für das Pflanzenwachstum wichtig ist. Die „grüne Revolution“ der Landwirtschaft entstand hauptsächlich durch die Anwendung von Gibberellinsäure auf Pflanzen. Wissenschaftler entdecken die vielen Möglichkeiten, auf denen Gibberelline die Pflanzenentwicklung unterstützen, und erkennen gleichzeitig die Methoden, mit denen sie in Pflanzen transportiert und synthetisiert werden.

Gibberellinsäure (GA) ist ein in Pflanzen vorkommendes Hormon, das das Pflanzenwachstum und die Entwicklung unterstützt. Es wird häufig in der Landwirtschaft verwendet, um die Ernteerträge zu steigern.

Gibberellinsäure oder GA ist ein Hormon, das in Pflanzen vorkommt. Gibberellinsäure kommt in wachsenden Pflanzengeweben wie Trieben, jungen Blättern und Blüten vor. Es ist schwach sauer. Ein anderer Name für Gibberellinsäure ist Gibberellin. Gibberellinsäure kann durch einfache Diffusion in die Zellmembranen eindringen. Die Säuren können auch durch Influx-Transporter unterstützt werden, bei denen es sich um Proteine ​​handelt, die GAs durch die Zellmembran bewegen können. Eine Art von Einstromtransportern ist ein Nitrattransporter 1/Peptidtransporter (NPF). Andere solche Transporter umfassen SWEET13 und SWEET14, die anscheinend Saccharose zum Phloem der Pflanze transportieren. Das Innere der Zelle besitzt einen niedrigeren Säuregehalt (einen höheren pH-Wert), und so wird GA negativ geladen. Danach kann das Gibberellin die Zelle nicht mehr verlassen, ohne mit einer anderen Komponente verbunden zu werden. Wissenschaftler vermuten, dass es Transporter geben muss, die Gibberellin wieder aus dem Zytoplasma herausbefördern können, aber bisher wurden diese „Efflux-Transporter“ nicht gefunden.

Bisher wurden über 130 Arten von Gibberellinsäuren entdeckt. Einige davon sind nicht biologisch aktiv (bioaktiv), daher dienen sie als Vorläufer für bioaktive GAs wie GA1, GA3, GA4 und GA7. Die Biosynthese dieser aktiven GAs ist nicht gut verstanden, aber die Wissenschaftler machen auf diesem Gebiet Fortschritte. Während nicht-bioaktive GAs in Pflanzen anscheinend weite Strecken zurücklegen, neigen bioaktive nicht dazu. Es ist klar, dass GA in den Phloemsaft von Pflanzen eindringen kann und dass es das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen sowie deren Blüte unterstützt. Anscheinend können sich GAs auch über kurze Distanzen bewegen. Im Fall von GA9 wird dieses Gibberellin in Pflanzeneierstöcken hergestellt und in Blütenblätter und Kelchblätter verlagert. Von dort wird es zu GA4 geändert. Dieses bioaktive Hormon wiederum beeinflusst das Wachstum von Pflanzenorganen. Wissenschaftler suchen weiterhin nach Antworten darauf, wie beweglich Gibberellinsäuren in Pflanzen sind.

Das Wachstumshormon GA3 ist eine bioaktive Art von Gibberellin. Ein japanischer Wissenschaftler entdeckte AC3 in den 1950er Jahren. Zu dieser Zeit befiel ein Pilz Reispflanzen, so dass die Pflanzen groß wurden und die Samenproduktion stoppte. Diese schlaksigen, unfruchtbaren Pflanzen konnten nicht einmal ihr Gewicht tragen. Als Wissenschaftler diesen Pilz untersuchten, fanden sie heraus, dass er Verbindungen enthielt, die das Pflanzenwachstum fördern könnten. Der Pilz wurde Gibberella fujikuroi genannt, wodurch der Name Gibberellin entstand. Eine dieser Verbindungen, jetzt GA3 genannt, ist die am häufigsten produzierte Gibberellinsäure für den industriellen Gebrauch. Das Wachstumshormon GA3 ist wichtig für Landwirtschaft, Wissenschaft und Gartenbau. GA3 stimuliert das Auftreten männlicher Organe bei bestimmten Arten.

Die Entdeckung der Gibberellinsäure führte zu bedeutenden Entwicklungen in der Landwirtschaft. Die Landwirte stellten fest, dass sie ihre Getreideerträge durch den Einsatz von GAs steigern konnten. Dies führte zu einer sogenannten „grünen Revolution“ in der Landwirtschaft. Landwirte könnten ihren Pflanzen mehr Stickstoffdünger hinzufügen, ohne sich Sorgen über eine zu starke Stängelverlängerung machen zu müssen. Die daraus resultierende Zunahme von Weizen und Reis veränderte die Landwirtschaft weltweit völlig und beweist die große Bedeutung der Gibberellinsäure in der modernen Landwirtschaft.

Bis heute werden Gibberellinsäuren zur Behandlung von Pflanzen mit Zwerg-Phänotypen verwendet. Die Gibberelline stimulieren das Pflanzenwachstum in diesen Zwergpflanzen. Gibberellinsäure kann auch verwendet werden, um die Blüte in jungen Obstplantagen zu reduzieren. So haben die Obstbäume mehr Zeit zum Wachsen. Es hilft auch als vorbeugende Maßnahme gegen Pflanzenviren bei jungen Bäumen, die durch Pollen übertragen werden. Die Landwirte entscheiden, wie viel Gibberellinsäure sie für ihre Pflanzen verwenden möchten, indem sie ihr Produktionsziel bestimmen. Wenn sie die Fruchtbildung reduzieren müssen, können sie hohe Mengen an Gibberellinsäure verwenden. Auf der anderen Seite, wenn sie weniger GA verwenden, können Obst oder Gemüse mehr produzieren. Obstgärten, die viele Früchte tragen, benötigen nicht so viel GA-Antrag. Im Allgemeinen sollten GAs nur bei warmem Wetter angewendet werden, da sie sonst nicht auch das Wachstum stimulieren.

Gibberellinsäure kann auch Früchte wie Zitrusfrüchte unterstützen. Die Anwendung von Gibberellinsäure auf Zitrusfrüchte kann einen Albedoabbau verhindern, bei dem es sich um ein Falten und Knacken von Orangenschalen handelt. Das Auftragen von Gibberellinsäure kann auch Wasserzeichenflecken auf Zitrusfrüchten reduzieren. Gibberellinsäure verbessert daher die Qualität der Zitrusschalen. Die Anwendung von GA führt zu einer höherwertigen Frucht, die widerstandsfähiger gegen widriges Wetter und andere potenzielle Fäulnis- und Verletzungswege ist. Eine sorgfältige Anwendung auf gesunde Pflanzen unter den richtigen Bedingungen kann eine Zitrusfrucht stark verbessern. Typischerweise werden die besten Ergebnisse der GA-Anwendung erzielt, wenn sie nicht allein verwendet wird, sondern eher in Mischung mit anderen Verbindungen. Es ist klar, dass die Verbesserung der Ernteerträge und der Fruchtqualität Gibberellinsäure zu einem wichtigen Werkzeug in der Landwirtschaft macht. Die Rolle in GAs zur Verbesserung und Erhöhung des Nahrungsmittelangebots ist beeindruckend und wird wahrscheinlich noch einige Zeit bestehen bleiben.

Gibberelline fungieren als Wachstumsregler in Pflanzen. Sie wirken, um die Keimung von Samen anzukurbeln, das Sprosswachstum und die Reifung der Blätter zu unterstützen und die Blüte zu beeinflussen.

Bei der Samenkeimung bleiben die Samen ruhend, bis sie zum Keimen angeregt werden. Wenn Gibberelline freigesetzt werden, beginnen sie einen Prozess der Schwächung der Samenhülle, indem sie die Genexpression beginnen. Dies führt zur Expansion der Zellen.

GAs sind Faktoren, die zur Blütenentwicklung beitragen. In Biennalen stimulieren sie die Blütenentwicklung. Interessanterweise hemmen Gibberelline bei Stauden die Blüte. Darüber hinaus sind Gibberellinsäuren entscheidend für die Internodienverlängerung. Auch hier kommt es zu einer Zellausweitung und Zellteilung. Dies geschieht als Reaktion auf Hell-Dunkel-Zyklen.

In mutierten Pflanzen, die zwerg- oder spätblühend sind, ist weniger Gibberellinsäure vorhanden. Bei diesen Pflanzen ist mehr GA-Anwendung erforderlich, um die Pflanzen zu einem normaleren Wachstumsmuster zurückzubringen. Gibberellin fungiert daher als eine Art Reset für Pflanzen.

Eine weitere Gibberellin-Funktion besteht darin, die Pollenkeimung zu unterstützen. Während des Pollenschlauchwachstums hat sich die Menge an Gibberellin erhöht. Gibberelline beeinflussen auch die männliche und weibliche Fruchtbarkeit bei Pflanzen. Gibberellinsäure spielt eine Rolle bei der Unterdrückung der weiblichen Blütenbildung.

Das Staubblatt ist ein Hauptort für die Herstellung von Gibberellinsäure.

Neuere Entdeckungen in der Botanik haben zu einem besseren Verständnis der Signalwege für Gibberellinsäuren geführt. Im Allgemeinen erfordern diese Wege einen GA-Rezeptor, Wachstumsrepressoren, die als DELLAs bezeichnet werden, und Proteine ​​verschiedener Art. Die DELLA-Proteine ​​hemmen das Pflanzenwachstum, während das GA-Signal das Wachstum unterstützt. Um diese Hemmung zu überwinden, bilden Gibberellinsäuren einen Komplex, der zum Abbau der DELLA-Wachstumsrepressoren führt.

Wissenschaftler versuchen immer noch, den Prozess zu verstehen, wie GAs all diese Dinge bewirken. Theoretisch müssen Gibberelline weite Strecken innerhalb von Pflanzen transportieren. Der Mechanismus dafür ist noch nicht klar.

Da Pflanzen sich nicht bewegen können, ist die Bedeutung von Signalmolekülen und Hormonen von großer Bedeutung. Mehr über die grundlegenden Transportmechanismen der Gibberellinsäure sowie die Signalwege der Hormone zu erfahren, wird zu einem besseren Verständnis der Pflanzen führen. Dies wiederum wird der Landwirtschaft helfen, da die Menschen mit dem Bedarf an hocheffizienten Ernteerträgen konfrontiert sind.