Το γιβερελικό οξύ (GA) είναι ένα είδος ορμόνης που είναι σημαντικό για την ανάπτυξη των φυτών. Η «πράσινη επανάσταση» της γεωργίας συνέβη σε μεγάλο βαθμό λόγω της εφαρμογής του γιβερελικού οξέος στις καλλιέργειες. Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν τους πολλούς τρόπους με τους οποίους οι γιβερελλίνες βοηθούν την ανάπτυξη των φυτών, ενώ διακρίνουν τις μεθόδους με τις οποίες μεταφέρονται και συντίθενται σε φυτά.
Το γιβερελικό οξύ (GA) είναι μια ορμόνη που βρίσκεται σε φυτά που βοηθά στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών. Χρησιμοποιείται συνήθως στη γεωργία για να αυξήσει τις αποδόσεις των καλλιεργειών.
Περιγραφή Γιβερελικού οξέος
Το Gibberellic acid, ή GA, είναι μια ορμόνη που βρίσκεται στα φυτά. Το γιβερελικό οξύ μπορεί να βρεθεί σε φυτικούς ιστούς όπως βλαστοί, νεαρά φύλλα και λουλούδια. Είναι ασθενώς όξινο. Ένα άλλο όνομα για το γιβμπερελικό οξύ είναι η γιββερελλίνη. Το γιβερελικό οξύ μπορεί να εισέλθει στις κυτταρικές μεμβράνες μέσω απλής διάχυσης. Τα οξέα μπορούν επίσης να βοηθηθούν από μεταφορείς εισροής, οι οποίες είναι πρωτεΐνες που μπορούν να μετακινήσουν GAs πέρα από την κυτταρική μεμβράνη. Ένα είδος μεταφορέα εισροής είναι ένας μεταφορέας νιτρικών 1 / πεπτιδικός μεταφορέας (NPF). Άλλοι τέτοιοι μεταφορείς περιλαμβάνουν τα SWEET13 και SWEET14, τα οποία προφανώς μεταφέρουν σακχαρόζη στο φλόωμα του φυτού. Το εσωτερικό του κυττάρου έχει χαμηλότερη οξύτητα (υψηλότερο pH), και έτσι το GA γίνεται αρνητικό φορτίο. Μετά από αυτό το σημείο, η γιβμπερελίνη δεν μπορεί να ξεφύγει από το κελί χωρίς να ενωθεί σε άλλο συστατικό. Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι πρέπει να υπάρχουν μεταφορείς που μπορούν να μετακινήσουν ξανά τη γιβμπερελίνη από το κυτταρόπλασμα, αλλά μέχρι στιγμής αυτοί οι «μεταφορείς εκροής» δεν έχουν βρεθεί.
Έχουν ανακαλυφθεί περισσότεροι από 130 τύποι γιβερελικών οξέων μέχρι στιγμής. Πολλά από αυτά δεν είναι βιολογικά ενεργά (βιοδραστικά), επομένως χρησιμεύουν ως πρόδρομοι για βιοδραστικά GA όπως GA1, GA3, GA4 και GA7. Η βιοσύνθεση αυτών των ενεργών GA δεν είναι καλά κατανοητή, αλλά οι επιστήμονες έχουν κέρδη σε αυτόν τον τομέα. Ενώ τα μη βιοενεργά GA φαίνεται να μετακινούνται μεγάλες αποστάσεις στα φυτά, τα βιοδραστικά δεν τείνουν να το κάνουν. Είναι σαφές ότι το GA μπορεί να μετακινηθεί σε φλαμούτο φυτό και ότι βοηθά στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών, καθώς και στην ανθοφορία τους. Προφανώς τα GA μπορούν επίσης να κινηθούν σε μικρές αποστάσεις. Στην περίπτωση του GA9, αυτή η γιβερελλίνη παρασκευάζεται σε ωοθήκες των φυτών και μεταφέρεται σε πέταλα και σέπαλα. Από εκεί, υφίσταται αλλαγές για να γίνει GA4. Αυτή η βιοδραστική ορμόνη με τη σειρά της επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτικών οργάνων. Οι επιστήμονες συνεχίζουν να αναζητούν απαντήσεις για το πώς τα κινητά γιβερελικά οξέα βρίσκονται στα φυτά.
Ορμόνη ανάπτυξης GA3
Η αυξητική ορμόνη GA3 είναι ένα είδος γιββερελλίνης που είναι βιοδραστικό. Ένας Ιάπωνας επιστήμονας ανακάλυψε το AC3 στη δεκαετία του 1950. Εκείνη την εποχή, ένας μύκητας επηρέασε τις καλλιέργειες ρυζιού, έτσι ώστε τα φυτά να μεγαλώνουν ψηλά, ενώ σταματά την παραγωγή σπόρων. Αυτά τα άκαμπτα, στείρα φυτά δεν μπορούσαν ούτε να στηρίξουν το βάρος τους. Όταν οι επιστήμονες μελέτησαν αυτόν τον μύκητα, διαπίστωσαν ότι περιείχε ενώσεις που θα μπορούσαν να προωθήσουν την ανάπτυξη των φυτών. Ο μύκητας ονομάστηκε Gibberella fujikuroi, το οποίο προήλθε από το όνομα gibberellin. Μία από αυτές τις ενώσεις, που τώρα ονομάζεται GA3, είναι το πιο παραγόμενο γιβερελλικό οξύ για βιομηχανική χρήση. Η αυξητική ορμόνη GA3 είναι σημαντική για τη γεωργία, την επιστήμη και την κηπουρική. Το GA3 διεγείρει την εμφάνιση αρσενικών οργάνων σε ορισμένα είδη.
Παραγωγή Γιβερελικού οξέος και καλλιέργειας
Η ανακάλυψη των γιβερελικών οξέων οδήγησε σε σημαντικές εξελίξεις στη γεωργία. Οι αγρότες διαπίστωσαν ότι θα μπορούσαν να αυξήσουν την απόδοση των σιτηρών τους χρησιμοποιώντας GAs. Αυτό οδήγησε σε αυτό που ονομαζόταν «πράσινη επανάσταση» στη γεωργία. Οι αγρότες θα μπορούσαν να προσθέσουν περισσότερο λίπασμα αζώτου στις καλλιέργειες χωρίς να ανησυχούν για υπερβολική επιμήκυνση στελεχών. Οι προκύπτουσες αυξήσεις στο σιτάρι και το ρύζι άλλαξαν εντελώς τη γεωργία σε όλο τον κόσμο, αποδεικνύοντας τη μεγάλη σημασία του γιβερελικού οξέος στη σύγχρονη γεωργία.
Μέχρι σήμερα, τα γιβερελικά οξέα χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία φυτών που έχουν φαινότυπους νάνος. Οι γιβερελλίνες διεγείρουν την ανάπτυξη των φυτών σε αυτά τα νάνα φυτά. Το γιβερελικό οξύ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση της ανθοφορίας σε νέους οπωροφόρους οπωρώνες. Με αυτόν τον τρόπο, τα οπωροφόρα δέντρα έχουν περισσότερο χρόνο να αναπτυχθούν. Βοηθά επίσης ως προληπτικό μέτρο κατά των ιών των φυτών σε νεαρά δέντρα που μεταδίδονται από γύρη. Οι αγρότες αποφασίζουν πόσο γιβερελικό οξύ θα χρησιμοποιήσουν στις καλλιέργειες τους, καθορίζοντας ποιος είναι ο παραγωγικός τους στόχος. Εάν πρέπει να μειώσουν την καρποφορία, μπορούν να χρησιμοποιήσουν υψηλές ποσότητες γιβερελλικού οξέος. Από την άλλη πλευρά, εάν χρησιμοποιούν λιγότερο GA, τότε τα φρούτα ή τα λαχανικά μπορούν να παράγουν περισσότερα. Οι οπωρώνες που φέρνουν πολλά φρούτα δεν θα χρειάζονται τόσο GA εφαρμογή. Γενικά, τα GA πρέπει να εφαρμόζονται μόνο σε ζεστό καιρό, διαφορετικά δεν θα λειτουργήσουν για την τόνωση της ανάπτυξης.
Το γιβερελικό οξύ μπορεί επίσης να βοηθήσει φρούτα όπως τα εσπεριδοειδή. Η εφαρμογή του γιβερελικού οξέος στα εσπεριδοειδή μπορεί να αποτρέψει τη διάσπαση του albedo, η οποία είναι ένα τσαλάκωμα και σπάσιμο των φλοιών του πορτοκαλιού. Η εφαρμογή του γιβερελικού οξέος μπορεί επίσης να μειώσει τα σημεία υδατογραφήματος στα εσπεριδοειδή. Το γιβερελικό οξύ βελτιώνει συνεπώς την ποιότητα των εσπεριδοειδών. Η εφαρμογή του GA αποδίδει φρούτα υψηλότερης ποιότητας που είναι πιο ανθεκτικά σε αντίξοες καιρικές συνθήκες και σε άλλες πιθανές οδούς αποσύνθεσης και τραυματισμού. Η προσεκτική προσοχή στις εφαρμογές σε υγιή φυτά στις σωστές συνθήκες μπορεί να βελτιώσει σημαντικά μια καλλιέργεια εσπεριδοειδών. Συνήθως, τα καλύτερα αποτελέσματα της εφαρμογής GA εμφανίζονται όταν δεν χρησιμοποιείται μόνο του, αλλά μάλλον σε συνδυασμό με άλλες ενώσεις. Είναι σαφές ότι οι βελτιώσεις στις αποδόσεις των καλλιεργειών και στην ποιότητα των φρούτων καθιστούν το γιβερελλικό οξύ σημαντικό εργαλείο στη γεωργία. Ο ρόλος των GA για βελτίωση και αύξηση της προσφοράς τροφίμων είναι εντυπωσιακός και φαίνεται πιθανό να παραμείνει για κάποιο χρονικό διάστημα.
Ποια είναι η λειτουργία των Gibberellins;
Τα Gibberellins λειτουργούν ως ελεγκτές ανάπτυξης των φυτών. Λειτουργούν για να ξεκινήσουν τη βλάστηση των σπόρων, να βοηθήσουν στην ανάπτυξη και την ωρίμανση των φύλλων και να επηρεάσουν την ανθοφορία.
Με τη βλάστηση των σπόρων, οι σπόροι παραμένουν αδρανείς έως ότου ενεργοποιηθούν να βλαστήσουν. Όταν απελευθερώνονται οι γιβερελλίνες, ξεκινούν μια διαδικασία αποδυνάμωσης των σπόρων με την έναρξη της γονιδιακής έκφρασης. Αυτό οδηγεί στην επέκταση των κυττάρων.
Τα GA είναι παράγοντες που συμβάλλουν στην ανάπτυξη των λουλουδιών. Σε δύο χρόνια, θα τονώσουν την ανάπτυξη των λουλουδιών. Είναι ενδιαφέρον, στα πολυετή φυτά, οι γιβερελλίνες αναστέλλουν την άνθηση. Επιπλέον, τα γιβερελικά οξέα είναι καθοριστικής σημασίας για την επιμήκυνση του εσωτερικού εντέρου. Και πάλι, το αποτέλεσμα είναι μια επέκταση των κυττάρων και της κυτταρικής διαίρεσης. Αυτό συμβαίνει ως απόκριση στους κύκλους φωτός και σκοτάδι.
Σε μεταλλαγμένα φυτά που είναι νάνοι ή καθυστερημένη ανθοφορία, υπάρχει λιγότερο γιβερελικό οξύ. Σε αυτά τα φυτά, απαιτείται περισσότερη εφαρμογή του GA για να επιστρέψουν τα φυτά σε ένα πιο φυσιολογικό πρότυπο ανάπτυξης. Επομένως, η γιβερελλίνη λειτουργεί ως ένα είδος επαναφοράς για τα φυτά.
Μια άλλη λειτουργία της γιβερελλίνης είναι να βοηθήσει στη βλάστηση της γύρης. Κατά την ανάπτυξη του σωλήνα γύρης, η ποσότητα της γιβερελλίνης έχει αποδειχθεί ότι αυξάνεται. Οι γιβερελίνες επηρεάζουν επίσης τη γονιμότητα των ανδρών και των γυναικών στα φυτά. Το γιβερελικό οξύ παίζει ρόλο στην καταστολή του σχηματισμού θηλυκών λουλουδιών.
Οι στήμονες είναι ένας κύριος ιστότοπος για την παραγωγή γιβερελικών οξέων.
Πρόσφατες ανακαλύψεις στη βοτανική οδήγησαν σε μεγαλύτερη κατανόηση των οδών σηματοδότησης για τα γιβερελικά οξέα. Γενικά, αυτές οι οδοί απαιτούν υποδοχέα GA, καταστολείς ανάπτυξης που ονομάζονται DELLA και πρωτεΐνες διαφόρων ειδών. Οι πρωτεΐνες DELLA αναστέλλουν την ανάπτυξη των φυτών, ενώ το σήμα GA βοηθά την ανάπτυξη. Για να ξεπεράσουμε αυτήν την αναστολή, τα γιβερελικά οξέα σχηματίζουν ένα σύμπλοκο που οδηγεί στη διάσπαση των καταστολέων ανάπτυξης DELLA.
Οι επιστήμονες εξακολουθούν να προσπαθούν να κατανοήσουν τη διαδικασία για το πώς οι GA κάνουν όλα αυτά τα πράγματα να συμβούν. Θεωρητικά, οι γιβερελλίνες πρέπει να μεταφέρουν μεγάλες αποστάσεις μέσα σε φυτά. Ο μηχανισμός για αυτό δεν είναι ακόμη σαφής.
Δεδομένου ότι τα φυτά δεν μπορούν να κινηθούν, η σημασία της σηματοδότησης μορίων και ορμονών έχει μεγάλη σημασία. Η κλίση περισσότερων για τους θεμελιώδεις μηχανισμούς μεταφοράς του γιβερελικού οξέος, εκτός από τις οδούς σηματοδότησης των ορμονών, θα οδηγήσει σε μεγαλύτερη κατανόηση των φυτών. Αυτό, με τη σειρά του, θα βοηθήσει τη γεωργία καθώς οι άνθρωποι αντιμετωπίζουν την ανάγκη για πολύ αποδοτικές καλλιέργειες.