Gibberelliinhape (GA) on omamoodi hormoon, mis on oluline taimede kasvu jaoks. Põllumajanduse “roheline revolutsioon” toimus suuresti tänu gibberelliinhappe kasutamisele põllukultuuridele. Teadlased avastavad palju viise, kuidas gibberelliinid taimede arengut soodustavad, tehes samas kindlaks meetodid, mille abil neid taimedes transporditakse ja sünteesitakse.
Gibberelliinhape (GA) on taimedes leiduv hormoon, mis aitab kaasa taimede kasvule ja arengule. Seda kasutatakse põllumajanduses tavaliselt saagikuse suurendamiseks.
Gibberelliinhappe kirjeldus
Gibberelliinhape ehk GA on taimedes leiduv hormoon. Gibberelliinhapet võib leida kasvavatest taimekudedest nagu võrsed, noored lehed ja õied. See on nõrgalt happeline. Gibberelliinhappe teine nimi on gibberelliin. Gibberelliinhape võib rakumembraanidesse siseneda lihtsa difusiooni teel. Happeid võivad aidata ka sissevoolu transporterid, mis on valgud, mis suudavad GA-sid üle rakumembraani liigutada. Üks sissevoolu transportija on nitraaditransporter 1 / peptiidi transporter (NPF). Muude selliste transportijate hulka kuuluvad SWEET13 ja SWEET14, mis ilmselt transpordivad sahharoosi taime floemini. Raku siseküljel on madalam happesus (kõrgem pH) ja seetõttu muutub GA laenguks negatiivseks. Pärast seda ei saa gibberelliin rakust põgeneda, ilma et see oleks teise komponendiga ühendatud. Teadlased eeldavad, et peab olema transportereid, mis suudaksid gibberelliini uuesti tsütoplasmast välja viia, kuid seni pole neid “väljavoolu transportereid” leitud.
Siiani on avastatud üle 130 tüüpi gibberelliinhappeid. Mitmed neist ei ole bioloogiliselt aktiivsed (bioaktiivsed), seega toimivad nad bioaktiivsete GA-de nagu GA1, GA3, GA4 ja GA7 eelkäijatena. Nende aktiivsete GA-de biosünteesi ei mõisteta hästi, kuid teadlased teevad selles valdkonnas kasu. Kui mittebioaktiivsed GA-d näivad taimedes pikki vahemaid liikuvat, ei kipu bioaktiivsed seda tegema. On selge, et GA võib liikuda taimede floemimahlasse ja see aitab taimede kasvu ja arengut ning nende õitsemist. Ilmselt saavad GA-d liikuda ka lühikestel vahemaadel. GA9 puhul valmistatakse seda gibberelliini taime munasarjades ja viiakse kroonlehtedele ja tupplehtedele. Sealt edasi toimuvad muutused, et saada GA4. See bioaktiivne hormoon mõjutab omakorda taimeorganite kasvu. Teadlased otsivad jätkuvalt vastuseid, kuidas liikuvad gibberelliinhapped taimedes on.
GA3 kasvuhormoon
GA3 kasvuhormoon on mingi gibberelliin, mis on bioaktiivne. Jaapani teadlane avastas AC3 1950. aastatel. Sel ajal mõjutas seen riisivilju nii, et see põhjustas taimede kasvu, peatades samal ajal seemnete tootmise. Need kõledad ja viljatud taimed ei suutnud isegi oma kaalu toetada. Kui teadlased uurisid seda seent, leidsid nad, et see sisaldab ühendeid, mis võivad taimede kasvu soodustada. Seenet nimetati Gibberella fujikuroi, millest tekkis nimetus gibberellin. Üks neist ühenditest, mida nüüd nimetatakse GA3, on enim toodetud gibberelliinhape tööstuslikuks kasutamiseks. GA3 kasvuhormoon on oluline põllumajanduse, teaduse ja aianduse jaoks. GA3 stimuleerib teatud liikide isasorganite esinemist.
Gibberelliinhappe ja põllukultuuride tootmine
Gibberelliinhapete avastamine tõi põllumajanduses kaasa suured arengud. Põllumehed leidsid, et nad saavad oma teraviljasaaki GA-de abil suurendada. See viis põllumajanduses nn roheliseks revolutsiooniks. Põllumehed võiksid põllukultuuridele lisada rohkem lämmastikväetist, muretsemata varre liigse pikenemise pärast. Sellest tulenev nisu ja riisi tõus muutis põllumajandust kogu maailmas täielikult, tõestades gibberelliinhappe suurt tähtsust tänapäevases põllumajanduses.
Kääbuse fenotüüpidega taimede ravimiseks kasutatakse tänapäevani gibberellhappeid. Gibberelliinid stimuleerivad nende kääbustaimede taimede kasvu. Gibberelliinhapet saab kasutada ka noorte viljapuuaedade õitsemise vähendamiseks. Nii on viljapuudel rohkem aega kasvada. Samuti aitab see ennetava meetmena õietolmu levivate noorte puude taimeviiruste vastu. Põllumajandustootjad otsustavad, kui palju gibberelliinhapet oma põllukultuuridel kasutada, määrates kindlaks nende tootmiseesmärgi. Kui neil on vaja vilja vähendada, võivad nad kasutada suures koguses gibberelliinhapet. Teisest küljest, kui nad kasutavad vähem GA-d, võivad puu- või köögiviljad toota rohkem. Palju vilja kandvad viljapuuaiad ei vaja nii palju GA rakendust. Üldiselt tuleks GA-sid rakendada ainult sooja ilmaga, muidu ei toimi need ka kasvu stimuleerimiseks.
Gibberelliinhape võib aidata ka selliseid puuvilju nagu tsitruselised. Gibberelliinhappe kasutamine tsitruselistele võib vältida albeedo lagunemist, mis on apelsinikoore kortsumine ja pragunemine. Gibberelliinhappe kasutamine võib vähendada ka vesimärkide laike tsitrusviljadel. Gibberelliinhape parandab seetõttu tsitruseliste koore kvaliteeti. GA kasutamine annab kõrgema kvaliteediga vilja, mis on ebasoodsate ilmastikutingimuste ning muude võimalike lagunemise ja vigastuste võimaluste suhtes vastupidavam. Suur tähelepanu tervislike taimede kasutamisele õigetes tingimustes võib tsitrusviljasaaki oluliselt parandada. Tavaliselt saavutatakse GA rakendamise parimad tulemused siis, kui seda ei kasutata üksi, vaid pigem segus teiste ühenditega. On selge, et põllukultuuride saagikuse ja puuvilja kvaliteedi paranemine muudab gibberelliinhappe põllumajanduses oluliseks vahendiks. Toiduvarude parandamise ja suurendamise roll GAs on muljetavaldav ja tundub, et see jääb mõnda aega püsima.
Mis on gibberelliinide funktsioon?
Gibberelliinid toimivad taimede kasvu kontrollijatena. Nende eesmärk on käivitada seemnete idanemine, aidata võrsete kasvu ja lehtede küpsemist ning mõjutada õitsemist.
Seemne idanemise korral jäävad seemned seisma, kuni nad idanema pannakse. Gibberelliinide vabanedes alustavad nad geeniekspressiooni alustamisega seemnekestade nõrgenemist. See viib rakkude laienemiseni.
GA-d on tegurid, mis aitavad kaasa lille arengule. Biennaalidel stimuleerivad need lille arengut. Huvitav on see, et mitmeaastastes taimedes pärsivad gibberelliinid õitsemist. Lisaks on gibberelliinhapped internoodide pikendamisel kesksel kohal. Jällegi on tulemuseks rakkude laienemine ja rakkude jagunemine. See toimub vastusena valguse ja pimeduse tsüklitele.
Mutanttaimedes, kus on kääbus või hiline õitsemine, on gibberelliinhapet vähem. Nendes taimedes on vaja GA-d rohkem rakendada, et taimed saaksid normaalsema kasvu. Seetõttu toimib gibberelliin taimedele omamoodi lähtestusena.
Teine gibberelliini funktsioon on aidata õietolmu idanemist. Õietolmu kasvu ajal on tõestatud, et gibberelliini kogus suureneb. Gibberelliinid mõjutavad ka taimede isast ja emast viljakust. Gibberelliinhape mängib rolli naiste lillede moodustumise pärssimisel.
Tolmukübar on gibberelliinhapete valmistamise peamine koht.
Hiljutised avastused botaanikas on viinud gibberelliinhapete signaaliradade parema mõistmiseni. Üldiselt vajavad need rajad GA-retseptorit, kasvu repressoreid, mida nimetatakse DELLA-deks, ja mitmesuguseid valke. DELLA valgud pärsivad taimede kasvu, GA signaal aga aitab kasvu. Sellest pärssimisest üle saamiseks moodustavad gibberelliinhapped kompleksi, mis viib DELLA kasvu repressorite lagunemiseni.
Teadlased püüavad endiselt mõista protsessi, kuidas GA-d kõik need asjad juhtuvad. Teoreetiliselt peavad gibberelliinid transportima pikki vahemaid taimede sees. Selle mehhanism pole veel selge.
Kuna taimed ei saa liikuda, on signaalimolekulide ja hormoonide tähtsus väga oluline. Lisaks hormoonide signaaliradadele gibberelliinhappe põhiliste transpordimehhanismide kallutamine aitab taimedest paremini aru saada. See omakorda aitab põllumajandust, kuna inimesed seisavad silmitsi ülitõhusa saagikoristuse vajadusega.