Giberelinska kiselina (GA) vrsta je hormona koja je važna za rast biljaka. "Zelena revolucija" u poljoprivredi dogodila se uglavnom zahvaljujući primjeni giberelinske kiseline na usjeve. Znanstvenici otkrivaju brojne načine na koje giberelini pomažu biljnom razvoju, istovremeno otkrivajući metode kojima se transportiraju i sintetiziraju u biljkama.
Giberelinska kiselina (GA) je hormon koji se nalazi u biljkama i pomaže u rastu i razvoju biljaka. Obično se koristi u poljoprivredi za povećanje prinosa usjeva.
Opis giberelne kiseline
Giberelinska kiselina ili GA je hormon koji se nalazi u biljkama. Giberelinska kiselina može se naći u biljnim tkivima koja rastu, poput izbojaka, mladog lišća i cvjetova. Slabo je kisela. Drugi naziv za giberelinsku kiselinu je giberelin. Giberelinska kiselina jednostavnom difuzijom može ući u stanične membrane. Kiselinama mogu pomoći i prijelazni prijenosnici, bjelančevine koji mogu premještati GA preko stanične membrane. Jedna vrsta transportera priljeva je transporter nitrata 1 / peptidni transporter (NPF). Ostali takvi prijevoznici uključuju SWEET13 i SWEET14, koji očito transportiraju saharozu do floema biljke. Unutrašnjost stanice posjeduje nižu kiselost (viši pH), pa GA postaje negativan naboj. Nakon te točke giberelin ne može pobjeći iz stanice bez da se pridruži nekoj drugoj komponenti. Znanstvenici pretpostavljaju da moraju postojati prijevoznici koji mogu giberelin iznova izbaciti iz citoplazme, ali do sada ti "efluksni prijenosnici" nisu pronađeni.
Do sada je otkriveno preko 130 vrsta giberelinskih kiselina. Nekoliko njih nije biološki aktivno (bioaktivno), pa služe kao preteča bioaktivnih GA kao što su GA1, GA3, GA4 i GA7. Biosinteza ovih aktivnih GA nije dobro razumjena, ali znanstvenici postižu dobitak na ovom području. Iako se čini da se nebioaktivni GA u biljkama kreću na velike udaljenosti, bioaktivni to obično ne čine. Jasno je da GA može prijeći u floemski sok biljaka i da pomaže rast i razvoj biljaka, kao i njihovo cvjetanje. Očito se GA-i mogu kretati i na kratkim udaljenostima. U slučaju GA9, ovaj giberelin nastaje u biljnim jajnicima i premješta se na latice i čašice. Od tada se pretvara u GA4. Ovaj bioaktivni hormon zauzvrat utječe na rast biljnih organa. Znanstvenici nastavljaju tražiti odgovore na pitanje koliko su giberelinske kiseline pokretne u biljkama.
GA3 hormon rasta
GA3 hormon rasta vrsta je giberelina koji je bioaktivan. Japanski znanstvenik otkrio je AC3 1950-ih. U to je vrijeme gljiva utjecala na usjeve riže tako da je uzrokovala visoko rast biljaka dok je zaustavljala proizvodnju sjemena. Te mlitave, neplodne biljke nisu mogle podnijeti ni svoju težinu. Kada su znanstvenici proučavali ovu gljivicu, otkrili su da ona sadrži spojeve koji mogu pospješiti rast biljaka. Gljiva se zvala Gibberella fujikuroi, odakle je i nastalo ime giberelin. Jedan od ovih spojeva, koji se danas naziva GA3, najviše je proizvedena giberelinska kiselina za industrijsku upotrebu. GA3 hormon rasta važan je za poljoprivredu, znanost i hortikulturu. GA3 potiče pojavu muških organa kod određenih vrsta.
Proizvodnja giberelne kiseline i usjeva
Otkriće giberelinskih kiselina dovelo je do velikog razvoja u poljoprivredi. Poljoprivrednici su otkrili da mogu povećati prinos žitarica pomoću GA-a. To je dovelo do takozvane "zelene revolucije" u poljoprivredi. Poljoprivrednici bi mogli dodati više dušičnog gnojiva u usjeve bez brige o prevelikom produljenju stabljike. Rezultirajući porast pšenice i riže potpuno je promijenio poljoprivredu širom svijeta, što dokazuje veliku važnost giberelinske kiseline u suvremenom uzgoju.
Do danas se giberelinske kiseline koriste za liječenje biljaka koje imaju patuljaste fenotipove. Giberelini stimuliraju rast biljaka u tim patuljastim biljkama. Giberelinska kiselina može se koristiti i za smanjenje cvjetanja u voćnjacima mladih voćaka. Na taj način voćke imaju više vremena za rast. Također pomaže kao preventivna mjera protiv biljnih virusa na mladim stablima koja se prenose peludom. Poljoprivrednici odlučuju koliko će giberelinske kiseline upotrijebiti na svojim usjevima određujući koji je njihov proizvodni cilj. Ako trebaju smanjiti plodnost, mogu koristiti velike količine giberelinske kiseline. S druge strane, ako koriste manje GA, voće ili povrće može proizvesti više. Voćnjaci koji donose puno plodova neće trebati toliko primijeniti GA. Općenito, GA se trebaju primjenjivati samo u toplom vremenu, jer inače neće djelovati i na poticanje rasta.
Giberelinska kiselina također može pomoći voću poput citrusa. Primjena giberelinske kiseline na citruse može spriječiti razgradnju albeda, što je gužvanje i pucanje narančastih kora. Primjenom giberelinske kiseline također se mogu smanjiti mjesta s vodenim žigovima na citrusnom voću. Giberelinska kiselina stoga poboljšava kvalitetu limunove kore. Primjena GA daje plod više kvalitete koji je otporniji na nepovoljne vremenske uvjete i druge potencijalne putove propadanja i ozljeda. Pomna pažnja na primjeni zdravih biljaka u pravim uvjetima može uvelike poboljšati usjev citrusa. Obično se najbolji rezultati primjene GA javljaju kada se ne koristi sam, već u kombinaciji s drugim spojevima. Jasno je da poboljšanja prinosa usjeva i kakvoće plodova čine giberelinsku kiselinu važnim alatom u poljoprivredi. Uloga u poboljšanju i povećanju opskrbe hranom u GA-ima je impresivna i čini se da će vjerojatno ostati neko vrijeme.
Koja je funkcija gibberellina?
Giberelini djeluju kao kontrolori rasta u biljkama. Oni rade na pokretanju klijanja sjemena, potpomažu rast i sazrijevanje lišća i utječu na cvjetanje.
S klijanjem sjemena sjeme ostaje u stanju mirovanja dok ne potakne klijanje. Kada se giberelini oslobode, započinju proces slabljenja sjemenskih ovojnica započinjanjem ekspresije gena. To dovodi do širenja stanica.
GA su čimbenici koji doprinose razvoju cvijeta. U dvogodišnjim će biljkama stimulirati razvoj cvijeta. Zanimljivo je da kod trajnica giberelini inhibiraju cvjetanje. Uz to, giberelinske kiseline su ključne za produljenje internodija. Rezultat je opet širenje stanica i dioba stanica. To se događa kao odgovor na svjetlosne i tamne cikluse.
U biljkama mutantima patuljaka ili kasnih cvjetova prisutno je manje giberelinske kiseline. U tim biljkama potrebna je veća primjena GA kako bi se biljke vratile u normalniji obrazac rasta. Stoga giberelin djeluje kao vrsta resetiranja biljaka.
Sljedeća funkcija giberelina je pomoć u klijanju peludi. Tijekom rasta peludne cijevi pokazalo se da se povećava količina giberelina. Giberelini također utječu na plodnost muškaraca i žena kod biljaka. Giberelinska kiselina igra ulogu u suzbijanju stvaranja ženskog cvijeta.
Stamen je glavno mjesto za stvaranje giberelinskih kiselina.
Nedavna otkrića u botanici dovela su do boljeg razumijevanja signalnih putova za giberelinske kiseline. Općenito, ovi putevi zahtijevaju GA receptor, suzbijače rasta koji se nazivaju DELLA i proteine različitih vrsta. Proteini DELLA inhibiraju rast biljaka, dok signal GA pomaže rast. Da bi nadišli ovu inhibiciju, giberelične kiseline tvore kompleks koji dovodi do razgradnje DELLA potiskivača rasta.
Znanstvenici još uvijek pokušavaju razumjeti postupak kako GA-ovi čine sve ove stvari. Teoretski, giberelini moraju transportirati velike udaljenosti unutar biljaka. Mehanizam za to još nije jasan.
Budući da se biljke ne mogu kretati, važnost signalnih molekula i hormona od velike je važnosti. Naslanjanje više na temeljne transportne mehanizme giberelinske kiseline, uz signalne puteve hormona, dovest će do većeg razumijevanja biljaka. To će, pak, pomoći poljoprivredi jer se ljudi suočavaju s potrebom za visoko učinkovitim prinosom usjeva.