L'acido gibberellico (GA) è un tipo di ormone importante per la crescita delle piante. La "rivoluzione verde" dell'agricoltura è avvenuta in gran parte a causa dell'applicazione dell'acido gibberellico alle colture. Gli scienziati stanno scoprendo i molti modi in cui le gibberelline aiutano lo sviluppo delle piante, mentre discernono i metodi con cui vengono trasportate e sintetizzate nelle piante.
L'acido gibberellico (GA) è un ormone presente nelle piante che aiuta nella crescita e nello sviluppo delle piante. È comunemente usato in agricoltura per aumentare i raccolti.
Descrizione dell'acido gibberellico
L'acido gibberellico, o GA, è un ormone che si trova nelle piante. L'acido gibberellico si trova nei tessuti vegetali in crescita come germogli, foglie giovani e fiori. È debolmente acido. Un altro nome per l'acido gibberellico è gibberellina. L'acido gibberellico può entrare nelle membrane cellulari per semplice diffusione. Gli acidi possono anche essere aiutati dai trasportatori di afflusso, che sono proteine in grado di spostare i GA attraverso la membrana cellulare. Un tipo di trasportatore di afflusso è un trasportatore di nitrati 1/peptide trasportatore (NPF). Altri trasportatori di questo tipo includono SWEET13 e SWEET14, che apparentemente trasportano il saccarosio al floema della pianta. L'interno della cellula possiede un'acidità più bassa (un pH più alto), e così GA diventa negativo in carica. Dopo quel punto, la gibberellina non può sfuggire alla cellula senza essere unita ad un altro componente. Gli scienziati presumono che debbano esserci trasportatori in grado di spostare nuovamente la gibberellina fuori dal citoplasma, ma finora questi "trasportatori di efflusso" non sono stati trovati.
Finora sono stati scoperti oltre 130 tipi di acidi gibberellici. Molti di questi non sono biologicamente attivi (bioattivi), quindi servono come precursori per GA bioattivi come GA1, GA3, GA4 e GA7. La biosintesi di questi GA attivi non è ben compresa, ma gli scienziati stanno facendo progressi in questo settore. Mentre i GA non bioattivi sembrano spostarsi su lunghe distanze nelle piante, quelli bioattivi non tendono a farlo. È chiaro che GA può spostarsi nella linfa floema delle piante e che aiuta la crescita e lo sviluppo delle piante, così come la loro fioritura. Apparentemente i GA possono muoversi anche su brevi distanze. Nel caso di GA9, questa gibberellina è prodotta nelle ovaie delle piante e viene ricollocata su petali e sepali. Da lì, subisce modifiche per diventare GA4. Questo ormone bioattivo a sua volta influenza la crescita degli organi vegetali. Gli scienziati continuano a cercare risposte su come gli acidi gibberellici mobili sono nelle piante.
Ormone della crescita GA3
L'ormone della crescita GA3 è un tipo di gibberellina bioattivo. Uno scienziato giapponese ha scoperto AC3 negli anni '50. A quel tempo, un fungo colpiva le colture di riso in modo da far crescere le piante mentre interrompeva la produzione di semi. Queste piante allampanate e sterili non potevano nemmeno sostenere il loro peso. Quando gli scienziati hanno studiato questo fungo, hanno scoperto che conteneva composti che potevano promuovere la crescita delle piante. Il fungo era chiamato Gibberella fujikuroi, da cui il nome gibberellin. Uno di questi composti, ora chiamato GA3, è l'acido gibberellico più prodotto per uso industriale. L'ormone della crescita GA3 è importante per l'agricoltura, la scienza e l'orticoltura. GA3 stimola la presenza di organi maschili in alcune specie.
Acido gibberellico e produzione di colture
La scoperta degli acidi gibberellici ha portato a importanti sviluppi in agricoltura. Gli agricoltori hanno scoperto che potevano aumentare i loro raccolti di grano utilizzando GA. Ciò ha portato a quella che è stata definita una "rivoluzione verde" in agricoltura. Gli agricoltori potrebbero aggiungere più fertilizzante azotato alle colture senza preoccuparsi dell'eccessivo allungamento dello stelo. I conseguenti aumenti di grano e riso hanno cambiato completamente l'agricoltura in tutto il mondo, dimostrando la grande importanza dell'acido gibberellico nell'agricoltura moderna.
Fino ad oggi, gli acidi gibberellici sono usati per trattare piante che hanno fenotipi nani. Le gibberelline stimolano la crescita delle piante in queste piante nane. L'acido gibberellico può essere utilizzato anche per ridurre la fioritura nei giovani frutteti. In questo modo, gli alberi da frutto hanno più tempo per crescere. Aiuta anche come misura preventiva contro i virus delle piante nei giovani alberi trasmessi dal polline. Gli agricoltori decidono quanto acido gibberellico utilizzare sui loro raccolti determinando qual è il loro obiettivo di produzione. Se hanno bisogno di ridurre la fruttificazione, possono usare elevate quantità di acido gibberellico. D'altra parte, se usano meno GA, allora la frutta o la verdura possono produrre di più. I frutteti che producono molti frutti non avranno bisogno di tanta applicazione GA. Generalmente, i GA dovrebbero essere applicati solo quando fa caldo, altrimenti non funzioneranno anche per stimolare la crescita.
L'acido gibberellico può anche aiutare frutti come gli agrumi. L'applicazione di acido gibberellico agli agrumi può prevenire la degradazione dell'albedo, che è una piega e screpolature delle scorze d'arancia. L'applicazione di acido gibberellico può anche ridurre le macchie di filigrana sugli agrumi. L'acido gibberellico quindi migliora la qualità della scorza degli agrumi. L'applicazione di GA produce un frutto di qualità superiore che è più resistente alle condizioni meteorologiche avverse e ad altre potenziali vie di decadimento e lesioni. Una grande attenzione alle applicazioni su piante sane nelle giuste condizioni può migliorare notevolmente un raccolto di agrumi. In genere i migliori risultati dell'applicazione di GA si verificano quando non viene utilizzato da solo, ma piuttosto in combinazione con altri composti. È chiaro che i miglioramenti nella resa delle colture e nella qualità dei frutti rendono l'acido gibberellico uno strumento importante in agricoltura. Il ruolo nelle GA di migliorare e aumentare l'offerta di cibo è impressionante e sembra destinato a durare per qualche tempo.
Qual è la funzione delle gibberelline?
Le gibberelline funzionano come controllori della crescita nelle piante. Funzionano per avviare la germinazione dei semi, aiutare la crescita dei germogli e la maturazione delle foglie e influenzare la fioritura.
Con la germinazione dei semi, i semi rimangono dormienti fino a quando non vengono attivati per germinare. Quando le gibberelline vengono rilasciate, iniziano un processo di indebolimento del tegumento iniziando l'espressione genica. Questo porta all'espansione delle cellule.
I GA sono fattori che contribuiscono allo sviluppo dei fiori. Nelle biennali, stimoleranno lo sviluppo dei fiori. È interessante notare che nelle piante perenni le gibberelline inibiscono la fioritura. Inoltre, gli acidi gibberellici sono fondamentali per l'allungamento degli internodi. Anche in questo caso, il risultato è un'espansione delle cellule e una divisione cellulare. Ciò si verifica come risposta ai cicli di luce e buio.
Nelle piante mutanti che sono nane o a fioritura tardiva, è presente meno acido gibberellico. In queste piante è necessaria una maggiore applicazione di GA per riportare le piante a un modello di crescita più normale. Pertanto la gibberellina funziona come una sorta di reset per le piante.
Un'altra funzione della gibberellina è quella di favorire la germinazione del polline. Durante la crescita del tubo pollinico, è stato dimostrato che la quantità di gibberellina aumenta. Le gibberelline influenzano anche la fertilità maschile e femminile nelle piante. L'acido gibberellico svolge un ruolo nella soppressione della formazione dei fiori femminili.
Lo stame è un sito principale per la produzione di acidi gibberellici.
Recenti scoperte in botanica hanno portato a una maggiore comprensione delle vie di segnalazione per gli acidi gibberellici. Generalmente queste vie richiedono un recettore GA, repressori di crescita chiamati DELLA e proteine di vario genere. Le proteine DELLA inibiscono la crescita delle piante, mentre il segnale GA aiuta la crescita. Per superare questa inibizione, gli acidi gibberellici formano un complesso che porta alla rottura dei repressori di crescita DELLA.
Gli scienziati stanno ancora cercando di capire il processo per il modo in cui i GA fanno accadere tutte queste cose. In teoria, le gibberelline devono trasportare lunghe distanze all'interno delle piante. Il meccanismo per questo non è ancora chiaro.
Poiché le piante non possono muoversi, l'importanza delle molecole di segnalazione e degli ormoni è di grande importanza. Appoggiarsi di più sui meccanismi di trasporto fondamentali dell'acido gibberellico, oltre alle vie di segnalazione degli ormoni, porterà a una maggiore comprensione delle piante. Questo, a sua volta, aiuterà l'agricoltura poiché gli esseri umani devono affrontare la necessità di raccolti altamente efficienti.