Kas ir gibberelskābe?

Gibberelīnskābe (GA) ir sava veida hormons, kas ir svarīgs augu augšanai. Lauksaimniecības “zaļā revolūcija” notika galvenokārt pateicoties gibberelskābes lietošanai kultūraugiem. Zinātnieki atklāj daudzos veidos, kā gibberelīni palīdz augu attīstībai, vienlaikus izšķirot metodes, ar kurām tos transportē un sintezē augos.

Gibberelīnskābe (GA) ir augos atrodams hormons, kas veicina augu augšanu un attīstību. To parasti izmanto lauksaimniecībā, lai palielinātu ražas ražu.

Gibberelīnskābe jeb GA ir augos sastopams hormons. Gibberelīnskābi var atrast augošos augu audos, piemēram, dzinumos, jaunās lapās un ziedos. Tas ir vāji skābs. Vēl viens gibberelīnskābes nosaukums ir gibberelīns. Gibberelskābe var iekļūt šūnu membrānās, veicot vienkāršu difūziju. Skābes var palīdzēt arī pieplūdes transportieri, kas ir olbaltumvielas, kas var pārvietot GA visā šūnu membrānā. Viena veida pieplūdes transportieris ir nitrātu transportieris 1 / peptīdu transportieris (NPF). Citi šādi pārvadātāji ir SWEET13 un SWEET14, kas acīmredzami transportē saharozi uz augu flēmu. Šūnas iekšpusē ir zemāks skābums (augstāks pH), un tāpēc GA kļūst negatīva. Pēc šī brīža gibberelīns nevar izkļūt no šūnas, ja nav pievienots citam komponentam. Zinātnieki pieņem, ka ir jābūt transportētājiem, kas atkal var pārvietot gibberelīnu no citoplazmas, taču līdz šim šie “izplūdes pārvadātāji” nav atrasti.

Līdz šim ir atklāti vairāk nekā 130 gibberelīnskābju veidi. Vairāki no tiem nav bioloģiski aktīvi (bioaktīvi), tāpēc tie kalpo kā prekursori tādām bioaktīvām GA kā GA1, GA3, GA4 un GA7. Šo aktīvo GA biosintēze nav labi izprotama, taču zinātnieki šajā jomā gūst labumu. Lai gan šķiet, ka nebioaktīvie GA augos pārvietojas lielos attālumos, bioaktīvie to nemēdz darīt. Ir skaidrs, ka GA var pāriet augu flīma sulā un ka tā veicina augu augšanu un attīstību, kā arī to ziedēšanu. Acīmredzot GA var pārvietoties arī nelielos attālumos. GA9 gadījumā šis gibberelīns tiek izgatavots augu olnīcās un tiek pārvietots uz ziedlapiņām un sepals. Turpmāk tajā notiek izmaiņas, lai kļūtu par GA4. Šis bioaktīvais hormons savukārt ietekmē augu orgānu augšanu. Zinātnieki turpina meklēt atbildes uz to, kā augos ir mobilās gibberelskābes.

GA3 augšanas hormons ir sava veida gibberelīns, kas ir bioaktīvs. Japāņu zinātnieks 50. gados atklāja AC3. Tajā laikā sēne ietekmēja rīsu kultūras, tāpēc tas lika augiem augt gariem, vienlaikus apturot sēklu ražošanu. Šie auglīgie, neauglīgie augi pat nevarēja izturēt savu svaru. Pētot šo sēni, zinātnieki atklāja, ka tajā ir savienojumi, kas varētu veicināt augu augšanu. Sēnīti sauca par Gibberella fujikuroi, no kuras radās nosaukums gibberellīns. Viens no šiem savienojumiem, ko tagad sauc par GA3, ir rūpniecībā visvairāk ražotā gibberelskābe. GA3 augšanas hormons ir svarīgs lauksaimniecībai, zinātnei un dārzkopībai. GA3 stimulē vīriešu orgānu parādīšanos noteiktās sugās.

Gibberelskābju atklāšana noveda pie ievērojamiem notikumiem lauksaimniecībā. Lauksaimnieki atklāja, ka viņi varētu palielināt graudu ražu, izmantojot GA. Tas noveda pie tā sauktās “zaļās revolūcijas” lauksaimniecībā. Lauksaimnieki kultūraugiem varētu pievienot vairāk slāpekļa mēslojuma, neuztraucoties par pārāk lielu stumbra pagarinājumu. Rezultātā kviešu un rīsu pieaugums pilnībā mainīja lauksaimniecību visā pasaulē, pierādot gibberelīnskābes lielo nozīmi mūsdienu lauksaimniecībā.

Līdz šai dienai gibberelskābes lieto, lai ārstētu augus, kuriem ir punduru fenotipi. Gibberelīni stimulē augu augšanu šajos punduraugos. Gibberelīnskābi var izmantot arī, lai mazinātu ziedēšanu jauno augļu koku dārzos. Tādā veidā augļu kokiem ir vairāk laika augt. Tas arī kā profilakses līdzeklis pret augu vīrusiem jaunos kokos, kurus pārnēsā ziedputekšņi. Lauksaimnieki izlemj, cik daudz gibberelīnskābes izmantot savās kultūrās, nosakot, kāds ir viņu ražošanas mērķis. Ja viņiem ir jāmazina augļi, viņi var izmantot lielu daudzumu gibberelīnskābes. No otras puses, ja viņi izmanto mazāk GA, tad augļi vai dārzeņi var radīt vairāk. Augļu dārziem, kas nes daudz augļu, GA lietojums nebūs vajadzīgs tik daudz. Parasti GA jāpiemēro tikai siltā laikā, pretējā gadījumā tie nedarbosies arī izaugsmes stimulēšanai.

Gibberelīnskābe var arī palīdzēt augļiem, piemēram, citrusaugļiem. Gibberelīnskābes lietošana citrusaugļiem var novērst albedo sadalīšanos, kas ir apelsīnu miziņu krokošana un plaisāšana. Gibberelīnskābes lietošana var arī samazināt ūdenszīmju plankumus uz citrusaugļiem. Tāpēc gibberelīnskābe uzlabo citrusaugļu mizas kvalitāti. Izmantojot GA, iegūst augstākas kvalitātes augļus, kas ir izturīgāki pret nelabvēlīgiem laika apstākļiem un citiem iespējamiem sabrukšanas un ievainojumu veidiem. Liela uzmanība lietošanai veselīgiem augiem pareizos apstākļos var ievērojami uzlabot citrusaugu kultūru. Parasti labākie GA lietošanas rezultāti rodas, ja to neizmanto atsevišķi, bet gan sajaucot ar citiem savienojumiem. Ir skaidrs, ka labības ražas un augļu kvalitātes uzlabošana padara gibberelskābi par nozīmīgu instrumentu lauksaimniecībā. Pārtikas piedāvājuma uzlabošanas un palielināšanas loma GA ir iespaidīga, un, šķiet, tā saglabāsies vēl kādu laiku.

Gibberelīni darbojas kā augu augšanas kontrolieri. Viņi strādā, lai sāktu sēklu dīgtspēju, palīdzētu dzinumu augšanai un lapu nobriešanai un ietekmētu ziedēšanu.

Ar sēklu dīgtspēju sēklas paliek neaktīvas, kamēr tās neizraisa dīgšanu. Kad atbrīvojas gibberelīni, tie sāk sēklu slāņa vājināšanas procesu, sākot gēnu ekspresiju. Tas noved pie šūnu paplašināšanās.

GA ir faktori, kas veicina ziedu attīstību. Biennālēs tie stimulēs ziedu attīstību. Interesanti, ka daudzgadīgos augos gibberelīni kavē ziedēšanu. Turklāt gibberelskābes ir galvenās starpnozaru pagarinājumā. Atkal rezultāts ir šūnu paplašināšanās un šūnu dalīšanās. Tas notiek kā reakcija uz gaišajiem un tumšajiem cikliem.

Mutantos augos, kas ir punduri vai vēlu ziedoši, gibberelīnskābes ir mazāk. Šajos augos ir nepieciešams vairāk lietot GA, lai augi atgrieztos normālākā augšanas modelī. Tāpēc gibberelīns darbojas kā sava veida augu atiestatīšana.

Vēl viena gibberelīna funkcija ir palīdzēt ziedputekšņu dīgtspējai. Ziedputekšņu caurules augšanas laikā ir pierādīts, ka gibberelīna daudzums palielinās. Gibberelīni ietekmē arī vīriešu un sieviešu auglību augos. Gibberelīnskābe spēlē lomu sieviešu ziedu veidošanās nomākšanā.

Stamen ir galvenā vieta gibberelīnskābju ražošanai.

Nesenie botānikas atklājumi ir ļāvuši labāk izprast gibberelīnskābju signālu ceļus. Parasti šiem ceļiem ir nepieciešami GA receptori, augšanas represori, ko sauc par DELLA, un dažāda veida olbaltumvielas. DELLA proteīni kavē augu augšanu, savukārt GA signāls veicina augšanu. Lai pārvarētu šo inhibīciju, gibberelskābes veido kompleksu, kas noved pie DELLA augšanas represoru sabrukšanas.

Zinātnieki joprojām cenšas izprast procesu, kā GA veic visas šīs lietas. Teorētiski giberelīniem ir jāpārvadā augsti augi. Mehānisms tam vēl nav skaidrs.

Tā kā augi nevar pārvietoties, liela nozīme ir signālu molekulām un hormoniem. Vairāk par gibberelīnskābes transportēšanas mehānismiem papildus hormonu signālceļiem ļaus labāk izprast augus. Tas savukārt palīdzēs lauksaimniecībai, jo cilvēki saskaras ar nepieciešamību pēc ļoti efektīvas ražas.