Gibberellinezuur (GA) is een soort hormoon dat belangrijk is voor de plantengroei. De "groene revolutie" van de landbouw vond grotendeels plaats door de toepassing van gibberellinezuur op gewassen. Wetenschappers ontdekken de vele manieren waarop gibberellines de ontwikkeling van planten ondersteunen, terwijl ze de methoden onderscheiden waarmee ze in planten worden getransporteerd en gesynthetiseerd.
Gibberellinezuur (GA) is een hormoon dat in planten wordt aangetroffen en dat helpt bij de groei en ontwikkeling van planten. Het wordt vaak gebruikt in de landbouw om de opbrengst van gewassen te verhogen.
Gibberellinezuur Beschrijving:
Gibberellinezuur, of GA, is een hormoon dat in planten voorkomt. Gibberellinezuur is te vinden in groeiende plantenweefsels zoals scheuten, jonge bladeren en bloemen. Het is zwak zuur. Een andere naam voor gibberellinezuur is gibberelline. Gibberellinezuur kan via eenvoudige diffusie celmembranen binnendringen. De zuren kunnen ook worden geholpen door influxtransporters, dit zijn eiwitten die GA's door het celmembraan kunnen verplaatsen. Een soort instroomtransporteur is een nitraattransporter 1/peptidetransporter (NPF). Andere dergelijke transporters zijn SWEET13 en SWEET14, die blijkbaar sucrose naar het floëem van de plant transporteren. De binnenkant van de cel heeft een lagere zuurgraad (een hogere pH), en dus wordt GA negatief. Na dat punt kan de gibberelline niet uit de cel ontsnappen zonder verbonden te zijn met een ander onderdeel. Wetenschappers vermoeden dat er transporters moeten zijn die gibberelline weer uit het cytoplasma kunnen verplaatsen, maar tot nu toe zijn deze 'effluxtransporters' niet gevonden.
Er zijn tot nu toe meer dan 130 soorten gibberellinezuren ontdekt. Verschillende hiervan zijn niet biologisch actief (bioactief), dus dienen ze als voorlopers voor bioactieve GA's zoals GA1, GA3, GA4 en GA7. De biosynthese van deze actieve GA's is niet goed begrepen, maar wetenschappers boeken vooruitgang op dit gebied. Terwijl niet-bioactieve GA's grote afstanden in planten lijken af te leggen, hebben bioactieve GA's dit niet de neiging om dit te doen. Het is duidelijk dat GA zich in het floëemsap van planten kan verplaatsen en dat het de groei en ontwikkeling van de planten bevordert, evenals hun bloei. Blijkbaar kunnen GA's zich ook over korte afstanden verplaatsen. In het geval van GA9 wordt deze gibberelline gemaakt in de eierstokken van planten en verplaatst naar bloembladen en kelkblaadjes. Van daaruit ondergaat het veranderingen om GA4 te worden. Dit bioactieve hormoon beïnvloedt op zijn beurt de groei van plantenorganen. Wetenschappers blijven zoeken naar antwoorden over hoe mobiel gibberellinezuren in planten zijn.
GA3 groeihormoon
GA3-groeihormoon is een soort gibberelline dat bioactief is. Een Japanse wetenschapper ontdekte AC3 in de jaren vijftig. In die tijd tastte een schimmel de rijstgewassen aan, waardoor de planten hoog werden en de productie van zaden stopte. Deze slungelige, onvruchtbare planten konden hun gewicht niet eens dragen. Toen wetenschappers deze schimmel bestudeerden, ontdekten ze dat deze verbindingen bevatte die de plantengroei konden bevorderen. De schimmel heette Gibberella fujikuroi, waar de naam gibberelline vandaan kwam. Een van deze verbindingen, nu GA3 genoemd, is het meest geproduceerde gibberellinezuur voor industrieel gebruik. GA3 groeihormoon is belangrijk voor land-, wetenschap en tuinbouw. GA3 stimuleert het voorkomen van mannelijke organen bij bepaalde soorten.
Gibberellinezuur en gewasproductie
De ontdekking van gibberellinezuren leidde tot grote ontwikkelingen in de landbouw. Boeren ontdekten dat ze hun graanopbrengst konden verhogen door GA's te gebruiken. Dit leidde tot wat een 'groene revolutie' in de landbouw werd genoemd. Boeren zouden meer stikstofmest aan gewassen kunnen toevoegen zonder zich zorgen te hoeven maken over te veel stengelstrekking. De resulterende toename van tarwe en rijst veranderde de landbouw over de hele wereld volledig, wat het grote belang van gibberellinezuur in de moderne landbouw aantoont.
Tot op de dag van vandaag worden gibberellinezuren gebruikt om planten met dwergfenotypes te behandelen. De gibberellines stimuleren de plantengroei in deze dwergplanten. Gibberellinezuur kan ook worden gebruikt om de bloei in jonge fruitboomgaarden te verminderen. Zo hebben de fruitbomen meer tijd om te groeien. Het helpt ook als preventieve maatregel tegen plantenvirussen bij jonge bomen die worden overgedragen door stuifmeel. Boeren beslissen hoeveel gibberellinezuur ze voor hun gewassen gebruiken door te bepalen wat hun productiedoel is. Als ze moeten bezuinigen op vruchtvorming, kunnen ze grote hoeveelheden gibberellinezuur gebruiken. Aan de andere kant, als ze minder GA gebruiken, kunnen de groenten of fruit meer produceren. Boomgaarden die veel fruit dragen, hebben niet zoveel GA-toepassing nodig. Over het algemeen moeten GA's alleen worden toegepast bij warm weer, anders werken ze ook niet om de groei te stimuleren.
Gibberellinezuur kan ook fruit zoals citrus helpen. Toepassing van gibberellinezuur op citrus kan de afbraak van albedo voorkomen, wat een kreuken en kraken van sinaasappelschillen is. Het aanbrengen van gibberellinezuur kan ook watermerkvlekken op citrusvruchten verminderen. Gibberellinezuur verbetert daarom de kwaliteit van de citrusschil. De toepassing van GA levert een vrucht van hogere kwaliteit op die beter bestand is tegen slecht weer en andere mogelijke oorzaken van bederf en letsel. Veel aandacht voor toepassingen op gezonde planten in de juiste omstandigheden kan een citrusoogst sterk verbeteren. Gewoonlijk treden de beste resultaten van GA-toepassing op wanneer het niet alleen wordt gebruikt, maar eerder in een mengsel met andere verbindingen. Het is duidelijk dat gibberellinezuur door de verbetering van de gewasopbrengst en de vruchtkwaliteit een belangrijk hulpmiddel in de landbouw is geworden. De rol in GA's van het verbeteren en vergroten van de voedselvoorziening is indrukwekkend en lijkt waarschijnlijk nog een tijdje te blijven.
Wat is de functie van gibberellines?
Gibberellines functioneren als groeiregelaars in planten. Ze werken om de ontkieming van zaden op gang te brengen, de groei van scheuten en de rijping van bladeren te bevorderen en de bloei te beïnvloeden.
Bij zaadontkieming blijven zaden slapend totdat ze worden geactiveerd om te ontkiemen. Wanneer gibberellines worden vrijgegeven, starten ze een proces van verzwakking van de zaadhuid door genexpressie te beginnen. Dit leidt tot de uitbreiding van cellen.
GA's zijn factoren die bijdragen aan de ontwikkeling van bloemen. In biënnales stimuleren ze de bloemontwikkeling. Interessant is dat gibberellines in vaste planten de bloei remmen. Bovendien zijn gibberellinezuren cruciaal voor de verlenging van de internodiën. Nogmaals, het resultaat is een uitbreiding van cellen en celdeling. Dit gebeurt als een reactie op lichte en donkere cycli.
In gemuteerde planten die dwerg- of laatbloeiend zijn, is er minder gibberellinezuur aanwezig. In deze planten is meer toediening van GA nodig om de planten terug te brengen naar een meer normaal groeipatroon. Daarom fungeert gibberelline als een soort reset voor planten.
Een andere gibberelline-functie is om de ontkieming van stuifmeel te bevorderen. Tijdens de groei van de pollenbuis is aangetoond dat de hoeveelheid gibberelline toeneemt. Gibberellines beïnvloeden ook de mannelijke en vrouwelijke vruchtbaarheid in planten. Gibberellinezuur speelt een rol bij het onderdrukken van vrouwelijke bloemvorming.
De meeldraad is een belangrijke plaats voor het maken van gibberellinezuren.
Recente ontdekkingen in de plantkunde hebben geleid tot een beter begrip van signaalroutes voor gibberellinezuren. Over het algemeen vereisen deze routes een GA-receptor, groeiremmers die DELLA's worden genoemd en verschillende soorten eiwitten. De DELLA-eiwitten remmen de plantengroei, terwijl het GA-signaal de groei bevordert. Om voorbij deze remming te komen, vormen gibberellinezuren een complex dat leidt tot de afbraak van de DELLA-groeirepressoren.
Wetenschappers proberen nog steeds het proces te begrijpen voor hoe GA's al deze dingen laten gebeuren. Theoretisch moeten gibberellines lange afstanden in planten transporteren. Het mechanisme hiervoor is nog niet duidelijk.
Aangezien planten niet kunnen bewegen, is het belang van signaalmoleculen en hormonen van groot belang. Meer leren over de fundamentele transportmechanismen van gibberellinezuur, naast de signaalroutes van de hormonen, zal leiden tot een beter begrip van planten. Dit zal op zijn beurt de landbouw helpen, aangezien mensen geconfronteerd worden met de behoefte aan zeer efficiënte gewasopbrengsten.