Giberelinska kislina (GA) je vrsta hormona, ki je pomemben za rast rastlin. "Zelena revolucija" kmetovanja se je zgodila predvsem zaradi nanašanja giberelinske kisline na pridelke. Znanstveniki odkrivajo številne načine, na katere giberelini pomagajo pri razvoju rastlin, hkrati pa ugotavljajo metode, s katerimi se transportirajo in sintetizirajo v rastlinah.
Giberelinska kislina (GA) je hormon, ki ga najdemo v rastlinah in pomaga pri rasti in razvoju rastlin. V kmetijstvu se pogosto uporablja za povečanje pridelkov.
Opis giberelne kisline
Giberelinska kislina ali GA je hormon, ki ga najdemo v rastlinah. Giberelinsko kislino najdemo v rastnih rastlinskih tkivih, kot so poganjki, mladi listi in cvetovi. Je šibko kisla. Drugo ime za giberelinsko kislino je giberelin. Giberelinska kislina lahko vstopi v celične membrane s preprosto difuzijo. Kislinam lahko pomagajo tudi dotoki, ki so beljakovine, ki lahko premikajo GA po celični membrani. Ena vrsta prenašalca dotoka je transporter nitrata 1 / peptidni transporter (NPF). Med takšnimi prevozniki sta tudi SWEET13 in SWEET14, ki očitno prevažata saharozo do floema rastline. Notranjost celice ima nižjo kislost (višji pH), zato GA postane negativna. Po tej točki giberelin ne more uiti iz celice, ne da bi bil povezan z drugo komponento. Znanstveniki domnevajo, da morajo obstajati prenašalci, ki lahko giberelin znova premaknejo iz citoplazme, vendar doslej teh "odtočnih prenašalcev" niso našli.
Do zdaj je bilo odkritih več kot 130 vrst giberelnih kislin. Nekatere od njih niso biološko aktivne (bioaktivne), zato služijo kot predhodniki bioaktivnih GA, kot so GA1, GA3, GA4 in GA7. Biosinteza teh aktivnih GA ni dobro razumljena, vendar znanstveniki na tem področju dosegajo napredek. Medtem ko se zdi, da se nebioaktivni GA v rastlinah premikajo na velike razdalje, bioaktivni pa tega običajno ne počnejo. Jasno je, da se GA lahko premakne v floemski sok rastlin in da pomaga pri rasti in razvoju rastlin, pa tudi pri njihovem cvetenju. Očitno se GA lahko premikajo tudi na kratke razdalje. V primeru GA9 je ta giberelin izdelan v rastlinskih jajčnikih in je premeščen na cvetne liste in čašne lističe. Od tam se spreminja, da postane GA4. Ta bioaktivni hormon pa vpliva na rast rastlinskih organov. Znanstveniki še naprej iščejo odgovore na vprašanje, kako gibljive so giberelinske kisline v rastlinah.
GA3 rastni hormon
Rastni hormon GA3 je nekakšen giberelin, ki je bioaktiven. Japonski znanstvenik je v petdesetih letih odkril AC3. Takrat je gliva prizadela riževe pridelke, tako da so rastline zrasle, hkrati pa ustavile proizvodnjo semen. Te dolgočasne, neplodne rastline niso mogle podpirati niti teže. Ko so znanstveniki preučevali to glivo, so ugotovili, da vsebuje spojine, ki lahko spodbujajo rast rastlin. Gliva se je imenovala Gibberella fujikuroi, ki je nastalo pod imenom giberelin. Ena od teh spojin, ki se zdaj imenuje GA3, je najbolj proizvedena giberelinska kislina za industrijsko uporabo. Rastni hormon GA3 je pomemben za kmetijstvo, znanost in vrtnarstvo. GA3 spodbuja pojav moških organov pri nekaterih vrstah.
Pridelava giberelne kisline in rastlin
Odkritje giberelinskih kislin je privedlo do pomembnih sprememb v kmetijstvu. Kmetje so ugotovili, da lahko povečajo pridelek žit z uporabo GA. To je privedlo do tako imenovane "zelene revolucije" v kmetijstvu. Kmetje bi lahko poljščinam dodali več dušikovih gnojil, ne da bi skrbeli za preveliko raztezanje stebel. Posledično povečanje pšenice in riža je popolnoma spremenilo kmetijstvo po vsem svetu, kar dokazuje velik pomen giberelinske kisline v sodobnem kmetovanju.
Do danes se giberelinske kisline uporabljajo za zdravljenje rastlin, ki imajo pritlikave fenotipe. Giberelini spodbujajo rast rastlin v teh pritlikavih rastlinah. Giberelinsko kislino lahko uporabimo tudi za zmanjšanje cvetenja v mladih sadovnjakih. Tako imajo sadno drevje več časa za rast. Pomaga tudi kot preventivni ukrep proti rastlinskim virusom v mladih drevesih, ki se prenašajo s cvetnim prahom. Kmetje se odločijo, koliko giberelinske kisline uporabiti za svoje pridelke, tako da določijo, kakšen je njihov proizvodni cilj. Če morajo zmanjšati rodnost, lahko uporabijo velike količine giberelinske kisline. Če pa porabijo manj GA, lahko sadje ali zelenjava proizvede več. Sadovnjaki, ki obrodijo veliko sadja, ne bodo potrebovali toliko nanosa GA. Na splošno je treba GA uporabljati samo v toplem vremenu, sicer pa tudi ne bodo spodbujali rasti.
Giberelinska kislina lahko pomaga tudi sadju, kot so citrusi. Uporaba giberelinske kisline na citrusih lahko prepreči razgradnjo albeda, ki je zmečkanje in razpokanje oranžnih lupin. Uporaba giberelinske kisline lahko tudi zmanjša madeže vodnega žiga na agrumih. Giberelinska kislina zato izboljša kakovost lupine citrusov. Z uporabo GA dobimo kakovostnejše sadje, ki je bolj odporno na neugodne vremenske razmere in druge potencialne poti propadanja in poškodb. Pozorna uporaba aplikacij za zdrave rastline v pravih razmerah lahko močno izboljša pridelek citrusov. Običajno se najboljši rezultati uporabe GA pojavijo, če se ne uporablja samostojno, temveč v kombinaciji z drugimi spojinami. Jasno je, da zaradi izboljšanja pridelkov in kakovosti sadja gibberelinska kislina postane pomembno orodje v kmetijstvu. Vloga GA pri izboljšanju in povečanju oskrbe s hrano je impresivna in zdi se, da bo verjetno še nekaj časa.
Kakšna je funkcija gibberelinov?
Giberelini delujejo kot nadzorniki rasti v rastlinah. Prizadevajo si zagnati kalitev semen, pomagajo pri rasti in zorenju listov in vplivajo na cvetenje.
S kalitvijo semen ostanejo semena mirujoča, dokler ne sprožijo kalitve. Ko se giberelini sprostijo, začnejo postopek oslabitve semenskih ovojnic z začetkom izražanja genov. To vodi do širjenja celic.
GA so dejavniki, ki prispevajo k razvoju cvetov. V dvoletnicah bodo spodbujali razvoj cvetov. Zanimivo je, da pri trajnicah giberelini zavirajo cvetenje. Poleg tega so giberelinske kisline ključne za raztezanje internodov. Rezultat je spet širjenje celic in delitev celic. To se zgodi kot odziv na lahke in temne cikle.
V mutiranih rastlinah, ki so pritlikave ali pozno cvetoče, je manj prisotne giberelinske kisline. V teh rastlinah je potrebna večja uporaba GA, da se rastline vrnejo v bolj normalen vzorec rasti. Zato giberelin deluje kot neke vrste ponastavitev rastlin.
Druga funkcija giberelina je pomagati pri kalitvi cvetnega prahu. Med rastjo cvetnega prahu se je izkazalo, da se količina giberelinina povečuje. Giberelini vplivajo tudi na plodnost moških in žensk v rastlinah. Giberelinska kislina igra vlogo pri zatiranju nastajanja ženskih cvetov.
Stamen je glavno mesto za izdelavo gibereličnih kislin.
Nedavna odkritja v botaniki so privedla do boljšega razumevanja signalnih poti za giberelinske kisline. Na splošno te poti zahtevajo receptor za GA, zaviralce rasti, imenovane DELLA, in različne vrste beljakovin. Beljakovine DELLA zavirajo rast rastlin, signal GA pa pripomore k rasti. Da bi presegli to zaviranje, giberelinske kisline tvorijo kompleks, ki vodi do razgradnje zaviralcev rasti DELLA.
Znanstveniki še vedno poskušajo razumeti postopek, kako GA-ji uresničujejo vse te stvari. Teoretično morajo giberelini prevoziti velike razdalje znotraj rastlin. Mehanizem za to še ni jasen.
Ker se rastline ne morejo premikati, je velik pomen signalnih molekul in hormonov. Nagibanje k temeljnim transportnim mehanizmom giberelinske kisline bo poleg signalnih poti hormonov privedlo do večjega razumevanja rastlin. To pa bo pomagalo kmetijstvu, saj se ljudje soočajo s potrebo po visoko učinkovitih pridelkih.