กรดจิบเบอเรลลิกคืออะไร?

กรดจิบเบอเรลลิก (GA) เป็นฮอร์โมนชนิดหนึ่งที่มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช “การปฏิวัติเขียว” ของการทำฟาร์มเกิดขึ้นส่วนใหญ่เนื่องจากการใช้กรดจิบเบอเรลลิกกับพืชผล นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นพบวิธีการต่างๆ มากมายที่จิบเบอเรลลินส์ช่วยพัฒนาพืช ในขณะเดียวกันก็แยกแยะวิธีการขนส่งและสังเคราะห์พวกมันในพืช

กรดจิบเบอเรลลิก (GA) เป็นฮอร์โมนที่พบในพืชที่ช่วยในการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช นิยมใช้ในการเกษตรเพื่อเพิ่มผลผลิต

กรดจิบเบอเรลลิกหรือ GA เป็นฮอร์โมนที่พบในพืช กรดจิบเบอเรลลิกสามารถพบได้ในเนื้อเยื่อพืชที่กำลังเติบโต เช่น ยอด ใบอ่อน และดอก เป็นกรดอ่อนๆ อีกชื่อหนึ่งของกรดจิบเบอเรลลิกคือจิบเบอเรลลิน กรดจิบเบอเรลลิกสามารถเข้าสู่เยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยการแพร่กระจายอย่างง่าย กรดยังสามารถช่วยโดยตัวขนส่งที่ไหลเข้าซึ่งเป็นโปรตีนที่สามารถเคลื่อนย้าย GAs ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ ตัวขนส่งการไหลเข้าชนิดหนึ่งคือตัวขนส่งไนเตรต 1/ตัวขนส่งเปปไทด์ (NPF) ผู้ขนส่งอื่น ๆ ได้แก่ SWEET13 และ SWEET14 ซึ่งเห็นได้ชัดว่าขนส่งซูโครสไปยังฟลอมของโรงงาน ภายในเซลล์มีความเป็นกรดต่ำ (pH สูงกว่า) ดังนั้น GA จึงมีประจุเป็นลบ หลังจากจุดนั้น จิบเบอเรลลินไม่สามารถหนีออกจากเซลล์โดยไม่ได้เชื่อมต่อกับส่วนประกอบอื่น นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าต้องมีผู้ขนส่งที่สามารถย้ายจิบเบอเรลลินออกจากไซโตพลาสซึมได้อีกครั้ง แต่ยังไม่พบ "ตัวขนส่งที่ไหลออก" เหล่านี้

จนถึงปัจจุบันมีการค้นพบกรดจิบเบอเรลลิกมากกว่า 130 ชนิด สารเหล่านี้หลายชนิดไม่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ) ดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับ GA ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น GA1, GA3, GA4 และ GA7 การสังเคราะห์ทางชีวภาพของ GA ที่ออกฤทธิ์เหล่านี้ไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังได้รับประโยชน์ในด้านนี้ แม้ว่า GA ที่ไม่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจะเคลื่อนที่ได้ในระยะทางไกลในพืช แต่สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพมักไม่ทำเช่นนี้ เป็นที่ชัดเจนว่า GA สามารถย้ายเข้าไปอยู่ในน้ำนมพืช และช่วยการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช รวมถึงการออกดอก เห็นได้ชัดว่า GA สามารถเคลื่อนที่ได้ในระยะทางสั้น ๆ เช่นกัน ในกรณีของ GA9 จิบเบอเรลลินนี้ผลิตในรังไข่ของพืชและย้ายไปอยู่ที่กลีบดอกและกลีบเลี้ยง จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงเป็น GA4 ฮอร์โมนออกฤทธิ์ทางชีวภาพนี้จะส่งผลต่อการเจริญเติบโตของอวัยวะพืช นักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นหาคำตอบว่ากรดจิบเบอเรลลิกเคลื่อนที่อยู่ในพืชได้อย่างไร

ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของ GA3 เป็นจิบเบอเรลลินชนิดหนึ่งที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นค้นพบ AC3 ในปี 1950 ในเวลานั้นเชื้อราส่งผลกระทบต่อพืชข้าวทำให้พืชสูงในขณะที่หยุดการผลิตเมล็ด พืชที่มีรูปร่างผอมแห้งและมีบุตรยากเหล่านี้ไม่สามารถรับน้ำหนักได้ เมื่อนักวิทยาศาสตร์ศึกษาเชื้อรานี้ พวกเขาพบว่าเชื้อรานี้มีสารประกอบที่สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช เชื้อราถูกเรียกว่า Gibberella fujikuroi ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากชื่อ gibberellin หนึ่งในสารประกอบเหล่านี้ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า GA3 เป็นกรดจิบเบอเรลลิกที่ผลิตมากที่สุดสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม ฮอร์โมนการเจริญเติบโต GA3 มีความสำคัญต่อการเกษตร วิทยาศาสตร์ และพืชสวน GA3 กระตุ้นการเกิดขึ้นของอวัยวะเพศชายในบางชนิด

การค้นพบกรดจิบเบอเรลลิกนำไปสู่การพัฒนาที่สำคัญในด้านการเกษตร เกษตรกรพบว่าพวกเขาสามารถเพิ่มผลผลิตข้าวได้โดยใช้ก๊าซธรรมชาติ สิ่งนี้นำไปสู่สิ่งที่เรียกว่า "การปฏิวัติเขียว" ในด้านการเกษตร เกษตรกรสามารถใส่ปุ๋ยไนโตรเจนให้กับพืชผลได้โดยไม่ต้องกังวลว่าลำต้นจะยืดออกมากเกินไป การเพิ่มขึ้นของข้าวสาลีและข้าวทำให้การเกษตรทั่วโลกเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความสำคัญอย่างยิ่งของกรดจิบเบอเรลลิกในการเกษตรสมัยใหม่

จนถึงทุกวันนี้ กรดจิบเบอเรลลิกถูกนำมาใช้ในการบำบัดพืชที่มีฟีโนไทป์ของคนแคระ จิบเบอเรลลินกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชในพืชแคระเหล่านี้ กรดจิบเบอเรลลิกยังสามารถนำมาใช้เพื่อลดการออกดอกในสวนผลไม้อ่อนได้อีกด้วย วิธีนี้จะทำให้ไม้ผลมีเวลาเติบโตมากขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยเป็นมาตรการป้องกันไวรัสพืชในต้นอ่อนที่แพร่เชื้อโดยละอองเรณู เกษตรกรตัดสินใจว่าจะใช้กรดจิบเบอเรลลิกกับพืชผลมากน้อยเพียงใดโดยกำหนดว่าเป้าหมายการผลิตของพวกเขาคืออะไร หากจำเป็นต้องลดการติดผล ก็สามารถใช้กรดจิบเบอเรลลิกในปริมาณสูงได้ ในทางกลับกัน หากพวกเขาใช้ GA น้อยกว่า ผลไม้หรือผักก็สามารถผลิตได้มากขึ้น สวนผลไม้ที่ออกผลมากจะไม่ต้องการแอปพลิเคชัน GA มากนัก โดยทั่วไป ควรใช้ GA เฉพาะในสภาพอากาศที่อบอุ่น มิฉะนั้นจะไม่ทำงานเพื่อกระตุ้นการเติบโตเช่นกัน

กรดจิบเบอเรลลิกสามารถช่วยผลไม้อย่างส้มได้เช่นกัน การใช้กรดจิบเบอเรลลิกกับส้มสามารถป้องกันการสลายตัวของอัลเบโด ซึ่งเป็นรอยพับและการแตกของเปลือกส้ม การใช้กรดจิบเบอเรลลิกสามารถลดรอยลายน้ำบนผลไม้รสเปรี้ยวได้เช่นกัน กรดจิบเบอเรลลิกจึงช่วยปรับปรุงคุณภาพของเปลือกส้ม การใช้ GA จะทำให้ได้ผลไม้คุณภาพสูงขึ้นซึ่งทนทานต่อสภาพอากาศที่เลวร้ายและหนทางอื่นๆ ที่อาจเกิดจากการผุกร่อนและการบาดเจ็บ การเอาใจใส่อย่างใกล้ชิดกับการใช้งานกับพืชที่มีสุขภาพดีในสภาพที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงพืชผลส้มได้อย่างมาก โดยทั่วไปแล้ว ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดของการใช้ GA จะเกิดขึ้นเมื่อไม่ได้ใช้เพียงลำพัง แต่จะใช้ร่วมกับสารประกอบอื่นๆ เป็นที่ชัดเจนว่าการปรับปรุงผลผลิตและคุณภาพผลไม้ทำให้กรดจิบเบอเรลลิกเป็นเครื่องมือสำคัญในการเกษตร บทบาทใน GAs ในการปรับปรุงและเพิ่มปริมาณอาหารเป็นสิ่งที่น่าประทับใจ และดูเหมือนว่าจะคงอยู่ได้อีกระยะหนึ่ง

Gibberellins ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมการเจริญเติบโตของพืช พวกมันทำงานเพื่อกระตุ้นการงอกของเมล็ด ช่วยการเจริญเติบโตของยอดและการเจริญเติบโตของใบ และส่งผลต่อการออกดอก

ด้วยการงอกของเมล็ด เมล็ดจะคงอยู่เฉยๆ จนกว่าจะถูกกระตุ้นให้งอก เมื่อจิบเบอเรลลินถูกปล่อยออกมา พวกมันจะเริ่มกระบวนการทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดอ่อนแอลงโดยเริ่มการแสดงออกของยีน สิ่งนี้นำไปสู่การขยายตัวของเซลล์

GAs เป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อการพัฒนาดอกไม้ ในล้มลุกจะกระตุ้นการพัฒนาของดอกไม้ ที่น่าสนใจคือในไม้ยืนต้น gibberellins ยับยั้งการออกดอก นอกจากนี้ กรดจิบเบอเรลลิกยังมีบทบาทสำคัญในการยืดตัวของปล้อง ผลที่ได้คือการขยายตัวของเซลล์และการแบ่งตัวของเซลล์ สิ่งนี้เกิดขึ้นจากการตอบสนองต่อวัฏจักรของแสงและความมืด

ในพืชกลายพันธุ์ที่แคระหรือออกดอกช้า จะมีกรดจิบเบอเรลลิกอยู่น้อยกว่า ในพืชเหล่านี้ จำเป็นต้องใช้ GA มากขึ้นเพื่อให้พืชมีรูปแบบการเจริญเติบโตที่ปกติมากขึ้น ดังนั้นจิบเบอเรลลินจึงทำหน้าที่เหมือนการรีเซ็ตพืช

ฟังก์ชันจิบเบอเรลลินอีกประการหนึ่งคือการช่วยให้เกสรงอก ในระหว่างการเจริญเติบโตของหลอดเรณู พบว่าปริมาณจิบเบอเรลลินเพิ่มขึ้น จิบเบอเรลลินยังส่งผลต่อความอุดมสมบูรณ์ของเพศชายและเพศหญิงในพืช กรดจิบเบอเรลลิกมีบทบาทในการยับยั้งการก่อตัวของดอกเพศเมีย

เกสรตัวผู้เป็นแกนหลักในการผลิตกรดจิบเบอเรลลิก

การค้นพบล่าสุดในพฤกษศาสตร์ได้นำไปสู่ความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับเส้นทางการส่งสัญญาณสำหรับกรดจิบเบอเรลลิก โดยทั่วไป เส้นทางเหล่านี้ต้องการตัวรับ GA ตัวยับยั้งการเจริญเติบโตที่เรียกว่า DELLA และโปรตีนหลายชนิด โปรตีน DELLA ยับยั้งการเจริญเติบโตของพืช ในขณะที่สัญญาณ GA ช่วยการเจริญเติบโต ในการก้าวข้ามการยับยั้งนี้ กรดจิบเบอเรลลิกก่อตัวเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่นำไปสู่การสลายของสารยับยั้งการเจริญเติบโตของเดลลา

นักวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามทำความเข้าใจกระบวนการที่ GA ทำให้สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ตามทฤษฎีแล้ว จิบเบอเรลลินส์จะต้องขนส่งพืชในระยะทางไกล กลไกสำหรับสิ่งนี้ยังไม่ชัดเจน

เนื่องจากพืชไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ ความสำคัญของการส่งสัญญาณของโมเลกุลและฮอร์โมนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง การเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกการขนส่งพื้นฐานของกรดจิบเบอเรลลิก นอกเหนือจากเส้นทางการส่งสัญญาณของฮอร์โมน จะทำให้เข้าใจพืชมากขึ้น ในทางกลับกัน สิ่งนี้จะช่วยให้การเกษตรในขณะที่มนุษย์ต้องเผชิญกับความต้องการผลผลิตพืชผลที่มีประสิทธิภาพสูง