Gibberellins

Le gibberelline sono fitoormoni che regolano i processi di crescita e sviluppo delle piante superiori

Cosa sono le gibberellins?

IL gibberellins Sono ormoni vegetali o fitoormoni, che regolano diversi processi di crescita e sviluppo delle piante superiori. Stimolare la crescita e l'allungamento dello stelo, lo sviluppo dei frutti e la germinazione dei semi.

Sono stati scoperti da ricercatori giapponesi a metà -30, che hanno studiato la crescita anormale delle piante di riso. Il nome di Gibbereline proviene dal fungo Gibberrella funjikuroi, organismo da cui è stato inizialmente estratto, agente causale della malattia Bakanae.

Sebbene siano state identificate più di 112 gibberelline, pochissime attività fisiologiche espressero. Solo gibberellin a₃, o acido giberélic e gibberellins a₁, A₄ Già₇ Hanno un'importanza commerciale.

Questi fitormoni promuovono sorprendenti cambiamenti nelle dimensioni delle piante, oltre a indurre la divisione cellulare in foglie e steli. L'effetto visibile della sua applicazione esterna è la crescita di steli sottili, un numero inferiore di rami e foglie meno fragili.

Tipi di gibberellins

La struttura delle gibberelline è il risultato dell'unione isoprenoide a cinque carbonio, che insieme formano una molecola a quattro. La sua classificazione dipende dall'attività biologica.

Struttura chimica dell'acido giberélica

Modi liberi

Corrisponde a quelle sostanze derivate dall'EnT-Kaureno, la cui struttura fondamentale è l'ENT-GIBBERELANO. Sono classificati come diterpenoidi acidi. Sono noti due tipi di forme libere.

• INATTIVO: Presentano 20 carboni.
• Attivo: Presentano 19 carboni, poiché hanno perso un carbonio specifico. L'attività è condizionata a possedere 19 carboni e presentare un'idrossilazione in posizione 3.

Forme coniugate

Sono quelle gibberelline associate ai carboidrati, quindi non presentano attività biologiche.

Funzione giberellin

- La funzione principale delle gibberelline è l'induzione della crescita e l'allungamento delle strutture vegetali. Il meccanismo fisiologico che consente l'allungamento è correlato ai cambiamenti della concentrazione endogena di calcio a livello cellulare.

- L'applicazione delle gibberelline incoraggia lo sviluppo di fioriture e infiorescenze di varie specie, in particolare nelle piante di lunga data (PDL). Associati ai fitocromi, hanno un effetto sinergico, stimolando la differenziazione delle strutture floreali, come petali, stami o carpelli, durante la fioritura.

- Causano la germinazione dei semi che vengono mantenuti in dormienza, mentre attivano la mobilizzazione delle riserve, inducendo la sintesi di amilasi e proteasi nei semi.

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- Favoriscono lo sviluppo di frutti, stimolando la cagliata o la trasformazione dei fiori in frutti. Inoltre, promuovono la partenocarpia e vengono utilizzati per produrre frutti senza semi.

Modalità di azione dei gibberellins

Le gibberellins promuovono la divisione e l'allungamento delle cellule, poiché le applicazioni controllate aumentano il numero e le dimensioni delle cellule. La modalità di azione delle gibberelline è regolata dalla variazione del contenuto di ioni di calcio nei tessuti.

Questi fitormoni sono attivati ​​e generano risposte fisiologiche e morfologiche a concentrazioni molto basse nei tessuti vegetali. A livello cellulare è essenziale che tutti gli elementi coinvolti siano presenti e praticabili per il cambiamento.

Il meccanismo d'azione delle gibberellins è stato studiato sul processo di germinazione e crescita dell'embrione nei semi dell'orzo (Hordeum vulgare). In effetti, è stata verificata la funzione biochimica e fisiologica delle gibberelline sui cambiamenti che si verificano in questo processo.

I semi dell'orzo hanno uno strato di cellule ricche di proteine ​​sotto l'episperma, chiamato strato aleuroniano. All'inizio del processo di germinazione, l'embrione rilascia le giberine che agiscono sullo strato di aleuroni, che generano contemporaneamente enzimi idrolitici.

In questo meccanismo, α-amilasi, responsabile dello svolgimento dell'amido negli zuccheri, è l'enzima sintetizzato principale. Gli studi hanno dimostrato che gli zuccheri sono formati solo quando è presente lo strato di aleuroni.

Pertanto, l'α-amilasi ha avuto origine nello strato di Aleuronas è responsabile della trasformazione dell'amido di riserva nell'endosperma Amilaceo. In questo modo, gli zuccheri e gli aminoacidi rilasciati sono usati dall'embrione in base ai loro requisiti fisiologici.

Si presume che le gibberelline attivino alcuni geni che agiscono sulle molecole RNM responsabili della sintesi di α-amilasi. Sebbene non sia stato ancora verificato che il fitoormone agisca sul gene, la sua presenza è indispensabile per la sintesi dell'RNA e la formazione di enzimi.

Biosintesi delle gibberelline

Le gibberelline sono composti terpenoidi derivati ​​dall'anello Gibano composti da una struttura tetraciclica ent-si. La biosintesi viene eseguita attraverso la via dell'acido mevalonico, che costituisce la principale via metallica degli eucarioti.

Questo percorso si verifica nel citosol e nel reticolo endoplasmatico di cellule vegetali, lieviti, funghi, batteri, alghe e protozoi. Il risultato sono cinque strutture di carbon.

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Gli isoprenoidi sono le molecole che promuovono varie particelle, come coenzimi, vitamina K e tra questi, fitoormoni. A livello vegetale, normalmente la via metabolica termina per ottenere GA₁₂-aldeide.

Ottenuto questo composto, ogni specie vegetale segue diversi processi fino a quando la varietà di gibberelline è conosciuta. In effetti, ogni linea di gibber agisce in modo indipendente o interagisce con gli altri fitormoni.

Questo processo si verifica esclusivamente nei tessuti meristematici di giovani foglie. Successivamente, queste sostanze vengono traslocate nel resto della pianta attraverso il floema.

In alcune specie, le gibberelline sono sintetizzate a livello dell'apice della radice, essendo traslocate allo stelo attraverso il floema. Inoltre, i semi immaturi hanno un alto contenuto di gibberellins.

Ottenere gibberelline naturali

La fermentazione di azoto, fonti carbonizzate e sali minerali è il modo naturale per ottenere bebbinali commerciali. Come fonte carbonizzata, vengono utilizzati glucosio, saccarosio, farina naturale e grassi e vengono applicati sali minerali di fosfato e magnesio.

Il processo richiede da 5 a 7 giorni per una fermentazione efficace. Sono richieste condizioni di agitazione e aerazione costanti, mantenendo una media da 28 a 32º C e 3-3,5 livelli di pH.

Il processo di recupero di gibberellina viene effettuato attraverso la dissociazione della biomassa del brodo fermentato. In questo caso, il surnatante senza cellule contiene gli elementi usati come regolatori di crescita delle piante.

A livello di laboratorio, le particelle di gibberellina possono essere recuperate attraverso un processo di colonne di estrazione liquido-liquido. Per questa tecnica, l'acetato di etile viene utilizzato come solvente organico.

In caso contrario, le resine di scambio anionico vengono applicate al surnatante, raggiungendo le precipitazioni delle gibberelline mediante eluizione gradiente. Infine, le particelle vengono essiccate e cristallizzate in base al grado di purezza stabilito.

Nel campo agricolo, le gibberelline sono utilizzate con un grado di purezza tra il 50 e il 70%, miscelati con un ingrediente inerte a livello commerciale.

Nelle tecniche di micropropagazione e colture In vitro, Si consiglia di utilizzare prodotti commerciali con un grado di purezza superiore al 90%.

Effetti fisiologici delle gibberelline

L'applicazione delle gibberelline in piccole quantità promuove varie azioni fisiologiche nelle piante, tra cui:

- Induzione della crescita del tessuto e allungamento degli steli.

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- Stimolazione della germinazione.

- Promozione del flusso dai fiori ai frutti.

- Regolazione della fioritura e dello sviluppo dei frutti.

- Trasformazione delle piante biannuali in annuali.

- Alterazione dell'espressione sessuale.

- Soppressione nana.

L'applicazione esogena delle gibberelline agisce sulla condizione giovanile di alcune strutture vegetali. Talee o quote utilizzate per la moltiplicazione vegetativa, iniziano facilmente il processo di radice quando si manifesta il suo carattere giovanile.

In modo opposto, se le strutture vegetali manifestano il loro carattere adulto, la formazione della radice è nullo. L'applicazione di Gibberellins consente alla pianta di passare dalle sue condizioni giovanili all'adulto o viceversa.

Questo meccanismo è essenziale quando si desidera iniziare a fioritura in colture che non hanno completato la sua fase giovanile. Le esperienze con specie legnose, come cipressi, pini o sponda comuni, sono riuscite a ridurre considerevolmente i cicli produttivi.

Applicazioni commerciali

- Le ore di luce o le condizioni fredde in alcune specie possono essere fornite da specifiche applicazioni di gibberellina.

- Inoltre, le gibberelline possono stimolare la formazione di strutture floreali e infine determinare gli attributi sessuali della pianta.

- Nel processo di fruttificazione, le gibberellins promuovono la crescita e lo sviluppo dei frutti. Allo stesso modo, ritardano la senescenza dei frutti, impedendo il loro deterioramento nell'albero o fornendo un po 'di vita utile una volta raccolta.

- Quando si desidera ottenere frutti senza semi (avvio -up), applicazioni specifiche di gibberellin inducono questo fenomeno. Un esempio pratico è la produzione di uve senza semi, che sono più richieste a livello commerciale rispetto alle specie con semi.

- Le applicazioni di giberellina nei semi in uno stato di dormienza consentono di attivare i processi fisiologici e uscire da questa condizione. In effetti, una dose adeguata attiva gli enzimi idrolitici che degradano l'amido di zucchero, favorendo lo sviluppo dell'embrione.

- Nel piano biotecnologico, le gibberelline vengono utilizzate per rigenerare i tessuti nelle colture In vitro di patogeni liberi.

- Le applicazioni di giberelina nelle piante madre stimolano la loro crescita, facilitando l'estrazione di apartori sani a livello di laboratorio.

- A livello commerciale, le applicazioni di gibberellin in coltivazione di canna da zucchero (Saccharum officinarum) consentire di aumentare la produzione di zucchero. A questo proposito, questi fitormoni inducono l'allungamento delle abilità in cui viene prodotto e conservato il saccarosio e l'accumulo di zucchero di dimensioni maggiori.

Riferimenti

1. Cerezo Martínez, Jorge. Fisiologia vegetale. Gibberellins. Università politecnica di Cartagena.
2. Delgado Arrieta, G. e Domenech López, F. Gibberellins. Scienze tecniche.