GIBBERELLINLER: TÜRLERI, IŞLEVI, ETKI ŞEKLI, BIYOSENTEZ - BIYOLOJI - 2025

Giberellinler bitki hormonları veya daha yüksek bitkilerin büyüme ve gelişme farklı süreçlerde rol oynayan fitotormonlar bulunmaktadır. Aslında, sapın büyümesini ve uzamasını, meyvelerin gelişmesini ve tohumların çimlenmesini uyarırlar.

Keşif, pirinç bitkilerinin anormal büyümesini inceleyen Japon araştırmacılar tarafından 1930'ların ortalarında yapıldı. Gibberellin adı, "Bakanae" hastalığının nedensel ajanı olan ve başlangıçta çıkarıldığı bir organizma olan Gibberrella funjikuroi mantarından gelmektedir.

Gibberellins uygulamasıyla desteklenen gövde uzaması. Kaynak: flickr.com

112'den fazla gibberellin tanımlanmış olmasına rağmen, çok azı fizyolojik aktivite gösterir. Sadece Gibberellin ₃ veya gibberelik asit, ve A gibberellinler ₁ , A, ₄ ve A ₇ ticari öneme sahiptir.

Bu fitohormonlar, yapraklarda ve gövdelerde hücre bölünmesini tetiklemenin yanı sıra bitki boyutunda şaşırtıcı değişiklikleri teşvik eder. Dışsal uygulamasının gözle görülür etkisi, ince sapların, daha az dalın ve kırılgan yaprakların uzamasıdır.

Türleri

Gibberellinlerin yapısı, birlikte dört halkalı bir molekül oluşturan beş karbonlu izoprenoidlerin birleşmesinin sonucudur. Sınıflandırılması biyolojik aktiviteye bağlıdır.

Gibberellic asit. Kaynak: researchgate.net

Ücretsiz formlar

Temel yapısı ent-giberelano olan ent-Kauren'den türetilen maddelere karşılık gelir. Heterosiklik hidrokarbon ent-Kaureno'dan türetilen asidik diterpenoidler olarak sınıflandırılırlar. İki tür serbest form bilinmektedir.

• Aktif değil: 20 karbona sahiptir.
• Aktif: Belirli bir karbonu kaybettikleri için 19 karbonları vardır. Aktivite, 19 karbona sahip olması ve 3. pozisyonda bir hidroksilasyon sunması için şartlandırılmıştır.

Eşlenik formlar

Karbonhidratlarla ilişkili gibberellinlerdir, bu nedenle biyolojik aktiviteleri yoktur.

fonksiyon

Gibberellinlerin temel işlevi, bitki yapılarının büyümesini ve uzamasını tetiklemektir. Uzamaya izin veren fizyolojik mekanizma, hücresel düzeyde endojen kalsiyum konsantrasyonundaki değişikliklerle ilgilidir.

Gibberellinlerin uygulanması, özellikle uzun gün bitkilerinde (PDL) çeşitli türlerin çiçeklenme ve salkımının gelişmesine yardımcı olur. Fitokromlarla ilişkili olarak, çiçeklenme sırasında taç yaprakları, organları veya karpuzu gibi çiçek yapılarının farklılaşmasını uyaran sinerjik bir etki gösterirler.

Narenciye içinde çiçeklenme. Kaynak: Pixabay.com

Öte yandan, uykuda kalan tohumların çimlenmesine neden olurlar. Aslında, rezervlerin mobilizasyonunu aktive ederek tohumlarda amilaz ve proteaz sentezini indüklerler.

Aynı şekilde, çiçeklerin meyveye dönüşmesini veya donmasını teşvik ederek meyvelerin gelişmesine yardımcı olurlar. Ek olarak, partenokarpi geliştirirler ve çekirdeksiz meyveler üretmek için kullanılırlar.

Eylem modu

Gibberellinler, kontrollü uygulamalar hücre sayısını ve boyutunu artırdığı için hücre bölünmesini ve uzamasını destekler. Gibberellinlerin etki şekli, dokulardaki kalsiyum iyonlarının içeriğinin değişimi ile düzenlenir.

Bu fitohormonlar aktive olur ve bitki dokularında çok düşük konsantrasyonlarda fizyolojik ve morfolojik tepkiler oluşturur. Hücresel düzeyde, değişimin gerçekleşmesi için dahil olan tüm unsurların mevcut ve uygulanabilir olması esastır.

Gibberellinlerin etki mekanizması, arpa tohumlarında (Hordeum vulgare) embriyonun çimlenme ve büyüme süreci üzerinde çalışılmıştır. Aslında, gibberellinlerin biyokimyasal ve fizyolojik işlevi, bu süreçte meydana gelen değişikliklerle doğrulanmıştır.

Arpa yetiştiriciliği. Kaynak: Pixabay.com

Arpa tohumları, aleuron tabakası adı verilen episperm altında protein açısından zengin bir hücre tabakasına sahiptir. Çimlenme sürecinin başlangıcında embriyo, aynı zamanda hidrolitik enzimler üreten aleuron tabakası üzerinde hareket eden gibberellinleri serbest bırakır.

Bu mekanizmada, nişastayı şekere dönüştürmekten sorumlu olan α-amilaz, sentezlenen ana enzimdir. Çalışmalar, şekerlerin yalnızca aleurone tabakası mevcut olduğunda oluştuğunu göstermiştir.

Bu nedenle, aleuron tabakasından kaynaklanan a-amilaz, rezerv nişastayı nişastalı endosperme dönüştürmekten sorumludur. Bu şekilde salınan şeker ve amino asitler embriyo tarafından fizyolojik gereksinimlerine göre kullanılır.

Gibberellinlerin, α-amilazın sentezlenmesinden sorumlu mRNA molekülleri üzerinde hareket eden belirli genleri aktive ettiği varsayılmaktadır. Fitohormonun gen üzerinde etkili olduğu henüz doğrulanmamış olsa da, varlığı RNA sentezi ve enzimlerin oluşumu için gereklidir.

Gibberellin biyosentezi

Gibberellinler, bir tetrasiklik ent-giberelan yapıdan oluşan gibbon halkasından türetilen terpenoid bileşiklerdir. Biyosentez, ökaryotlardaki ana metalik yol olan mevalonik asit yolu ile gerçekleştirilir.

Bu yol, bitki, maya, mantar, bakteri, alg ve protozoa hücrelerinin sitozol ve endoplazmik retikulumunda meydana gelir. Sonuç, izoprenoitleri elde etmek için kullanılan izopentenil pirofosfat ve dimetilalil pirofosfat olarak adlandırılan beş karbonlu yapılardır.

İzoprenoidler, koenzimler, K vitamini ve bunların arasında fitohormonlar gibi çeşitli partiküllerin hızlandırıcı molekülleridir. Bitki seviyesinde, normalde metabolik yol GA _12- aldehitin elde edilmesiyle sona erer .

Bu bileşik elde edildikten sonra, her bitki türü, bilinen gibberellinlerin çeşitliliği elde edilene kadar farklı işlemleri takip eder. Aslında, her gibberellin bağımsız hareket eder veya diğer fitohormonlarla etkileşime girer.

Bu süreç yalnızca genç yaprakların meristematik dokularında gerçekleşir. Bu maddeler daha sonra floem yoluyla bitkinin geri kalanına taşınır.

Bazı türlerde, gibberellinler, floem yoluyla gövdeye yer değiştirerek kök tepesinde sentezlenir. Aynı şekilde, olgunlaşmamış tohumlar da yüksek miktarda gibberellin içerir.

Doğal gibberellinlerin elde edilmesi

Azotlu ve karbonatlı kaynakların ve mineral tuzların fermantasyonu, ticari gibberellinler elde etmenin doğal yoludur. Karbon kaynağı olarak glikoz, sukroz, doğal unlar ve yağlar kullanılır ve fosfat ve magnezyumun mineral tuzları uygulanır.

İşlem, etkili fermantasyon için 5 ila 7 gün gerektirir. Ortalama 28º ila 32º C ve pH seviyeleri 3-3,5 olan sabit karıştırma ve havalandırma koşulları gereklidir.

Gerçekte, gibberellin geri kazanım işlemi, biyokütlenin fermente et suyundan ayrılmasıyla gerçekleştirilir. Bu durumda hücresiz süpernatan, bitki büyüme düzenleyicileri olarak kullanılan elementleri içerir.

Laboratuvar düzeyinde, gibberellin parçacıkları bir sıvı-sıvı ekstraksiyon kolonları işlemiyle geri kazanılabilir. Bu teknik için, organik bir çözücü olarak etil asetat kullanılır.

Aksi takdirde, süpernatana anyon değişim reçineleri uygulanır ve gradyan elüsyonu ile gibberellinlerin çökelmesi sağlanır. Son olarak, parçacıklar kurutulur ve belirlenen saflık derecesine göre kristalize edilir.

Tarım alanında, giberellinler ticari olarak inert bir bileşenle karıştırılarak% 50 ila% 70 arasında bir saflık derecesi ile kullanılır. Mikro çoğaltma tekniklerinde ve in vitro kültürlerde,% 90'dan fazla saflık derecesine sahip ticari ürünlerin kullanılması tavsiye edilir.

Fizyolojik etkiler

Gibberellinlerin küçük miktarlarda uygulanması, bitkilerde çeşitli fizyolojik eylemleri teşvik eder, bunlardan bazıları:

• Doku büyümesinin ve gövde uzamasının indüksiyonu
• Çimlenmenin uyarılması
• Çiçeklerden meyve setinin tanıtımı
• Çiçeklenme ve meyve gelişiminin düzenlenmesi
• İki yılda bir yapılan bitkilerin yıllıklara dönüştürülmesi
• Cinsel ifadenin değiştirilmesi
• Cüceleşmenin bastırılması

Bitki büyümesi. Kaynak: flickr.com

Gibberellinlerin eksojen uygulaması, bazı bitki yapılarının gençlik durumuna etki eder. Bitkisel çoğaltma için kullanılan çelikler veya kesimler, genç karakteri ortaya çıktığında köklenme sürecine kolayca başlar.

Aksine bitki yapıları yetişkin karakterini gösterirse kök oluşumu sıfırdır. Gibberellinlerin uygulanması, bitkinin yavru durumundan yetişkin durumuna veya tam tersi duruma geçmesine izin verir.

Bu mekanizma, gençlik dönemini tamamlamamış mahsullerde çiçek açmaya başlamak istediğinizde çok önemlidir. Selvi, çam veya porsuk gibi odunsu türlerle yapılan deneyler, üretim döngülerini önemli ölçüde azaltmayı başardı.

Ticari uygulamalar

Bazı türlerde gündüz saatlerinin veya soğuk koşulların gereksinimleri, gibberellinlerin özel uygulamaları ile karşılanabilir. Ek olarak, gibberellinler, çiçek yapılarının oluşumunu uyarabilir ve sonunda bitkinin cinsel özelliklerini belirleyebilir.

Meyve verme sürecinde, gibberellinler meyvelerin büyümesini ve gelişmesini destekler. Aynı şekilde meyvelerin yaşlanmasını geciktirerek ağaçta bozulmalarını engeller veya hasat edildikten sonra belirli bir süre faydalı ömür sağlarlar.

Çekirdeksiz meyveler (Parthenocarpy) elde edilmek istendiğinde, gibberellinlerin spesifik uygulamaları bu fenomeni tetikler. Pratik bir örnek, çekirdekli türlere göre ticari düzeyde daha fazla talep gören çekirdeksiz üzümlerin üretimidir.

Çekirdeksiz üzüm meyveleri. Kaynak: moyca.org

Bu bağlamda, hareketsiz tohumlarda gibberellin uygulamaları fizyolojik süreçlerin aktivasyonunu sağlar ve bu durumdan ortaya çıkar. Aslında, yeterli bir doz, nişastayı şekere dönüştüren hidrolitik enzimleri aktive ederek embriyonun gelişimini destekler.

Biyoteknolojik düzeyde, gibberellinler, patojen içermeyen eksplantların in vitro kültürlerinde dokuları yenilemek için kullanılır. Benzer şekilde, ana bitkilerde gibberellin uygulamaları, büyümelerini teşvik ederek, laboratuvar düzeyinde sağlıklı apekslerin ekstraksiyonunu kolaylaştırır.

Ticari düzeyde, şeker kamışı (Saccharum officinarum) yetiştiriciliğinde gibberellin uygulamaları şeker üretimini artırmaya izin verir. Bu bağlamda, bu fitohormonlar sakarozun üretildiği ve depolandığı internodların uzamasına neden olurlar, dolayısıyla boyut ne kadar büyükse şeker birikimi de o kadar büyük olur.

Referanslar

1. Sebze Hormonları Uygulaması (2016) Bahçe Bitkileri. Kurtulduğu yer: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín ve Talón Manuel (2008) Bitki Fizyolojisinin Temelleri. Mc Graw Hill, 2. baskı. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Bitki Fizyolojisi. Konu X. Gibberellins. Polytechnic University of Cartagena. 7 s.
4. Delgado Arrieta G. ve Domenech López F. (2016) Giberelinas. Teknik Bilimler. Bölüm 4.27, 4 s.
5. Phytoregulators (2003) Polytechnic University of Valencia. Kurtarıldı: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Tarımda Bitki Büyümesinin Düzenleyicileri. California Üniversitesi, Davis. Editoryal Trillalar. ISBN: 9682404312.