- ประเภท
- แบบฟอร์มฟรี
- ผันรูปแบบ
- ฟังก์ชัน
- โหมดการทำงาน
- การสังเคราะห์ทางชีวภาพของจิบเบอเรลลิน
- การได้รับจิบเบอเรลลินจากธรรมชาติ
- ผลกระทบทางสรีรวิทยา
- การใช้งานเชิงพาณิชย์
- อ้างอิง
gibberellinsเป็นฮอร์โมนพืชหรือ phytohormones มีส่วนร่วมในกระบวนการที่แตกต่างกันของการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชที่สูงขึ้น ในความเป็นจริงพวกมันกระตุ้นการเจริญเติบโตและการยืดตัวของลำต้นการพัฒนาของผลไม้และการงอกของเมล็ด
การค้นพบนี้เกิดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 1930 โดยนักวิจัยชาวญี่ปุ่นศึกษาการเจริญเติบโตที่ผิดปกติของต้นข้าว ชื่อจิบเบอเรลลินมาจากเชื้อรา Gibberrella funjikuroi ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่ถูกสกัดในขั้นต้นซึ่งเป็นสาเหตุของโรค "Bakanae"
การยืดตัวของลำต้นได้รับการส่งเสริมโดยการใช้จิบเบอเรลลิน ที่มา: flickr.com
แม้ว่าจะมีการระบุว่ามีจิบเบอเรลลินมากกว่า 112 ชนิด แต่มีกิจกรรมทางสรีรวิทยาน้อยมาก เฉพาะจิบเบอเรลลินเอ3หรือกรดจิบเบอเรลลิกและจิบเบอเรลลินเอ1เอ4และเอ7เท่านั้นที่มีความสำคัญทางการค้า
ไฟโตฮอร์โมนเหล่านี้ส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงขนาดของพืชอย่างน่าประหลาดใจนอกเหนือจากการกระตุ้นให้เกิดการแบ่งเซลล์ในใบและลำต้น ผลกระทบที่มองเห็นได้จากการใช้ภายนอกคือการยืดตัวของลำต้นบางกิ่งก้านน้อยลงและใบที่เปราะบาง
ประเภท
โครงสร้างของจิบเบอเรลลินเป็นผลมาจากการรวมตัวกันของไอโซพรีนอยด์ห้าคาร์บอนที่รวมกันเป็นโมเลกุลสี่วงแหวน การจำแนกประเภทขึ้นอยู่กับกิจกรรมทางชีวภาพ
กรดจิบเบอเรลลิก ที่มา: researchgate.net
แบบฟอร์มฟรี
มันสอดคล้องกับสารที่ได้มาจากเอนท์ - เคาเรนซึ่งมีโครงสร้างพื้นฐานคือเอนจิเบอเรลาโน พวกมันถูกจัดเป็น diterpenoids ที่เป็นกรดซึ่งได้มาจาก heterocyclic hydrocarbon ent-Kaureno รู้จักรูปแบบอิสระสองประเภท
- ไม่ใช้งาน:มีคาร์บอน 20 ตัว
- ใช้งานอยู่: พวกมันมีคาร์บอน 19 ตัวเนื่องจากพวกมันสูญเสียคาร์บอนไป กิจกรรมนี้ถูกกำหนดให้มีคาร์บอน 19 ตัวและนำเสนอไฮดรอกซิเลชันที่ตำแหน่ง 3
ผันรูปแบบ
พวกมันคือจิบเบอเรลลินที่เกี่ยวข้องกับคาร์โบไฮเดรตดังนั้นพวกมันจึงไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ
ฟังก์ชัน
หน้าที่หลักของจิบเบอเรลลินคือการชักนำให้เกิดการเจริญเติบโตและการยืดตัวของโครงสร้างพืช กลไกทางสรีรวิทยาที่ช่วยให้การยืดตัวมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของแคลเซียมภายนอกในระดับเซลล์
การใช้จิบเบอเรลลินช่วยในการพัฒนาการออกดอกและช่อดอกของสายพันธุ์ต่าง ๆ โดยเฉพาะในพืชที่มีวันยาว (PDL) เกี่ยวข้องกับไฟโตโครเมสทำให้เกิดการทำงานร่วมกันโดยกระตุ้นความแตกต่างของโครงสร้างดอกไม้เช่นกลีบดอกเกสรตัวผู้หรือคาร์เปลในช่วงออกดอก
ออกดอกในส้ม ที่มา: pixabay.com
ในทางกลับกันพวกมันทำให้เกิดการงอกของเมล็ดที่อยู่เฉยๆ อันที่จริงพวกมันกระตุ้นการระดมทุนซึ่งกระตุ้นให้เกิดการสังเคราะห์อะไมเลสและโปรตีเอสในเมล็ดพืช
ในทำนองเดียวกันพวกเขาชอบการพัฒนาของผลไม้กระตุ้นการตั้งค่าหรือการเปลี่ยนแปลงของดอกไม้เป็นผลไม้ นอกจากนี้ยังส่งเสริม parthenocarpy และใช้ในการผลิตผลไม้ที่ไม่มีเมล็ด
โหมดการทำงาน
จิบเบอเรลลินส่งเสริมการแบ่งตัวและการยืดตัวของเซลล์เนื่องจากการใช้งานที่ควบคุมจะเพิ่มจำนวนและขนาดของเซลล์ โหมดการออกฤทธิ์ของจิบเบอเรลลินถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงของเนื้อหาแคลเซียมไอออนในเนื้อเยื่อ
ไฟโตฮอร์โมนเหล่านี้ถูกกระตุ้นและสร้างการตอบสนองทางสรีรวิทยาและสัณฐานวิทยาที่ความเข้มข้นต่ำมากในเนื้อเยื่อพืช ในระดับเซลล์จำเป็นอย่างยิ่งที่องค์ประกอบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องจะมีอยู่และเป็นไปได้เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น
กลไกการออกฤทธิ์ของจิบเบอเรลลินได้รับการศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการงอกและการเจริญเติบโตของตัวอ่อนในเมล็ดข้าวบาร์เลย์ (Hordeum vulgare) ในความเป็นจริงหน้าที่ทางชีวเคมีและสรีรวิทยาของจิบเบอเรลลินได้รับการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้
การปลูกข้าวบาร์เลย์ ที่มา: pixabay.com
เมล็ดข้าวบาร์เลย์มีชั้นของเซลล์ที่อุดมด้วยโปรตีนอยู่ภายใต้เอพิสเปิร์มเรียกว่าชั้นอลูรอน ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการงอกเอ็มบริโอจะปล่อยจิบเบอเรลลินที่ทำหน้าที่ในชั้นอะลิวรอนที่สร้างเอนไซม์ไฮโดรไลติกในเวลาเดียวกัน
ในกลไกนี้α-amylase ซึ่งทำหน้าที่ย่อยแป้งให้เป็นน้ำตาลเป็นเอนไซม์หลักที่สังเคราะห์ขึ้น การศึกษาพบว่าน้ำตาลจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีชั้นของ aleurone เท่านั้น
ดังนั้นα-amylase ที่มีต้นกำเนิดในชั้น aleuron จึงทำหน้าที่เปลี่ยนแป้งสำรองให้เป็นเอนโดสเปิร์มที่เป็นแป้ง ด้วยวิธีนี้น้ำตาลและกรดอะมิโนที่ปล่อยออกมาจะถูกใช้โดยเอ็มบริโอตามข้อกำหนดทางสรีรวิทยา
สันนิษฐานว่าจิบเบอเรลลินกระตุ้นยีนบางตัวที่ทำหน้าที่กับโมเลกุล mRNA ที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์α-amylase แม้ว่าจะยังไม่ได้รับการตรวจสอบว่า phytohormone ทำหน้าที่กับยีน แต่การมีอยู่ของมันก็มีความจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ RNA และการสร้างเอนไซม์
การสังเคราะห์ทางชีวภาพของจิบเบอเรลลิน
จิบเบอเรลลินเป็นสารประกอบเทอร์เพนอยด์ที่ได้จากวงแหวนจิบเบอรีซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างเตตราไซคลิกเอน - จิบเบอเรลเลน การสังเคราะห์ทางชีวภาพดำเนินการผ่านทางวิถีของกรดเมวาโลนิกซึ่งเป็นวิถีโลหะหลักในยูคาริโอต
ทางเดินนี้เกิดขึ้นในร่างแหไซโตซอลและเอนโดพลาสมิกของเซลล์พืชยีสต์เชื้อราแบคทีเรียสาหร่ายและโปรโตซัว ผลที่ได้คือโครงสร้างคาร์บอน 5 ชนิดที่เรียกว่า isopentenyl pyrophosphate และ dimethylallyl pyrophosphate ที่ใช้เพื่อให้ได้ isoprenoids
ไอโซพรีนอยด์เป็นโมเลกุลของอนุภาคต่างๆเช่นโคเอนไซม์วิตามินเคและในหมู่พวกมันไฟโตฮอร์โมน ในระดับพืชโดยปกติวิถีการเผาผลาญจะสิ้นสุดลงเมื่อได้รับ GA 12 -aldehyde
เมื่อได้สารประกอบนี้แล้วพืชแต่ละชนิดจะทำตามกระบวนการที่แตกต่างกันจนกว่าจะได้จิบเบอเรลลินที่รู้จักกันหลากหลายชนิด ในความเป็นจริงจิบเบอเรลลินแต่ละตัวทำหน้าที่เป็นอิสระหรือมีปฏิสัมพันธ์กับไฟโตฮอร์โมนอื่น ๆ
กระบวนการนี้เกิดขึ้นเฉพาะในเนื้อเยื่อเกี่ยวกับใบอ่อนของใบอ่อน จากนั้นสารเหล่านี้จะถูกย้ายไปยังส่วนที่เหลือของพืชโดยผ่านทางฟลอก
ในบางชนิดจิบเบอเรลลินจะถูกสังเคราะห์ที่ปลายรากซึ่งจะถูกเปลี่ยนตำแหน่งไปยังลำต้นผ่านต้นฟลอก ในทำนองเดียวกันเมล็ดที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะมีสารจิบเบอเรลลินสูง
การได้รับจิบเบอเรลลินจากธรรมชาติ
การหมักแหล่งไนโตรเจนและคาร์บอเนตและเกลือแร่เป็นวิธีธรรมชาติในการได้รับจิบเบอเรลลินในเชิงพาณิชย์ ในฐานะที่เป็นแหล่งคาร์บอนจะใช้กลูโคสซูโครสแป้งและไขมันธรรมชาติและใช้เกลือแร่ฟอสเฟตและแมกนีเซียม
กระบวนการนี้ต้องใช้เวลา 5 ถึง 7 วันเพื่อให้การหมักมีประสิทธิภาพ ต้องมีการกวนและการเติมอากาศอย่างต่อเนื่องโดยรักษาค่าเฉลี่ย28ºถึง32º C และระดับ pH 3-3.5
อันที่จริงกระบวนการกู้คืนจิบเบอเรลลินดำเนินการโดยการแยกตัวของชีวมวลออกจากน้ำซุปหมัก ในกรณีนี้ส่วนเหนือธรรมชาติที่ปราศจากเซลล์จะมีองค์ประกอบที่ใช้เป็นตัวควบคุมการเจริญเติบโตของพืช
ในระดับห้องปฏิบัติการอนุภาคจิบเบอเรลลินสามารถกู้คืนได้โดยใช้คอลัมน์สกัดของเหลว - ของเหลว สำหรับเทคนิคนี้เอทิลอะซิเตทใช้เป็นตัวทำละลายอินทรีย์
ด้วยความล้มเหลวดังกล่าวเรซินแลกเปลี่ยนประจุลบจะถูกนำไปใช้กับสิ่งเหนือชั้นเพื่อให้เกิดการตกตะกอนของจิบเบอเรลลินโดยการไล่ระดับสี สุดท้ายอนุภาคจะแห้งและตกผลึกตามระดับความบริสุทธิ์ที่กำหนด
ในด้านเกษตรกรรมจะใช้จิบเบอเรลลินที่มีระดับความบริสุทธิ์ระหว่าง 50 ถึง 70% ผสมกับส่วนผสมที่เฉื่อยในเชิงพาณิชย์ ในเทคนิคไมโครโพรเทกชันและการเพาะเลี้ยงนอกร่างกายแนะนำให้ใช้ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่มีระดับความบริสุทธิ์มากกว่า 90%
ผลกระทบทางสรีรวิทยา
การใช้จิบเบอเรลลินในปริมาณเล็กน้อยช่วยส่งเสริมการกระทำทางสรีรวิทยาต่างๆในพืชซึ่ง ได้แก่ :
- การชักนำให้เกิดการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อและการยืดตัวของลำต้น
- กระตุ้นการงอก
- โปรโมชั่นชุดผลไม้จากดอกไม้
- ระเบียบการพัฒนาดอกและผล
- การเปลี่ยนแปลงของพืชปีละสองปีเป็นต้นไม้
- การเปลี่ยนแปลงการแสดงออกทางเพศ
- การปราบปรามคนแคระ
เจริญเติบโตของพืช. ที่มา: flickr.com
การใช้จิบเบอเรลลินจากภายนอกทำหน้าที่ในสภาพที่อ่อนเยาว์ของโครงสร้างพืชบางชนิด การปักชำหรือการปักชำที่ใช้สำหรับการเพิ่มจำนวนของพืชสามารถเริ่มกระบวนการรูทได้อย่างง่ายดายเมื่อมีการแสดงออกถึงลักษณะที่อ่อนเยาว์
ในทางตรงกันข้ามหากโครงสร้างของพืชแสดงลักษณะผู้ใหญ่การก่อตัวของรากจะเป็นโมฆะ การใช้จิบเบอเรลลินช่วยให้พืชสามารถผ่านจากสภาพเด็กและผู้ใหญ่ไปสู่สภาพผู้ใหญ่หรือในทางกลับกัน
กลไกนี้มีความสำคัญเมื่อคุณต้องการเริ่มออกดอกในพืชที่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ การทดลองกับพันธุ์ไม้เช่นไซเปรสไพน์หรือต้นยูทั่วไปสามารถลดวงจรการผลิตลงได้มาก
การใช้งานเชิงพาณิชย์
ความต้องการของเวลากลางวันหรือสภาพอากาศหนาวเย็นในบางชนิดสามารถตอบสนองได้โดยการใช้จิบเบอเรลลินเฉพาะ นอกจากนี้จิบเบอเรลลินยังสามารถกระตุ้นการสร้างโครงสร้างดอกไม้และในที่สุดก็กำหนดคุณลักษณะทางเพศของพืชได้
ในกระบวนการติดผลจิบเบอเรลลินส่งเสริมการเจริญเติบโตและพัฒนาการของผลไม้ ในทำนองเดียวกันพวกเขาชะลอการชราของผลไม้ป้องกันการเสื่อมสภาพของต้นไม้หรือให้อายุการใช้งานที่แน่นอนเมื่อเก็บเกี่ยว
เมื่อต้องการให้ได้ผลไม้ที่ไม่มีเมล็ด (Parthenocarpy) การใช้จิบเบอเรลลินที่เฉพาะเจาะจงทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ ตัวอย่างที่ใช้ได้จริงคือการผลิตองุ่นไร้เมล็ดซึ่งเป็นที่ต้องการในระดับการค้ามากกว่าพันธุ์ที่มีเมล็ด
ผลไม้องุ่นไร้เมล็ด ที่มา: moyca.org
ในบริบทนี้การใช้จิบเบอเรลลินในเมล็ดที่อยู่เฉยๆช่วยให้สามารถกระตุ้นกระบวนการทางสรีรวิทยาและเกิดจากเงื่อนไขนี้ได้ ในความเป็นจริงปริมาณที่เพียงพอจะกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่สลายแป้งเป็นน้ำตาลซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาของตัวอ่อน
ในระดับเทคโนโลยีชีวภาพจิบเบอเรลลินถูกใช้เพื่อสร้างเนื้อเยื่อใหม่ในการเพาะเลี้ยงในหลอดทดลองของสารระเบิดที่ปราศจากเชื้อโรค ในทำนองเดียวกันการใช้จิบเบอเรลลินในพืชแม่จะช่วยกระตุ้นการเจริญเติบโตของพวกมันช่วยในการสกัด apices ที่ดีต่อสุขภาพในระดับห้องปฏิบัติการ
ในระดับการค้าการใช้จิบเบอเรลลินในการปลูกอ้อย (Saccharum officinarum) ช่วยเพิ่มผลผลิตน้ำตาล ในเรื่องนี้ไฟโตฮอร์โมนเหล่านี้จะกระตุ้นให้เกิดการยืดตัวของปล้องอ้อยที่ผลิตและเก็บน้ำตาลซูโครสดังนั้นยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดก็จะยิ่งสะสมน้ำตาลได้มากขึ้นเท่านั้น
อ้างอิง
- แอพพลิเคชั่นฮอร์โมนผัก (2559) พืชสวน. สืบค้นใน: horticultivos.com
- Azcón-Bieto JoaquínและTalón Manuel (2008) พื้นฐานสรีรวิทยาของพืช Mc Graw Hill, พิมพ์ครั้งที่ 2. ISBN: 978-84-481-9293-8.
- Cerezo Martínez Jorge (2017) สรีรวิทยาของพืช. หัวข้อ X. Gibberellins มหาวิทยาลัยสารพัดช่าง Cartagena 7 น.
- Delgado Arrieta G. และ Domenech López F. (2016) Giberelinas วิทยาศาสตร์เทคนิค. บทที่ 4.27, 4 น.
- Phytoregulators (2003) Polytechnic University of Valencia. สืบค้นที่: euita.upv.es
- Weaver Robert J. (1976) ผู้ควบคุมการเจริญเติบโตของพืชในการเกษตร. มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเดวิส บทบรรณาธิการ Trillas ISBN: 9682404312.