Определение гиббереллина
Гиббереллин это тип растение и грибковые гормон, Хотя его роль в развитии грибов не так ясно понята, он был тщательно изучен на растениях. Гиббереллин является одной из 5 основных групп гормоны растений другими являются ауксины, цитокинины, этилен и абсцизовая кислота.
Гиббереллин был первоначально очищен и идентифицирован японскими учеными, изучавшими грибковое заболевание риса в 1930-х годах. К концу десятилетия они извлекли гиббереллин из гриба, поражающего посевы риса. При применении извлеченного гиббереллина решение к здоровым культурам они заметили, что это имело тот же эффект. Дальнейшие испытания в Соединенных Штатах в 1940-х и 50-х годах выявили еще много функций гиббереллина. Гиббереллин обладает способностью преодолевать покой в семенах, увеличивать длину клеток и стимулировать деление, и даже играет гормональную и сигнальную роль в процессах плодоношения и старения.
Функция Гиббереллина
Прорастание семян
Спящее семя является сухим, и, таким образом, метаболическая активность может быть незначительной или практически отсутствует. Это позволяет семени оставаться в состоянии покоя в течение длительного периода времени. Большинство семян, пережив зиму, весной подвергаются воздействию дождя. Эта вода насыщает семена и позволяет возобновить обменные процессы. Гиббереллин является важным гормоном в этом процессе.
Как эмбрион начинает расти, ему нужен доступ к большему количеству энергии. Эмбрион высвобождает молекулы гиббереллина, которые попадают в алейроновый слой, который окружает эндосперм. Эндосперм – это большая масса клеток, в которых хранятся крахмал, жиры и белки для развивающегося эмбриона. Слой алейрона, получив сигнал от молекул гиббереллина, начинает продуцировать ферменты для расщепления эндосперма и обеспечения питательными веществами растущего эмбриона.
Молекулы гиббереллина действуют по нескольким путям, большинство из которых увеличивают ДНК транскрипция для определенных генов, которые производят необходимые ферменты. Слой алейрона высвобождает ферменты амилазы, которые превращают молекулы крахмала в глюкозу. Глюкоза является основным источником энергии для растущего эмбриона, и она еще не проросла, поэтому она не может производить глюкозу через фотосинтез, Молекулы гиббереллина также стимулируют выработку и высвобождение протеаз, предназначенных для расщепления белков в аминокислоты и липазы, которые расщепляют молекулы липидов, такие как жиры и масла. Вместе эти ферменты переваривают эндосперм и позволяют эмбриону быстро расти.
Удлинение стержня и другие функции
Как только растение проросло поверхность почвы, эндосперма уже давно нет. Растение теперь должно полагаться на фотосинтез в пищу. Однако роль гиббереллина не останавливается на семени. Гиббереллин отвечает за многие аспекты развития растений. Кроме того, растения производят много форм молекул гиббереллина, которые действуют на разные части растения. На изображении ниже вы можете увидеть эффекты конкретного гиббереллина, примененного к растению.
В № 1 гиббереллин не применялся. На растения 2 и 3 применяли гиббереллины, причем растение 3 получало наибольшую дозу. Гиббереллин здесь побуждает растения увеличивать длину междоузлия или длину между листьями. У многих растений регуляция гиббереллина является важным естественным процессом, который регулирует их высоту благодаря этому процессу. На клеточном уровне гиббереллин влияет на баланс белков. При этом он поощряет клетка рост и удлинение в стеблях и между узлами.
В некоторых вид растения гиббереллин участвует во многих других процессах. К ним относятся цветение, плодоношение и старение, или естественная гибель листьев и других частей растения. Интересно, что на многие гены, которые регулируют и регулируют уровни гиббереллина, влияет температура. Таким образом, когда температура изменяется во время сезонных изменений, растения реагируют на это, когда уровни гиббереллина изменяются. Это запускает многие процессы, такие как цветение и плодоношение.
Молекулы гиббереллина участвуют и взаимодействуют с другими растительными гормонами. ауксин Уровень, например, напрямую связан с уровнем гиббереллина, и оба дополняют друг друга. Этилен, с другой стороны, имеет тенденцию ухудшать уровни гиббереллина. Растения используют эти гормоны, которые реагируют на различные входы, чтобы сбалансировать и реагировать на входы из окружающей среды. Эти входные сигналы сигнализируют о различных условиях окружающей среды, которыми завод стремится воспользоваться.
Структура гиббереллина
Молекулы гиббереллина разных типов синтезируются во многих разных частях растения. В настоящее время существует более 100 уникально идентифицируемых молекул гиббереллина. Эти молекулы синтезируются во многих клетках растения, но имеют тенденцию концентрироваться в корнях. Это отличается от ауксина, который имеет тенденцию концентрироваться на вершине.
Гиббереллин представляет собой дитерпеноид, который является широко известным и широко представленным молекула в биохимия, Он составляет основу таких молекул, как витамин А и витамин Е. Ниже представлен гиббереллин А1, который был первым идентифицированным гиббереллином.
Другие гиббереллины имеют такую же основную структуру, но имеют различные боковые группы. Эти группы влияют на то, где и как действует гиббереллин, и именно поэтому гиббереллин может иметь так много разнообразных и уникальных функций в разных тканях.
Коммерческое использование гиббереллина
Коммерчески гиббереллин получают из грибы, а не растения. Растения вырабатывают очень мало гиббереллина, и их одинаково трудно выращивать по сравнению с грибами. Продукция грибов гиббереллина активна на растениях и может привести к их прорастанию из семян или увеличению длины междоузлия. Несмотря на то, что гиббереллин все еще не коммерчески выгоден на всех растениях, он используется для различных продуктов питания человека.
Например, виноград без косточек с трудом становится очень большим без применения гиббереллина. Молекулы гиббереллина обычно распыляются на виноградные лозы, где они увеличивают количество воды и сахара, хранящихся в каждом фрукте. Это отлично подходит для виноградников и виноградарей, которые могут значительно увеличить свой урожай.
Интересно, что еще одно применение гиббереллина заключается в удалении его из растений. Полударфийский рис, вид, который растет быстро и эффективно, был разработан путем отбора штаммов, у которых были уничтожены генетические коды для получения молекул гиббереллина. Это эффективно сделало растения дефицитными гиббереллина и значительно уменьшило их высоту. Хотя это может показаться плохим, рис на самом деле растет намного быстрее и производит такое же количество риса. Еще одно использование гиббереллина включает использование его на цветках огурца, где он продвигает все мужские цветы. Это позволяет фермерам получить Цветочная пыльца желаемого сорт, для использования в гибридизации с другими сортами. Слаборазвитое, но интересное применение гиббереллина заключается в устранении требования холода к цветам. Как правило, холодное заклинание требуется для стимулирования производства гиббереллина на заводе. Благодаря непосредственному распылению гормона этого процесса можно избежать, и декоративные растения будут цвести напрямую.
викторина
1. Фермер выращивает два растения томата. Один он позволяет расти естественно, только регулярно его поливая. Другое растение он дополняет гиббереллином. Что из следующего НЕ является возможным результатом?A. Растение гиббереллин будет вышеB. Листья растения гиббереллина будут намного крупнее обычного растенияC. Растение гиббереллин может погибнуть
Ответ на вопрос № 1
В верно. Гиббереллин является сложным гормоном. Это, вероятно, сделает растение более высоким за счет клеточного удлинения, но также может привести к гибели растения, если его будет слишком много. Гиббереллин обычно не влияет на размер листьев.
2. Ученый испытывает гиббереллин на некоторых семенах. Одна партия семян оставлена в качестве контроля, без обработки. Другая партия опрыскивается концентрированной обработкой гиббереллином. Каков ожидаемый результат?A. Контрольные семена будут прорастать меньше и медленнееB. Обе группы прорастут, но семена гиббереллина будут более крупными растениямиC. Ни одна группа не прорастет, но по разным причинам
Ответ на вопрос № 2
верно. Гиббереллин, на этой стадии развития растений, быстро помогает разрушить эндосперм и дает мощный импульс для рассады. Если ученый не будет продолжать применять гиббереллин, вполне вероятно, что саженцы станут нормальными растениями после того, как они прорастут.
3. Когда вы «зажимаете почку» растения или отрываете осевую почку, производство ауксина в верхней части растения прекращается, и уровень ауксина падает. Это также снижает уровень гиббереллина. Какую пользу это дает травмированному растению?A. Рост останавливается, позволяя на ремонтB. Нет преимуществC. Это увеличивает рост междоузлия
Ответ на вопрос № 3
верно. В этом случае растению необходимо устранить повреждения и разработать новый бутон. Гиббереллин отвечает за рост стебля. Пока почка не установлена, направления роста нет, и любое удлинение ствола будет бессмысленным и потреблять энергию без необходимости. Когда создается новый бутон, уровни ауксина и гиббереллина повышаются, и растение продолжает расти.
Ссылки
- Брюс, П. Ю. (2011). Органическая химия (6-е изд.). Бостон: Прентис Холл.
- McMahon, M.J., Kofranek, A.M. & Rubatzky, V.E. (2011). Наука о растениях: рост, развитие и использование культурных растений (5-е изд.). Бостон: Прентинс Холл.
- Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2008). Основы биохимии. Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.