Kyselina giberelová (GA) je druh hormonu, který je důležitý pro růst rostlin. Zelená revoluce v zemědělství byla z velké části způsobena používáním kyseliny giberelové v plodinách. Vědci objevují mnoho způsobů, jak gibereliny přispívají k vývoji rostlin, a zároveň zkoumají způsoby, jakými jsou v rostlinách transportovány a syntetizovány.
Kyselina giberelová (GA) je hormon nacházející se v rostlinách, který podporuje růst a vývoj rostlin. Běžně se používá v zemědělství ke zvýšení výnosů plodin.
Popis kyseliny giberelové
Kyselina giberelová neboli GA je hormon vyskytující se v rostlinách. Kyselina giberelová se nachází v rostoucích rostlinných tkáních, jako jsou výhonky, mladé listy a květy. Je mírně kyselý. Jiný název pro kyselinu giberelovou je giberelin. Kyselina giberelová může pronikat buněčnými membránami jednoduchou difúzí. Kyselinám mohou pomoci i přítoky, což jsou proteiny, které dokážou přesouvat GA přes buněčnou membránu. Jedním typem influxního transportéru je nitrátový transportér 1/peptidový transportér (NPF). Mezi další takové transportéry patří SWEET13 a SWEET14, které zřejmě transportují sacharózu do rostlinného floému. Uvnitř buňky je nižší kyselost (vyšší pH), a proto se GA nabíjí záporně. Po tomto okamžiku nemůže giberelin opustit buňku, aniž by se připojil k jiné složce. Vědci předpokládají, že musí existovat transportéry, které dokážou giberelin opět přesunout z cytoplazmy, ale až dosud nebyly tyto „efluxní transportéry“ objeveny.
Dodnes bylo objeveno více než 130 druhů kyselin giberelových. Některé z nich nejsou bioaktivní (bioaktivní), takže slouží jako prekurzory bioaktivních GA, jako jsou GA1, GA3, GA4 a GA7. Biosyntéza těchto aktivních GA není zcela objasněna, ale vědci v této oblasti dělají pokrok. Zatímco se zdá, že nebioaktivní GA se v rostlinách pohybují na velké vzdálenosti, bioaktivní k tomu nemají tendenci. Je jasné, že HA může přecházet do floemistické mízy rostlin a to přispívá k růstu a vývoji rostlin a také k jejich kvetení. Je zřejmé, že GA se mohou pohybovat na krátké vzdálenosti. V případě GA9 je tento giberelin produkován ve vaječnících rostliny a přesouvá se do okvětních lístků a kališních lístků. Odtud prochází změnami, aby se stal GA4. Tento bioaktivní hormon zase ovlivňuje růst rostlinných orgánů. Vědci pokračují v hledání odpovědí na to, jak jsou mobilní giberelové kyseliny v rostlinách.
GA3 růstový hormon
Růstový hormon GA3 je druh giberelinu, který je biologicky aktivní. Japonský vědec objevil AC3 v 1950. letech minulého století. V té době houba ovlivňovala plodiny rýže, způsobovala růst rostlin a zastavovala produkci semen. Tyto dlouhověké, sterilní rostliny neunesly ani jejich váhu. Když vědci studovali tuto houbu, zjistili, že obsahuje sloučeniny, které mohou podporovat růst rostlin. Houba se nazývala Gibberella fujikuroi, odtud název gibberellin. Jedna z těchto sloučenin, nyní nazývaná GA3, je nejvíce vyráběná kyselina giberelová pro průmyslové použití. Růstový hormon GA3 je důležitý pro zemědělství, vědu a zahradnictví. GA3 stimuluje vzhled samčích orgánů u některých druhů.
Kyselina giberelová a rostlinná výroba
Objev kyselin giberelových vedl k velkým pokrokům v zemědělství. Farmáři zjistili, že mohou zvýšit výnos zrna pomocí GA. To vedlo k takzvané „zelené revoluci“ v zemědělství. Zemědělci mohou ke svým plodinám přidat více dusíkatých hnojiv, aniž by se museli obávat přílišného prodlužování stonku. Výsledný nárůst pšenice a rýže zcela změnil zemědělství po celém světě, což dokazuje velký význam kyseliny giberelové v moderním zemědělství.
Dodnes se kyseliny giberelové používají k léčbě rostlin s trpasličími fenotypy. Gibbereliny stimulují růst rostlin v těchto trpasličích rostlinách. Kyselinu giberelovou lze také použít k omezení kvetení v mladých sadech. Ovocné stromy tak mají více času na růst. Pomáhá také preventivně proti rostlinným virózám na mladých stromcích, které se přenášejí pylem. Zemědělci rozhodují o tom, kolik kyseliny giberelové použijí na své plodiny, tím, že určí účel jejich produkce. Pokud potřebují snížit plodnost, mohou použít velké množství kyseliny giberelové. Na druhou stranu, pokud používají méně GA, pak ovoce nebo zelenina může produkovat více. Sady, které produkují hodně ovoce, GA nepotřebují. Obecně platí, že GA by měly být aplikovány pouze za teplého počasí, jinak nebudou stimulovat růst.
Kyselina giberelová může pomoci i ovoci, jako jsou citrusové plody. Aplikace kyseliny giberelové na citrusové plody může zabránit destrukci albeda, což je vrásnění a praskání pomerančové kůry. Použití kyseliny giberelové může také snížit skvrny od vodoznaku na citrusových plodech. Kyselina giberelová proto zlepšuje kvalitu citrusových slupek. Aplikace GA produkuje ovoce vyšší kvality, které je odolnější vůči nepříznivým povětrnostním podmínkám a dalším potenciálním cestám hniloby a poranění. Pečlivá péče o aplikaci na zdravé rostliny za správných podmínek může výrazně zlepšit výnosy citrusů. Zpravidla se nejlepších výsledků při použití GA dosáhne, když se nepoužívá samostatně, ale ve směsi s jinými sloučeninami. Je zřejmé, že zlepšení výnosu a kvality ovoce činí z kyseliny giberelové důležitý nástroj v zemědělství. Role GA při zlepšování a zvyšování nabídky potravin je působivá a pravděpodobně ještě nějakou dobu přetrvá.
Jaká je funkce giberelinů?
Gibbereliny fungují jako regulátory růstu rostlin. Podporují začátek klíčení semen, napomáhají růstu výhonků a dozrávání listů a ovlivňují také kvetení.
Když semena vyklíčí, zůstanou semena nečinná, dokud nejsou spuštěna. Když se gibereliny uvolní, zahájí proces oslabení obalu semene a začnou genovou expresi. To vede k expanzi buněk.
GA jsou faktory, které podporují vývoj květů. V dvouletých obdobích budou stimulovat vývoj květů. Zajímavé je, že u víceletých rostlin gibbereliny inhibují kvetení. Kromě toho jsou kyseliny giberelové rozhodující pro prodloužení internod. Opět je výsledkem buněčná expanze a buněčné dělení. K tomu dochází jako reakce na cykly světla a tmy.
V mutantních rostlinách, které jsou zakrslé nebo pozdě zbarvené, je přítomno méně kyseliny giberelové. U těchto rostlin je vyžadována větší aplikace GA, aby se rostliny vrátily k normálnějšímu růstu. Proto giberelin funguje jako jakýsi reset pro rostliny.
Další funkcí giberelinu je napomáhat klíčení pylu. Bylo prokázáno, že množství giberelinu se během růstu pylové láčky zvyšuje. Gibbereliny také ovlivňují samčí a samičí plodnost rostlin. Kyselina giberelová hraje roli v inhibici tvorby samičích květů.
Tyčinka je hlavním místem produkce kyselin giberelových.
Nedávné objevy v botanice vedly k lepšímu pochopení signálních drah pro kyseliny giberelové. Tyto dráhy obvykle vyžadují receptor GA, růstové represory zvané DELLA a proteiny různých typů. Proteiny DELLA inhibují růst rostlin, zatímco signál GA růst podporuje. K překonání této inhibice vytvářejí kyseliny giberelové komplex, který vede k destrukci růstových represorů DELLA.
Vědci se stále snaží pochopit, jak to všechno umožňují GA. Teoreticky by se gibereliny měly v rostlinách přepravovat na velké vzdálenosti. Mechanismus toho zatím není jasný.
Protože se rostliny nemohou pohybovat, je důležitá důležitost signálních molekul a hormonů. Podrobnější studium základních transportních mechanismů kyseliny giberelové kromě hormonálních signálních drah povede k lepšímu pochopení rostlin. To zase pomůže zemědělství, protože lidé čelí tlaku na produkci vysoce účinných plodin.
