지베렐린은 식물 호르몬이나 고등 식물의 성장과 발전의 서로 다른 프로세스에 관여하는 식물 호르몬이다. 사실, 그들은 줄기의 성장과 신장, 과일의 발달 및 씨앗의 발아를 자극합니다.
그 발견은 벼의 비정상적인 성장을 연구하는 일본 연구자들에 의해 1930 년대 중반에 이루어졌습니다. Gibberellin이라는 이름은 "Bakanae"질병의 원인 인자 인 Gibberrella funjikuroi 곰팡이에서 유래되었습니다.
Gibberellins의 적용에 의해 촉진되는 줄기 신장. 출처 : flickr.com
112 개 이상의 지베렐린이 확인 되었음에도 불구하고 생리적 활동을 보이는 사람은 거의 없습니다. 지베렐린 A 3 또는 지베렐린 산 및 지베렐린 A 1 , A 4 및 A 7 만이 상업적으로 중요합니다.
이 식물 호르몬은 잎과 줄기에서 세포 분열을 유도하는 것 외에도 식물 크기의 놀라운 변화를 촉진합니다. 외인성 적용의 가시적 효과는 얇은 줄기의 신장, 더 적은 가지 및 깨지기 쉬운 잎입니다.
종류
지베렐린의 구조는 함께 4 개의 고리 분자를 형성하는 5 개의 탄소 이소 프레 노이드의 결합의 결과입니다. 분류는 생물학적 활동에 따라 다릅니다.
지베 렐산. 출처 : researchgate.net
자유 형식
기본 구조가 ent-giberelano 인 ent-Kauren에서 파생 된 물질에 해당합니다. 이들은 헤테로 사이 클릭 탄화수소 ent-Kaureno에서 파생 된 산성 디 테르 페 노이드로 분류됩니다. 두 가지 유형의 자유 형식이 알려져 있습니다.
- 비활성 : 탄소 20 개가 있습니다.
- 활성 : 특정 탄소를 잃었 기 때문에 19 개의 탄소가 있습니다. 활성은 19 개의 탄소를 가지도록 조절되며 위치 3에서 수산화를 나타냅니다.
접합체 형태
그들은 탄수화물과 관련된 지베렐린이므로 생물학적 활성이 없습니다.
함수
지베렐린의 주요 기능은 식물 구조의 성장 및 신장 유도입니다. 신장을 허용하는 생리 학적 메커니즘은 세포 수준에서 내인성 칼슘 농도의 변화와 관련이 있습니다.
지베렐린의 적용은 특히 장기 식물 (PDL)에서 다양한 종의 개화 및 꽃차례의 발달에 유리합니다. 피토크롬과 관련하여 시너지 효과를 나타내며 개화 중에 꽃잎, 수술 또는 심피와 같은 꽃 구조의 차별화를 자극합니다.
감귤류의 꽃. 출처 : pixabay.com
다른 한편, 그들은 휴면 상태로 남아있는 씨앗의 발아를 유발합니다. 실제로, 그들은 예비의 동원을 활성화하여 종자에서 아밀라제와 프로테아제의 합성을 유도합니다.
마찬가지로, 그들은 과일의 발달을 선호하여 꽃의 설정 또는 과일로의 변형을 자극합니다. 또한, 그들은 parthenocarpy를 촉진하고 씨없는 과일을 생산하는 데 사용됩니다.
액션 모드
지베렐린은 제어 된 적용이 세포의 수와 크기를 증가시키기 때문에 세포 분열과 신장을 촉진합니다. 지베렐린의 작용 방식은 조직의 칼슘 이온 함량 변화에 의해 조절됩니다.
이 식물 호르몬은 활성화되어 식물 조직에서 매우 낮은 농도에서 생리적 및 형태 학적 반응을 생성합니다. 세포 수준에서는 관련된 모든 요소가 존재하고 변화가 일어나기 위해 실행 가능한 것이 필수적입니다.
지베렐린의 작용 기전은 보리 종자 (Hordeum vulgare)에서 배아의 발아 및 성장 과정에 대해 연구되었습니다. 실제로 지베렐린의 생화학 적 및 생리적 기능은이 과정에서 발생하는 변화에 대해 검증되었습니다.
보리 재배. 출처 : pixabay.com
보리 종자는 알루 론 층이라고 불리는 상자 아래에 단백질이 풍부한 세포 층을 가지고 있습니다. 발아 과정이 시작될 때 배아는 동시에 가수 분해 효소를 생성하는 알루 론층에 작용하는 지베렐린을 방출합니다.
이 메커니즘에서 전분을 당으로 분해하는 역할을하는 α- 아밀라아제가 주요 합성 효소입니다. 연구에 따르면 설탕은 알류 론 층이 존재할 때만 형성됩니다.
따라서 알루 론층에서 유래하는 α- 아밀라아제는 예비 전분을 전분 성 배유로 전환시키는 역할을합니다. 이러한 방식으로 방출 된 당과 아미노산은 생리 학적 요구 사항에 따라 배아에 의해 사용됩니다.
지베렐린은 α- 아밀라제 합성을 담당하는 mRNA 분자에 작용하는 특정 유전자를 활성화시키는 것으로 추정됩니다. 식물 호르몬이 유전자에 작용한다는 것은 아직 확인되지 않았지만, 그 존재는 RNA 합성과 효소 형성에 필수적입니다.
지베렐린 생합성
지베렐린은 사환 식 ent- 지베 렐란 구조로 구성된 지 베네 고리에서 파생 된 테르 페 노이드 화합물입니다. 생합성은 진핵 생물의 주요 금속 경로 인 메발 론산 경로를 통해 수행됩니다.
이 경로는 식물, 효모, 곰팡이, 박테리아, 조류 및 원생 동물 세포의 세포질 및 소포체에서 발생합니다. 결과는 이소 프레 노이드를 얻기 위해 사용되는 이소 펜 테닐 피로 인산염과 디메틸 알릴 피로 인산염이라고하는 5 개의 탄소 구조입니다.
Isoprenoids는 코엔자임, 비타민 K 및 그 중에서 식물 호르몬과 같은 다양한 입자의 촉진제 분자입니다. 식물 수준에서 일반적으로 대사 경로는 GA 12- 알데히드 를 얻는 것으로 끝납니다 .
이 화합물이 얻어지면 각 식물 종은 알려진 다양한 지베렐린이 얻어 질 때까지 다른 과정을 따릅니다. 사실, 각 지베렐린은 독립적으로 작용하거나 다른 식물 호르몬과 상호 작용합니다.
이 과정은 어린 잎의 분열 조직에서만 발생합니다. 이 물질은 체관부를 통해 나머지 식물로 옮겨집니다.
일부 종에서는 지베렐린이 뿌리 정점에서 합성되어 체관부를 통해 줄기로 이동합니다. 마찬가지로 미성숙 종자는 지베렐린 함량이 높습니다.
천연 지베렐린 얻기
질소 및 탄산 공급원과 무기 염의 발효는 상업적인 지베렐린을 얻는 자연스러운 방법입니다. 탄소원으로는 포도당, 자당, 천연 밀가루 및 지방을 사용하고 인산염과 마그네슘의 무기 염을 사용합니다.
이 과정은 효과적인 발효를 위해 5 ~ 7 일이 소요됩니다. 평균 28º ~ 32ºC 및 pH 수준 3-3.5를 유지하면서 일정한 교반 및 폭기 조건이 필요합니다.
실제로 지베렐린 회수 과정은 발효 된 육수에서 바이오 매스를 분리하여 수행됩니다. 이 경우 무 세포 상층 액에는 식물 성장 조절 제로 사용되는 요소가 포함되어 있습니다.
실험실 수준에서 지베렐린 입자는 액체-액체 추출 컬럼 공정을 통해 회수 할 수 있습니다. 이 기술의 경우 에틸 아세테이트가 유기 용매로 사용됩니다.
그렇지 않으면 음이온 교환 수지가 상층 액에 적용되어 구배 용출에 의해 지베렐린이 침전됩니다. 마지막으로 입자는 설정된 순도에 따라 건조되고 결정화됩니다.
농업 분야에서 지베렐린은 상업적으로 불활성 인 성분과 혼합 된 순도 50 ~ 70 %로 사용됩니다. micropropagation 기술 및 in vitro 배양에서는 순도가 90 % 이상인 상용 제품을 사용하는 것이 좋습니다.
생리적 효과
소량의 지베렐린을 사용하면 식물의 다양한 생리적 작용을 촉진합니다.
- 조직 성장 및 줄기 신장 유도
- 발아 자극
- 꽃으로 만든 과일 세트 프로모션
- 개화 및 과일 발달 규제
- 2 년에 한 번 식물을 연간으로 전환
- 성적 표현의 변경
- 왜소증의 억제
식물 성장. 출처 : flickr.com
지베렐린의 외인성 적용은 특정 식물 구조의 젊은 상태에 작용합니다. 식물 증식에 사용되는 절단 또는 절단은 젊음의 성격이 나타날 때 쉽게 뿌리 뽑기 과정을 시작합니다.
반대로 식물 구조가 성인 특성을 나타내면 뿌리 형성은 무효입니다. 지베렐린을 사용하면 식물이 어린 시절에서 성인 상태로, 또는 그 반대로 이동할 수 있습니다.
이 메커니즘은 어린 시절이 끝나지 않은 작물에서 개화를 시작하려는 경우 필수적입니다. 사이프러스, 소나무 또는 일반 이우와 같은 목본 종에 대한 실험은 생산주기를 상당히 단축 할 수있었습니다.
상업적 응용
일부 종의 일광 시간 또는 추운 조건의 요구 사항은 특정 지베렐린 적용으로 충족 될 수 있습니다. 또한 지베렐린은 꽃 구조의 형성을 자극하고 결국 식물의 성적 속성을 결정할 수 있습니다.
결실 과정에서 지베렐린은 과일의 성장과 발달을 촉진합니다. 마찬가지로, 그들은 열매의 노화를 지연시켜 나무의 노후화를 방지하거나 수확 후 일정 기간의 유용한 수명을 제공합니다.
씨없는 과일 (Parthenocarpy)을 얻고 자 할 때 지베렐린의 특정 적용은 이러한 현상을 유발합니다. 실제적인 예는 종자가있는 종보다 상업적 수준에서 수요가 더 많은 종자가없는 포도 생산입니다.
씨없는 포도 과일. 출처 : moyca.org
이러한 맥락에서 휴면 종자에 지베렐린을 적용하면 생리적 과정이 활성화되고이 상태에서 나온다. 사실, 적절한 용량은 전분을 당으로 분해하는 가수 분해 효소를 활성화시켜 배아의 발달을 촉진합니다.
생명 공학 수준에서 지베렐린은 병원균이없는 외식 편의 체외 배양에서 조직을 재생하는 데 사용됩니다. 마찬가지로 모 식물에 지베렐린을 적용하면 성장이 촉진되어 실험실 수준에서 건강한 정점을 쉽게 추출 할 수 있습니다.
상업적 수준에서 사탕 수수 (Saccharum officinarum) 재배에 지베렐린을 적용하면 설탕 생산을 증가시킬 수 있습니다. 이와 관련하여, 이러한 식물 호르몬은 자당이 생성되고 저장되는 절간의 신장을 유도하므로 크기가 클수록 설탕 축적이 커집니다.
참고 문헌
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