AXIT GIBBERELLIC: ĐẶC ĐIỂM, TỔNG HỢP, CHỨC NĂNG - HÓA HỌC - 2025

Các axit gibberellic là một hoóc môn thực vật nội sinh của tất cả các thực vật bậc cao (trên). Nó có nhiệm vụ điều hòa sự sinh trưởng và phát triển của tất cả các cơ quan của rau.

Axit gibberellic, thuộc nhóm hormone thực vật được gọi là "gibberellins". Đây là hợp chất hóa học thứ hai được phân loại là hormone thực vật (chất thúc đẩy tăng trưởng) và cùng với đó, gibberellins là một trong những phytohormone được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực sinh lý thực vật.

Cấu trúc hóa học axit gibberellic (Nguồn: do Minutemen tạo ra bằng cách sử dụng BKchem 0.12 thông qua Wikimedia Commons)

Gibberellins (hay axit gibberellic) lần đầu tiên được phân lập vào năm 1926 bởi nhà khoa học Nhật Bản Eiichi Kurosawa từ nấm Gibberella fujikuroi. G. fujikuroi là mầm bệnh gây ra bệnh “cây câm” gây ra hiện tượng dài thân quá mức ở cây lúa.

Tuy nhiên, phải đến đầu những năm 1950, cấu trúc hóa học của axit gibberellic mới được làm sáng tỏ. Ngay sau đó, nhiều hợp chất có cấu trúc tương tự đã được xác định, nói rằng chúng là sản phẩm nội sinh của sinh vật thực vật.

Axit gibberellic có nhiều tác động đến sự trao đổi chất của thực vật, một ví dụ trong đó là làm dài thân cây, phát triển ra hoa và kích hoạt các phản ứng đồng hóa chất dinh dưỡng trong hạt.

Hiện tại, hơn 136 hợp chất “giống gibberellin” đã được phân loại, có thể là nội sinh trong thực vật, có nguồn gốc từ vi sinh vật ngoại sinh hoặc được sản xuất tổng hợp trong phòng thí nghiệm.

nét đặc trưng

Trong hầu hết các sách giáo khoa, gibberellic acid hoặc gibberellin được viết tắt thành các chữ cái GA, A3 hoặc Gas và các thuật ngữ "gibberellic acid" và "gibberellin" thường được sử dụng mà không có sự phân biệt.

Axit gibberellic, ở dạng GA1, có công thức phân tử C19H22O6 và ​​được phân bố phổ biến trong tất cả các sinh vật của giới thực vật. Dạng hoocmon này hoạt động ở tất cả các loài thực vật và tham gia vào quá trình điều hòa sinh trưởng.

Về mặt hóa học, axit gibberellic có cấu tạo từ 19 đến 20 nguyên tử cacbon. Chúng là những hợp chất được tạo thành từ một họ axit diterpene bốn vòng và vòng tạo nên cấu trúc trung tâm của hợp chất này là ent -giberelane.

Axit gibberellic được tổng hợp ở nhiều bộ phận khác nhau của cây. Tuy nhiên, người ta đã phát hiện ra rằng trong phôi hạt và trong các mô phân sinh, chúng được tạo ra với số lượng lớn hơn nhiều so với các cơ quan khác.

Hơn 100 hợp chất được phân loại là gibberellin không có tác dụng như phytohormone, nhưng là tiền chất sinh tổng hợp của các hợp chất hoạt động. Mặt khác, những chất khác là các chất chuyển hóa thứ cấp bị bất hoạt bởi một số con đường chuyển hóa tế bào.

Đặc điểm chung của các axit gibberellic hoạt động về mặt nội tiết tố là sự hiện diện của một nhóm hydroxyl ở nguyên tử cacbon của chúng ở vị trí 3β, ngoài nhóm cacboxyl ở cacbon 6 và một γ-lacton giữa các nguyên tử cacbon 4 và 10.

Tổng hợp

Con đường tổng hợp axit gibberellic chia sẻ nhiều bước với quá trình tổng hợp các hợp chất terpenoid khác ở thực vật, và các bước thậm chí còn được tìm thấy cùng với con đường sản xuất terpenoid ở động vật.

Tế bào thực vật có hai con đường trao đổi chất khác nhau để bắt đầu sinh tổng hợp gibberellin: con đường mevalonate (trong bào tương) và con đường methylerythritol phosphate (trong plastids).

Trong những bước đầu tiên của cả hai con đường, geranylgeranyl pyrophosphat được tổng hợp, hoạt động như một bộ xương tiền thân để sản xuất gibberellin diterpenes.

Con đường góp phần nhiều nhất vào việc hình thành gibberellins xảy ra ở plastids, thông qua con đường methylerythritol phosphate. Sự đóng góp của con đường tế bào của mevalonate không đáng kể như của plastids.

Điều gì về geranylgeranyl pyrophosphate?

Trong quá trình tổng hợp axit gibberellic, từ geranylgeranyl pyrophosphat, ba loại enzym khác nhau tham gia: terpene synthases (cyclases), cytochrom P450 monooxygenases và dioxygenase phụ thuộc 2-oxoglutarate.

Cytochrome P450 monooxygenase là một trong những chất quan trọng nhất trong quá trình tổng hợp.

Các enzym ent -copalyl diphosphat synthase và ent -kaurene synthase xúc tác quá trình biến đổi methylerythritol phosphate thành ent -kaurene. Cuối cùng, cytochrome P450 monooxygenase trong plastids oxy hóa ent -kauren, chuyển nó thành gibberellin.

Con đường chuyển hóa tổng hợp gibberellin ở thực vật bậc cao rất được bảo tồn, tuy nhiên, quá trình chuyển hóa tiếp theo của các hợp chất này rất khác nhau giữa các loài khác nhau và thậm chí giữa các mô của cùng một cây.

Đặc trưng

Axit gibberellic tham gia vào nhiều quá trình sinh lý ở thực vật, đặc biệt là trong các khía cạnh liên quan đến tăng trưởng.

Một số thí nghiệm kỹ thuật di truyền dựa trên thiết kế của các đột biến gen trong đó các gen mã hóa axit gibberellic bị "xóa" đã giúp xác định rằng sự vắng mặt của phytohormone này dẫn đến cây lùn, chỉ bằng một nửa cây bình thường.

Ảnh hưởng của việc không có axit gibberellic trong cây lúa mạch (Nguồn: CSIRO qua Wikimedia Commons)

Tương tự như vậy, các thí nghiệm có tính chất tương tự cho thấy các tác nhân gây đột biến cho axit gibberellic thể hiện sự chậm phát triển sinh dưỡng và sinh sản (phát triển hoa). Hơn nữa, mặc dù nguyên nhân vẫn chưa được xác định chắc chắn, người ta đã quan sát thấy một lượng thấp hơn tổng số RNA thông tin trong các mô của cây đột biến.

Các gibberellin cũng tham gia vào quá trình kiểm soát quang chu kỳ đối với sự kéo dài của thân cây, điều này đã được chứng minh với ứng dụng ngoại sinh của gibberellins và cảm ứng quang chu kỳ.

Vì gibberellin có liên quan đến việc kích hoạt huy động và phân hủy các chất dự trữ có trong hạt, một trong những chức năng thường được trích dẫn nhất trong thư mục là nó tham gia vào việc thúc đẩy sự nảy mầm của hạt của nhiều loài thực vật. .

Axit gibberellic cũng tham gia vào các chức năng khác như rút ngắn chu kỳ tế bào, mở rộng, linh hoạt và chèn các vi ống vào thành tế bào của tế bào thực vật.

Ứng dụng trong ngành

Gibberellins được khai thác rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực nông học.

Ứng dụng ngoại sinh của nó là một thực tiễn phổ biến để đạt được năng suất tốt hơn của các loại cây trồng thương mại khác nhau. Nó đặc biệt hữu ích đối với các loại cây có nhiều tán lá và được biết là góp phần cải thiện quá trình hấp thụ và đồng hóa chất dinh dưỡng.

Người giới thiệu

1. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Sinh lý và phát triển thực vật.
2. Pessarakli, M. (2014). Sổ tay sinh lý thực vật và cây trồng. CRC Nhấn.
3. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Cơ bản về sinh lý thực vật (số 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
4. Buchanan, BB, Gruissem, W., & Jones, RL (Eds.). (2015). Hóa sinh và sinh học phân tử thực vật. John Wiley và các con trai.
5. Lemon, J., Clarke, G., & Wallace, A. (2017). Ứng dụng axit gibberellic có phải là một công cụ hữu ích để tăng sản lượng yến mạch không ?. Trong »Làm nhiều hơn mà ít hơn», Kỷ yếu của Hội nghị Nông học Úc lần thứ 18 năm 2017, Ballarat, Victoria, Úc, 24-28 tháng 9 năm 2017 (trang 1-4). Hiệp hội Nông học Úc
6. BRIAN, PW (1958). Axit gibberellic: Một loại hormone thực vật mới kiểm soát sự phát triển và ra hoa. Tạp chí của Hiệp hội Nghệ thuật Hoàng gia, 106 (5022), 425-441.