Giberelin: jenis, fungsi, cara kerja, biosintesis

Giberelin adalah hormon tumbuhan atau fitohormon yang terlibat dalam proses yang berbeda dari pertumbuhan dan perkembangan tanaman atasan. Bahkan, mereka merangsang pertumbuhan dan pemanjangan batang, perkembangan buah dan perkecambahan biji.

Penemuannya dilakukan pada pertengahan tahun 1930-an oleh para peneliti Jepang yang mempelajari pertumbuhan abnormal tanaman padi. Nama giberelin berasal dari jamur Giberrella funjikuroi , organisme yang awalnya diekstraksi, agen penyebab penyakit “Bakanae” .

Pemanjangan batang dipromosikan oleh aplikasi Giberelin. Sumber: flickr.com

Meskipun lebih dari 112 giberelin telah diidentifikasi, sangat sedikit yang menunjukkan aktivitas fisiologis. Hanya giberelin A 3 atau asam giberelat, dan giberelin A 1 , A 4 dan A 7 yang penting secara komersial.

Fitohormon ini mendorong perubahan mengejutkan dalam ukuran tanaman, selain menginduksi pembelahan sel pada daun dan batang. Efek yang terlihat dari aplikasi eksogen adalah pemanjangan batang tipis, cabang lebih sedikit dan daun rapuh.

Indeks artikel

Jenis

Struktur giberelin adalah hasil penyatuan isoprenoid lima karbon yang bersama-sama membentuk molekul empat cincin. Klasifikasinya tergantung pada aktivitas biologisnya.

Asam giberelat. Sumber: researchgate.net

Formulir gratis

Ini sesuai dengan zat-zat yang berasal dari ent-Kauren, yang struktur dasarnya adalah ent-giberelano. Mereka diklasifikasikan sebagai diterpenoid asam yang berasal dari hidrokarbon heterosiklik ent-Kaureno. Dua jenis bentuk bebas dikenal.

  • Tidak aktif: memiliki 20 karbon.
  • Aktif: mereka memiliki 19 karbon, karena mereka telah kehilangan karbon tertentu. Aktivitas tersebut dikondisikan untuk memiliki 19 karbon dan menyajikan hidroksilasi pada posisi 3.

Bentuk konjugasi

Mereka adalah giberelin yang terkait dengan karbohidrat, sehingga tidak menunjukkan aktivitas biologis.

Fungsi

Fungsi utama giberelin adalah induksi pertumbuhan dan pemanjangan struktur tanaman. Mekanisme fisiologis yang memungkinkan pemanjangan berhubungan dengan perubahan konsentrasi kalsium endogen pada tingkat sel.

Kegunaan giberelin mendukung perkembangan pembungaan dan perbungaan berbagai spesies, terutama pada tanaman hari panjang (PDL). Terkait dengan fitokrom, mereka menghadirkan efek sinergis, merangsang diferensiasi struktur bunga, seperti kelopak, benang sari atau karpel, selama berbunga.

Berbunga di jeruk. Sumber: pixabay.com

Di sisi lain, mereka menyebabkan perkecambahan biji yang tetap tidak aktif. Memang, mereka mengaktifkan mobilisasi cadangan, menginduksi sintesis amilase dan protease dalam biji.

Demikian juga, mereka menyukai perkembangan buah-buahan, merangsang pengaturan atau transformasi bunga menjadi buah-buahan. Selain itu, mereka mempromosikan partenokarpi dan digunakan untuk menghasilkan buah tanpa biji.

Modus aksi

Giberelin mempromosikan pembelahan dan pemanjangan sel, karena aplikasi terkontrol meningkatkan jumlah dan ukuran sel. Cara kerja giberelin diatur oleh variasi kandungan ion kalsium dalam jaringan.

Fitohormon ini diaktifkan dan menghasilkan respons fisiologis dan morfologis pada konsentrasi yang sangat rendah di jaringan tanaman. Pada tingkat seluler, penting bahwa semua unsur yang terlibat hadir dan layak untuk perubahan terjadi.

Mekanisme kerja giberelin telah dipelajari pada proses perkecambahan dan pertumbuhan embrio dalam biji barley ( Hordeum vulgare ). Faktanya, fungsi biokimia dan fisiologis giberelin telah diverifikasi pada perubahan yang terjadi dalam proses ini.

Budidaya jelai. Sumber: pixabay.com

Biji jelai memiliki lapisan sel kaya protein di bawah episperma, yang disebut lapisan aleuron. Pada awal proses perkecambahan, embrio melepaskan giberelin yang bekerja pada lapisan aleuron yang sekaligus menghasilkan enzim hidrolitik.

Dalam mekanisme ini, -amilase, yang bertanggung jawab untuk memecah pati menjadi gula, adalah enzim utama yang disintesis. Penelitian telah menunjukkan bahwa gula terbentuk hanya ketika lapisan aleuron hadir.

Oleh karena itu, -amilase yang berasal dari lapisan aleuron bertanggung jawab untuk mengubah pati cadangan menjadi endosperm berpati. Dengan cara ini, gula dan asam amino yang dilepaskan digunakan oleh embrio sesuai dengan kebutuhan fisiologisnya.

Diperkirakan bahwa giberelin mengaktifkan gen tertentu yang bekerja pada molekul mRNA yang bertanggung jawab untuk mensintesis -amilase. Meskipun belum diverifikasi bahwa fitohormon bekerja pada gen, keberadaannya sangat penting untuk sintesis RNA dan pembentukan enzim.

Biosintesis Giberelin

Giberelin adalah senyawa terpenoid yang berasal dari cincin giban yang tersusun dari struktur ent-giberelan tetrasiklik. Biosintesis dilakukan melalui jalur asam mevalonat, yang merupakan jalur logam utama pada eukariota.

Jalur ini terjadi di sitosol dan retikulum endoplasma sel tumbuhan, ragi, jamur, bakteri, alga, dan protozoa. Hasilnya adalah struktur lima karbon yang disebut isopentenil pirofosfat dan dimetilalil pirofosfat yang digunakan untuk memperoleh isoprenoid.

Isoprenoid adalah molekul promotor dari berbagai partikel seperti koenzim, vitamin K, dan di antaranya, fitohormon. Pada tingkat tumbuhan, biasanya jalur metabolisme berakhir dengan memperoleh GA 12 -aldehida.

Diperoleh senyawa ini, setiap spesies tanaman mengikuti proses yang berbeda untuk mencapai berbagai giberelin yang dikenal. Faktanya, setiap giberelin bertindak secara independen atau berinteraksi dengan fitohormon lainnya.

Proses ini terjadi secara eksklusif di jaringan meristematik daun muda. Zat-zat ini kemudian ditranslokasikan ke seluruh tanaman melalui floem.

Pada beberapa spesies, giberelin disintesis pada tingkat puncak akar, ditranslokasikan ke batang melalui floem. Demikian juga, biji yang belum matang memiliki kandungan giberelin yang tinggi.

Memperoleh giberelin alami

fermentasi sumber nitrogen dan berkarbonasi dan garam mineral adalah cara alami untuk mendapatkan giberelin komersial. Sebagai sumber karbon, glukosa, sukrosa, tepung dan lemak alami digunakan, dan garam mineral fosfat dan magnesium digunakan.

Prosesnya membutuhkan 5 sampai 7 hari untuk fermentasi yang efektif. Kondisi agitasi dan aerasi yang konstan diperlukan, mempertahankan rata-rata 28º hingga 32º C, dan tingkat pH 3-3,5.

Memang, proses pemulihan giberelin dilakukan melalui disosiasi biomassa dari kaldu yang difermentasi. Dalam hal ini, supernatan bebas sel mengandung unsur-unsur yang digunakan sebagai zat pengatur tumbuh.

Di tingkat laboratorium, partikel giberelin dapat diperoleh kembali melalui proses kolom ekstraksi cair-cair. Untuk teknik ini, etil asetat digunakan sebagai pelarut organik.

Secara default , resin penukar anion diterapkan ke supernatan, memperoleh pengendapan giberelin dengan elusi gradien. Akhirnya, partikel dikeringkan dan dikristalkan sesuai dengan tingkat kemurnian yang ditetapkan.

Di bidang pertanian, giberelin digunakan dengan tingkat kemurnian antara 50 dan 70%, dicampur dengan bahan inert komersial. Dalam teknik mikropropagasi dan kultur in vitro , penggunaan produk komersial dengan tingkat kemurnian lebih besar dari 90% dianjurkan.

Efek fisiologis

Kegunaan giberelin dalam jumlah kecil mendorong berbagai tindakan fisiologis pada tanaman, di antaranya adalah:

  • Induksi pertumbuhan jaringan dan pemanjangan batang
  • Stimulasi perkecambahan
  • Promosi set buah dari bunga
  • Pengaturan pembungaan dan perkembangan buah
  • Transformasi tanaman dua tahunan menjadi tanaman tahunan
  • Perubahan ekspresi seksual
  • Penindasan dwarfisme

Pertumbuhan tanaman. Sumber: flickr.com

Kegunaan giberelin eksogen bekerja pada kondisi muda struktur tanaman tertentu. Stek atau stek yang digunakan untuk perbanyakan vegetatif, dengan mudah memulai proses rooting ketika karakter mudanya terwujud.

Sebaliknya, jika struktur tanaman memanifestasikan karakter dewasanya, pembentukan akar adalah nol. Pemberian giberelin memungkinkan tanaman berpindah dari kondisi juvenil ke dewasa, atau sebaliknya.

Mekanisme ini penting ketika Anda ingin mulai berbunga pada tanaman yang belum menyelesaikan fase juvenilnya. Pengalaman dengan spesies kayu, seperti cemara, pinus atau yew biasa, telah berhasil mengurangi siklus produksi secara signifikan.

Kegunaan komersial

Persyaratan siang hari atau kondisi dingin di beberapa spesies dapat dipasok oleh aplikasi khusus giberelin. Selain itu, giberelin dapat merangsang pembentukan struktur bunga, dan akhirnya menentukan atribut seksual tanaman.

Dalam proses berbuah, giberelin mendorong pertumbuhan dan perkembangan buah. Demikian juga, mereka menunda penuaan buah, mencegah kerusakannya di pohon atau memberikan periode masa manfaat tertentu setelah dipanen.

Ketika diinginkan untuk mendapatkan buah tanpa biji (Parthenocarpy), aplikasi spesifik giberelin menginduksi fenomena ini. Contoh praktisnya adalah produksi anggur tanpa biji, yang lebih diminati di tingkat komersial daripada spesies dengan biji.

Buah anggur tanpa biji. Sumber: moyca.org

Dalam konteks ini, aplikasi giberelin dalam biji dalam keadaan tidak aktif, memungkinkan mengaktifkan proses fisiologis dan keluar dari kondisi ini. Faktanya, dosis yang memadai mengaktifkan enzim hidrolitik yang memecah pati menjadi gula, mendukung perkembangan embrio.

Pada tingkat bioteknologi, giberelin digunakan untuk meregenerasi jaringan dalam kultur in vitro dari eksplan bebas patogen. Demikian juga, aplikasi giberelin pada tanaman induk merangsang pertumbuhannya, memfasilitasi ekstraksi apeks sehat di tingkat laboratorium.

Pada tingkat komersial, aplikasi giberelin dalam budidaya tebu ( Saccharum officinarum ) memungkinkan peningkatan produksi gula. Dalam hal ini, fitohormon ini menginduksi pemanjangan ruas di mana sukrosa diproduksi dan disimpan, sehingga semakin besar ukurannya, semakin besar akumulasi gula.

Referensi

  1. Kegunaan Hormon Nabati (2016) Hortikultura. Dipulihkan di: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín dan Talón Manuel (2008) Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Mc Graw Hill, edisi ke-2. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fisiologi Tumbuhan. Topik X. Giberelin. Universitas Politeknik Cartagena. 7 hal.
  4. Delgado Arrieta G. dan Domenech López F. (2016) Giberelinas. Ilmu Teknik. Bab 4.27, 4 hal.
  5. Fitoregulator (2003) Universitas Politeknik Valencia. Dipulihkan di: euita.upv.es
  6. Weaver Robert J. (1976) Regulator Pertumbuhan Tanaman di Pertanian. Universitas California, Davis. Trila Redaksi. ISBN: 9682404312.