Giberelinas: tipos, função, modo de ação, biossíntese

As giberelinas são hormonas vegetais ou fito-hormonas envolvidas em diferentes processos de crescimento e desenvolvimento de plantas superiores. De fato, estimulam o crescimento e o alongamento do caule, o desenvolvimento do fruto e a germinação das sementes.

Sua descoberta foi feita em meados da década de 1930 por pesquisadores japoneses que estudavam o crescimento anormal das plantas de arroz. O nome giberelina vem do fungo Gibberrella funjikuroi , um organismo do qual foi extraído inicialmente, o agente causador da doença “Bakanae” .

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Alongamento do caule promovido pela aplicação de Giberelins. Fonte: flickr.com

Embora mais de 112 giberelinas tenham sido identificadas, muito poucas mostram atividade fisiológica. Apenas Giberelina A 3 ou ácido giberélico e Giberelina A 1 , A 4 e A 7 são de importância comercial.

Esses fitohormônios promovem mudanças surpreendentes no tamanho da planta, além de induzir a divisão celular em folhas e caules. O efeito visível de sua aplicação exógena é o alongamento de caules finos, menos galhos e folhas frágeis.

Tipos

A estrutura das giberelinas é o resultado da união de isoprenoides de cinco carbonos que juntos formam uma molécula de quatro anéis. Sua classificação depende da atividade biológica.

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Ácido Gibberélico Fonte: researchgate.net

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Corresponde às substâncias derivadas de ent-Kaureno, cuja estrutura fundamental é ent-giberelano. Os diterpenóides ácidos do hidrocarboneto heterocíclico ent-Kaurene são classificados como diterpenóides. Dois tipos de formas livres são conhecidos.

  • Inativo: possui 20 carbonos.
  • Ativo: eles têm 19 carbonos, pois perderam um carbono específico. A atividade é condicionada a possuir 19 carbonos e apresentar hidroxilação na posição 3.

Formas conjugadas

São as giberelinas associadas aos carboidratos, portanto não possuem atividade biológica.

Função

A principal função das giberelinas é a indução do crescimento e alongamento das estruturas das plantas. O mecanismo fisiológico que permite o alongamento está relacionado a alterações na concentração endógena de cálcio no nível celular.

A aplicação de giberelinas promove o desenvolvimento de flores e inflorescências de várias espécies, especialmente em plantas de longo dia (PDL). Associados aos fitocromos, apresentam efeito sinérgico, estimulando a diferenciação de estruturas florais, como pétalas, estames ou carpelos, durante a floração.

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Floração cítrica. Fonte: pixabay.com

Por outro lado, causam a germinação de sementes que permanecem inativas. Com efeito, ativam a mobilização das reservas, induzindo a síntese de amilases e proteases nas sementes.

Da mesma forma, favorecem o desenvolvimento dos frutos, estimulando a fixação ou transformação das flores em frutos. Além disso, eles promovem partenocarpia e são usados ​​para produzir frutos sem sementes.

Modo de ação

As giberelinas promovem a divisão e o alongamento celular, uma vez que aplicações controladas aumentam o número e o tamanho das células. O modo de ação das giberelinas é regulado pela variação do conteúdo de íons cálcio nos tecidos.

Esses fitohormônios são ativados e geram respostas fisiológicas e morfológicas em concentrações muito baixas nos tecidos vegetais. No nível celular, é essencial que todos os elementos envolvidos estejam presentes e viáveis ​​para que a mudança ocorra.

O mecanismo de ação das giberelinas tem sido estudado no processo de germinação e crescimento do embrião em sementes de cevada ( Hordeum vulgare ). De fato, a função bioquímica e fisiológica das giberelinas foi verificada nas mudanças que ocorrem nesse processo.

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Cultivo de cevada Fonte: pixabay.com

As sementes de cevada têm uma camada de células ricas em proteínas sob o episperma, chamada camada aleurônica. No início do processo de germinação, o embrião libera giberelinas que atuam na camada de aleuron que gera as duas enzimas hidrolíticas.

Nesse mecanismo, a α-amilase responsável pela divisão do amido em açúcares é a principal enzima sintetizada. Estudos demonstraram que os açúcares são formados apenas quando a camada de aleuron está presente.

Portanto, a α-amilase originada na camada aleurônica é responsável por transformar o amido de reserva no endosperma amiláceo. Dessa maneira, os açúcares e aminoácidos liberados são utilizados pelo embrião de acordo com suas exigências fisiológicas.

Presume-se que as giberelinas ativem certos genes que atuam nas moléculas de mRNA responsáveis ​​pela síntese da α-amilase. Embora ainda não tenha sido verificado que o fitohormônio atua sobre o gene, sua presença é essencial para a síntese de RNA e a formação de enzimas.

Biossíntese de giberelinas

As giberelinas são compostos terpenóides derivados do anel gibano, compostos por uma estrutura tetracíclica de ent-giberelano. A biossíntese é realizada através da via do ácido mevalônico, que constitui a principal via metálica dos eucariotos.

Essa via ocorre no citosol e no retículo endoplasmático das células vegetais, leveduras, fungos, bactérias, algas e protozoários. O resultado são estruturas de cinco carbonos chamadas pirofosfato de isopentenil e pirofosfato de dimetilalquil usadas para obter isoprenoides.

Os isoprenoides são moléculas promotoras de várias partículas, como coenzimas, vitamina K e, entre elas, fito-hormônios. No nível da planta, a via metabólica normalmente termina na obtenção do GA 12- aldeído.

Obtido esse composto, cada espécie de planta segue processos diferentes até que a variedade de giberelinas conhecidas seja alcançada. De fato, cada giberelina age independentemente ou interage com os outros fito-hormônios.

Este processo ocorre exclusivamente nos tecidos meristemáticos das folhas jovens. Em seguida, essas substâncias são translocadas para o restante da planta através do floema.

Em algumas espécies, as giberelinas são sintetizadas no nível do ápice da raiz, sendo translocadas para o caule através do floema. Da mesma forma, as sementes imaturas têm um alto teor de giberelinas.

Obtenção de giberelinas naturais

A fermentação de fontes de azoto, sais minerais e gaseificada é a forma natural para obter giberelinas comerciais. Como fonte de carbono, glicose, sacarose, farinhas e gorduras naturais são usadas e sais minerais de fosfato e magnésio são aplicados.

O processo requer 5 a 7 dias para uma fermentação eficaz. São necessárias agitações e condições de aeração constante, mantendo uma média de 28º a 32º C e níveis de pH de 3-3,5.

De fato, o processo de recuperação de giberelinas é realizado através da dissociação da biomassa do caldo fermentado. Nesse caso, o sobrenadante sem células contém os elementos usados ​​como reguladores do crescimento das plantas.

No nível do laboratório, as partículas de giberelina podem ser recuperadas através de um processo de colunas de extração líquido-líquido. Para esta técnica, o acetato de etila é usado como solvente orgânico.

Caso contrário, as resinas de troca aniônica são aplicadas ao sobrenadante, atingindo a precipitação das giberelinas por eluição em gradiente. Finalmente, as partículas são secas e cristalizadas de acordo com o grau de pureza estabelecido.

No campo agrícola, as giberelinas são usadas com um grau de pureza entre 50 e 70%, misturado comercialmente com um ingrediente inerte. Nas técnicas de micropropagação e culturas in vitro , recomenda-se o uso de produtos comerciais com grau de pureza superior a 90%.

Efeitos fisiológicos

A aplicação de giberelinas em pequenas quantidades promove várias ações fisiológicas nas plantas, entre as quais:

  • Indução do crescimento de tecidos e alongamento das hastes
  • Estimulação da germinação
  • Promoção do conjunto de flores de frutas
  • Regulação da floração e desenvolvimento de frutos
  • Transformação de plantas semestrais em anuários
  • Expressão sexual alterada
  • Supressão do nanismo

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Crescimento de plantas Fonte: flickr.com

A aplicação exógena de giberelinas atua sobre a condição juvenil de certas estruturas vegetais. As estacas ou estacas usadas para a multiplicação vegetativa iniciam facilmente o processo de enraizamento quando seu caráter jovem é manifestado.

Pelo contrário, se as estruturas das plantas manifestam seu caráter adulto, a formação das raízes é nula. A aplicação de giberelinas permite que a planta passe de sua condição juvenil para o adulto, ou vice-versa.

Esse mecanismo é essencial quando você deseja começar a florescer em culturas que não completaram sua fase juvenil. As experiências com espécies lenhosas, como ciprestes, pinheiros ou teixo comum, reduziram consideravelmente os ciclos de produção.

Aplicações comerciais

Os requisitos de horário de verão ou condições de frio em algumas espécies podem ser atendidos por aplicações específicas de giberelinas. Além disso, as giberelinas podem estimular a formação de estruturas florais e, eventualmente, determinar os atributos sexuais da planta.

No processo de frutificação, as giberelinas promovem o crescimento e o desenvolvimento de frutas. Da mesma forma, eles atrasam a senescência dos frutos, impedindo sua deterioração na árvore ou proporcionando alguma vida útil após a colheita.

Quando se deseja obter frutos sem sementes (Parthenocarpy), aplicações específicas de giberelinas induzem esse fenômeno. Um exemplo prático é a produção de uvas sem sementes, que são mais demandadas comercialmente do que as espécies com sementes.

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Frutos de uva sem sementes. Fonte: moyca.org

Nesse contexto, aplicações de giberelinas em sementes dormentes permitem que os processos fisiológicos sejam ativados e saídos dessa condição. De fato, uma dose adequada ativa as enzimas hidrolíticas que degradam o amido do açúcar, favorecendo o desenvolvimento do embrião.

Biotecnologicamente, as giberelinas são usadas para regenerar tecidos em culturas in vitro de explantes livres de patógenos. Da mesma forma, as aplicações de giberelinas nas plantas-mãe estimulam seu crescimento, facilitando a extração de ápices saudáveis ​​em nível laboratorial.

Em nível comercial, aplicações de giberelinas no cultivo de cana-de-açúcar ( Saccharum officinarum ) permitem aumentar a produção de açúcar. A esse respeito, esses fitohormônios induzem o alongamento dos entrenós onde a sacarose é produzida e armazenada, sendo assim maior o acúmulo de açúcar.

Referências

  1. Aplicação de Hormônios Vegetais (2016) Horticultural. Recuperado em: horticultivos.com
  2. Azcón-Bieto Joaquín e Talón Manuel (2008) Fundamentos de Fisiologia Vegetal. Mc Graw Hill, 2ª edição. ISBN: 978-84-481-9293-8.
  3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fisiologia Vegetal. Tópico X. Giberelins. Universidade Politécnica de Cartagena. 7 pp.
  4. Delgado Arrieta G. e Domenech López F. (2016) Giberelinas. Ciências técnicas Capítulo 4.27, 4 pp.
  5. Phytoregulators (2003) Universidade Politécnica de Valência. Recuperado em: euita.upv.es
  6. Weaver Robert J. (1976) Reguladores do Crescimento Vegetal na Agricultura. Universidade da Califórnia, Davis. Trillas Editorial. ISBN: 9682404312.

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