GIBBERELLINS: JENIS, FUNGSI, CARA TINDAKAN, BIOSINTESIS - BIOLOGI - 2025

The Gibberellins hormon tumbuhan atau phytohormones terlibat dalam proses yang berbeza pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan yang lebih tinggi. Sebenarnya, mereka merangsang pertumbuhan dan pemanjangan batang, perkembangan buah dan percambahan biji.

Penemuannya dibuat pada pertengahan tahun 1930-an oleh para penyelidik Jepun yang mengkaji pertumbuhan tanaman padi yang tidak normal. Nama gibberellin berasal dari jamur Gibberrella funjikuroi, organisma yang berasal dari awalnya diekstrak, agen penyebab penyakit "Bakanae".

Pemanjangan batang dipromosikan oleh penerapan Gibberellins. Sumber: flickr.com

Walaupun lebih daripada 112 giberelin telah dikenal pasti, sangat sedikit yang menunjukkan aktiviti fisiologi. Hanya asam giberelin A ₃ atau giberelat, dan giberelin A ₁ , A ₄ dan A ₇ yang penting komersial.

Fitohormon ini mendorong perubahan yang mengejutkan dalam ukuran tanaman, selain mendorong pembahagian sel pada daun dan batang. Kesan yang dapat dilihat dari penggunaannya yang eksogen adalah pemanjangan batang nipis, dahan yang lebih sedikit dan daun yang rapuh.

Jenis-Jenis

Struktur giberelin adalah hasil penyatuan isoprenoid lima karbon yang bersama-sama membentuk molekul empat cincin. Pengelasannya bergantung kepada aktiviti biologi.

Asid Gibberellic. Sumber: researchgate.net

Bentuk percuma

Ini sesuai dengan bahan-bahan yang berasal dari ent-Kauren, yang struktur dasarnya adalah ent-giberelano. Mereka dikelaskan sebagai diterpenoid berasid yang berasal dari hidrokarbon ent-Kaureno heterosiklik. Dua jenis borang percuma diketahui.

• Tidak aktif: mempunyai 20 karbon.
• Aktif: mereka mempunyai 19 karbon, kerana mereka telah kehilangan karbon tertentu. Aktiviti tersebut dikira mempunyai 19 karbon dan menunjukkan hidroksilasi pada kedudukan 3.

Bentuk konjugasi

Mereka adalah giberelin yang dikaitkan dengan karbohidrat, jadi mereka tidak mempunyai aktiviti biologi.

Fungsi

Fungsi utama giberelin adalah induksi pertumbuhan dan pemanjangan struktur tanaman. Mekanisme fisiologi yang memungkinkan pemanjangan berkaitan dengan perubahan kepekatan kalsium endogen pada tahap sel.

Penerapan giberelin mendorong perkembangan berbunga dan perbungaan pelbagai spesies, terutama pada tanaman lama (PDL). Berkaitan dengan fitokrom, mereka memberikan kesan sinergi, merangsang pembezaan struktur bunga, seperti kelopak, benang sari atau karpet, semasa berbunga.

Berbunga sitrus. Sumber: pixabay.com

Sebaliknya, ia menyebabkan percambahan biji yang tidak aktif. Sesungguhnya, mereka mengaktifkan mobilisasi rizab, mendorong sintesis amilase dan protease dalam biji.

Begitu juga, mereka menyukai pengembangan buah, merangsang pengaturan atau transformasi bunga menjadi buah. Selain itu, mereka mempromosikan parthenocarpy dan digunakan untuk menghasilkan buah tanpa biji.

Mod tindakan

Gibberellins mempromosikan pembahagian dan pemanjangan sel, kerana aplikasi terkawal meningkatkan jumlah dan ukuran sel. Cara tindakan giberelin diatur oleh variasi kandungan ion kalsium dalam tisu.

Fitohormon ini diaktifkan dan menghasilkan tindak balas fisiologi dan morfologi pada kepekatan yang sangat rendah pada tisu tumbuhan. Pada peringkat sel, adalah penting bahawa semua elemen yang terlibat ada dan dapat dilaksanakan agar perubahan itu berlaku.

Mekanisme tindakan giberelin telah dikaji mengenai proses percambahan dan pertumbuhan embrio pada biji barli (Hordeum vulgare). Sebenarnya, fungsi biokimia dan fisiologi giberelin telah disahkan mengenai perubahan yang berlaku dalam proses ini.

Penanaman barli. Sumber: pixabay.com

Biji barli mempunyai lapisan sel yang kaya protein di bawah episperm, yang disebut lapisan aleuron. Pada awal proses percambahan, embrio melepaskan giberelin yang bertindak pada lapisan aleuron yang menghasilkan enzim hidrolitik pada masa yang sama.

Dalam mekanisme ini, α-amilase, yang bertanggungjawab memecah kanji menjadi gula, adalah enzim utama yang disintesis. Kajian menunjukkan bahawa gula terbentuk hanya ketika lapisan aleuron ada.

Oleh itu, α-amilase yang berasal dari lapisan aleuron bertanggungjawab untuk mengubah kanji cadangan menjadi endosperma kanji. Dengan cara ini, gula dan asid amino yang dikeluarkan digunakan oleh embrio mengikut keperluan fisiologinya.

Diperkirakan bahawa giberelin mengaktifkan gen tertentu yang bertindak pada molekul mRNA yang bertanggungjawab untuk mensintesis α-amilase. Walaupun belum dapat disahkan bahawa phytohormone bertindak pada gen, kehadirannya sangat penting untuk sintesis RNA dan pembentukan enzim.

Biosintesis Gibberellin

Gibberellins adalah sebatian terpenoid yang berasal dari cincin gibbene yang terdiri daripada struktur ent-giberelane tetrasiklik. Biosintesis dilakukan melalui jalur asid mevalonik, yang merupakan jalur logam utama di eukariota.

Laluan ini berlaku di retikulum sitosol dan endoplasma sel tumbuhan, ragi, kulat, bakteria, alga, dan protozoa. Hasilnya adalah struktur lima karbon yang disebut isopentenyl pyrophosphate dan dimethylallyl pyrophosphate yang digunakan untuk mendapatkan isoprenoid.

Isoprenoid adalah molekul penyokong dari pelbagai zarah seperti koenzim, vitamin K, dan di antaranya fitohormon. Pada peringkat tanaman, biasanya jalan metabolik berakhir dengan memperoleh GA _12- aldehid.

Setelah sebatian ini diperoleh, setiap spesies tumbuhan mengikuti proses yang berbeza sehingga ragam giberelin yang diketahui tercapai. Sebenarnya, setiap gibberellin bertindak secara bebas atau berinteraksi dengan phytohormones yang lain.

Proses ini berlaku secara eksklusif pada tisu meristematik daun muda. Bahan-bahan ini kemudian dialihkan ke seluruh tumbuhan melalui floem.

Dalam beberapa spesies, giberelin disintesis di puncak akar, ditranslokasi ke batang melalui floem. Begitu juga, biji yang belum matang mempunyai kandungan giberelin yang tinggi.

Memperolehi giberelin semula jadi

Penapaian sumber nitrogen dan berkarbonat dan garam mineral adalah cara semula jadi untuk mendapatkan giberelin komersial. Sebagai sumber karbon, glukosa, sukrosa, tepung dan lemak semula jadi digunakan, dan garam mineral fosfat dan magnesium digunakan.

Prosesnya memerlukan 5 hingga 7 hari untuk penapaian yang berkesan. Diperlukan keadaan pengadukan dan pengudaraan yang berterusan, mengekalkan suhu rata-rata 28º hingga 32ºC, dan tahap pH 3-3.5.

Sesungguhnya, proses pemulihan giberelin dilakukan melalui pemisahan biomas dari kaldu fermentasi. Dalam kes ini, supernatan bebas sel mengandungi unsur-unsur yang digunakan sebagai pengatur pertumbuhan tanaman.

Di peringkat makmal, zarah giberelin dapat dipulihkan melalui proses tiang pengekstrakan cecair-cecair. Untuk teknik ini, etil asetat digunakan sebagai pelarut organik.

Sekiranya tidak, resin pertukaran anion digunakan pada supernatan, mencapai pemendakan giberelin dengan kecerunan elusi. Akhirnya, zarah dikeringkan dan dikristal mengikut tahap ketulenan yang ditetapkan.

Di bidang pertanian, giberelin digunakan dengan tahap kemurnian antara 50 dan 70%, dicampurkan dengan bahan lengai komersial. Dalam teknik mikropropagasi dan budaya in vitro, penggunaan produk komersial dengan tahap kemurnian lebih besar daripada 90%.

Kesan fisiologi

Penggunaan giberelin dalam jumlah kecil mendorong pelbagai tindakan fisiologi pada tumbuhan, antaranya adalah:

• Induksi pertumbuhan tisu dan pemanjangan batang
• Rangsangan percambahan
• Promosi set buah dari bunga
• Peraturan pengembangan berbunga dan buah
• Transformasi tanaman dua tahunan menjadi tahunan
• Perubahan ekspresi seksual
• Penindasan kerdil

Pertumbuhan tanaman. Sumber: flickr.com

Penggunaan giberelin secara eksogen bertindak pada keadaan muda struktur tanaman tertentu. Keratan atau keratan yang digunakan untuk pendaraban vegetatif, dengan mudah memulakan proses rooting ketika watak mudanya terserlah.

Sebaliknya, jika struktur tanaman memperlihatkan watak dewasa mereka, maka pembentukan akarnya akan terbatal. Penerapan giberelin memungkinkan tanaman itu berpindah dari peringkat remaja ke keadaan dewasa, atau sebaliknya.

Mekanisme ini sangat mustahak ketika anda ingin mula berbunga di tanaman yang belum menyelesaikan fasa remaja mereka. Eksperimen dengan spesies berkayu, seperti cemara, pinus atau yew biasa, telah berjaya mengurangkan kitaran pengeluaran.

Aplikasi komersial

Keperluan waktu siang atau keadaan sejuk di beberapa spesies dapat dipenuhi oleh aplikasi gibberellins tertentu. Selain itu, giberelin dapat merangsang pembentukan struktur bunga, dan akhirnya menentukan sifat seksual tumbuhan.

Dalam proses berbuah, giberelin mendorong pertumbuhan dan perkembangan buah. Demikian juga, mereka menunda penuaan buah-buahan, mencegah kemerosotan pohon mereka atau memberikan jangka hayat berguna setelah dituai.

Apabila diinginkan untuk mendapatkan buah tanpa biji (Parthenocarpy), aplikasi gibberellin tertentu menyebabkan fenomena ini. Contoh praktikal adalah pengeluaran anggur tanpa biji, yang lebih banyak permintaan pada tahap komersial daripada spesies dengan biji.

Buah anggur tanpa biji. Sumber: moyca.org

Dalam konteks ini, aplikasi gibberellin dalam benih tidak aktif memungkinkan pengaktifan proses fisiologi dan muncul dari keadaan ini. Sebenarnya, dos yang mencukupi mengaktifkan enzim hidrolitik yang memecah kanji menjadi gula, yang mendorong perkembangan embrio.

Pada peringkat bioteknologi, giberelin digunakan untuk menjana semula tisu dalam kultur in vitro eksplan bebas patogen. Begitu juga, penggunaan giberelin pada tanaman ibu merangsang pertumbuhannya, memudahkan pengambilan apis yang sihat di peringkat makmal.

Pada peringkat komersial, aplikasi giberelin dalam penanaman tebu (Saccharum officinarum) memungkinkan untuk meningkatkan pengeluaran gula. Dalam hal ini, fitohormon ini mendorong pemanjangan internod di mana sukrosa dihasilkan dan disimpan, sehingga semakin besar ukurannya, semakin besar pengumpulan gula.

Rujukan

1. Aplikasi Hormon Sayur Sayuran (2016) Hortikultur. Dipulihkan di: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín dan Talón Manuel (2008) Asas Fisiologi Tumbuhan. Mc Graw Hill, edisi ke-2. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fisiologi Tumbuhan. Topik X. Gibberellins. Universiti Politeknik Cartagena. 7 hlm.
4. Delgado Arrieta G. dan Domenech López F. (2016) Giberelinas. Sains Teknikal. Bab 4.27, 4 hlm.
5. Phytoregulators (2003) Universiti Politeknik Valencia. Dipulihkan di: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Pengatur Pertumbuhan Tumbuhan dalam Pertanian. Universiti California, Davis. Trillas Pengarang. ISBN: 9682404312.