ASAM GIBERELAT: KARAKTERISTIK, SINTESIS, FUNGSI - KIMIA - 2025

The asam giberelat adalah hormon tanaman endogen dari semua tumbuhan vaskular (di atas). Ini bertanggung jawab untuk mengatur pertumbuhan dan perkembangan semua organ sayuran.

Asam giberelat, termasuk dalam kelompok hormon tumbuhan yang dikenal sebagai "giberelin". Itu adalah senyawa kimia kedua yang diklasifikasikan sebagai hormon tanaman (zat pemacu pertumbuhan) dan, bersama-sama, giberelin adalah salah satu fitohormon yang paling banyak dipelajari di bidang fisiologi tanaman.

Struktur kimia asam giberelat (Sumber: dibuat oleh Minutemen menggunakan BKchem 0.12 via Wikimedia Commons)

Gibberelin (atau asam giberelat) pertama kali diisolasi pada tahun 1926 oleh ilmuwan Jepang Eiichi Kurosawa dari jamur Gibberella fujikuroi. G. fujikuroi adalah patogen penyebab penyakit “tanaman bisu”, penyebab pemanjangan batang yang berlebihan pada tanaman padi.

Namun, baru pada awal 1950-an struktur kimia asam giberelat dijelaskan. Tak lama kemudian, banyak senyawa dengan struktur serupa diidentifikasi, yang menyatakan bahwa mereka adalah produk endogen organisme tumbuhan.

Asam giberelat memiliki banyak efek pada metabolisme tanaman, contohnya adalah pemanjangan batang, perkembangan pembungaan dan aktivasi respon asimilasi hara pada biji.

Saat ini, lebih dari 136 senyawa "mirip giberelin" telah diklasifikasikan, baik endogen pada tumbuhan, berasal dari mikroorganisme eksogen, atau diproduksi secara sintetis di laboratorium.

karakteristik

Di hampir semua buku teks, asam giberelat atau giberelin disingkat menjadi huruf GA, A3, atau Gas dan istilah "asam giberelat" dan "giberelin" sering digunakan tanpa perbedaan.

Asam giberelat, dalam bentuk GA1-nya, memiliki rumus molekul C19H22O6 dan didistribusikan secara universal di semua organisme dari kerajaan tumbuhan. Bentuk hormon ini aktif di semua tanaman dan berpartisipasi dalam pengaturan pertumbuhan.

Secara kimiawi, asam giberelat memiliki tulang punggung yang terdiri dari 19 hingga 20 atom karbon. Mereka adalah senyawa yang terdiri dari keluarga asam diterpen tetrasiklik dan cincin yang menyusun struktur pusat senyawa ini adalah ent -giberelane.

Asam giberelat disintesis di berbagai bagian tumbuhan. Akan tetapi, telah dideteksi bahwa dalam embrio benih dan dalam jaringan meristematik mereka diproduksi dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada di organ lain.

Lebih dari 100 senyawa yang diklasifikasikan sebagai giberelin tidak memiliki efek sebagai fitohormon semata, tetapi merupakan prekursor biosintetik dari senyawa aktif. Lainnya, di sisi lain, adalah metabolit sekunder yang dinonaktifkan oleh beberapa jalur metabolisme seluler.

Karakteristik umum asam giberelat aktif hormonal adalah adanya gugus hidroksil pada atom karbonnya di posisi 3β, selain gugus karboksil pada karbon 6 dan a-lakton di antara atom karbon 4 dan 10.

Perpaduan

Jalur sintesis asam giberelat berbagi banyak langkah dengan sintesis senyawa terpenoid lain pada tumbuhan, dan langkah-langkah tersebut bahkan telah ditemukan bersama dengan jalur produksi terpenoid pada hewan.

Sel tumbuhan memiliki dua jalur metabolisme yang berbeda untuk memulai biosintesis giberelin: jalur mevalonat (dalam sitosol) dan jalur metileritritol fosfat (di dalam plastida).

Pada langkah pertama dari kedua rute tersebut, geranylgeranyl pyrophosphate disintesis, yang bertindak sebagai kerangka prekursor untuk produksi diterpenes giberelin.

Jalur yang paling berkontribusi pada pembentukan giberelin terjadi di plastida, melalui jalur fosfat metileritritol. Kontribusi jalur sitosol mevalonat tidak signifikan seperti pada plastida.

Bagaimana dengan geranylgeranyl pyrophosphate?

Dalam sintesis asam giberelat, dari geranylgeranyl pirofosfat, tiga jenis enzim yang berbeda berpartisipasi: sintase terpene (cyclases), sitokrom P450 monooksigenase dan dioksigenase yang bergantung pada 2-oksoglutaratat.

Monooksigenase sitokrom P450 termasuk yang paling penting selama proses sintesis.

Enzim ent -copalyl diphosphate synthase dan ent -kaurene synthase mengkatalisis transformasi methylerythritol phosphate menjadi ent -kaurene. Akhirnya, sitokrom P450 monooksigenase dalam plastida mengoksidasi ent -kauren, mengubahnya menjadi giberelin.

Jalur metabolisme sintesis giberelin pada tumbuhan tingkat tinggi sangat terjaga, namun, metabolisme selanjutnya dari senyawa ini sangat bervariasi antara spesies yang berbeda dan bahkan antara jaringan tumbuhan yang sama.

fitur

Asam giberelat terlibat dalam berbagai proses fisiologis pada tumbuhan, terutama dalam aspek yang berkaitan dengan pertumbuhan.

Beberapa percobaan rekayasa genetika berdasarkan desain mutan genetik di mana gen yang mengkode asam giberelat "dihapus" telah memungkinkan untuk menentukan bahwa ketiadaan fitohormon ini menghasilkan tanaman kerdil, setengah dari ukuran tanaman normal.

Pengaruh tidak adanya asam giberelat pada tanaman barley (Sumber: CSIRO via Wikimedia Commons)

Demikian pula, percobaan dengan sifat yang sama menunjukkan bahwa mutan untuk asam giberelat menunjukkan keterlambatan dalam perkembangan vegetatif dan reproduktif (perkembangan bunga). Lebih lanjut, meskipun alasannya belum ditentukan dengan pasti, jumlah total RNA messenger yang lebih rendah telah diamati pada jaringan tanaman mutan.

Giberelin juga berpartisipasi dalam kontrol fotoperiodik pemanjangan batang, yang telah dibuktikan dengan aplikasi giberelin eksogen dan induksi penyinaran.

Karena giberelin terkait dengan aktivasi mobilisasi dan degradasi zat cadangan yang terkandung dalam benih, salah satu fungsi yang paling sering dikutip dalam bibliografi adalah partisipasinya dalam mendorong perkecambahan benih dari banyak spesies tanaman. .

Asam giberelat juga terlibat dalam fungsi lain seperti pemendekan siklus sel, ekstensibilitas, fleksibilitas, dan penyisipan mikrotubulus ke dalam dinding sel sel tumbuhan.

Aplikasi dalam industri

Gibberelin banyak dieksploitasi dalam industri, terutama dalam hal agronomi.

Aplikasi eksogennya adalah praktik umum untuk mencapai hasil yang lebih baik dari berbagai tanaman kepentingan komersial. Ini sangat berguna untuk tanaman dengan dedaunan dalam jumlah besar dan dikenal berkontribusi pada peningkatan penyerapan dan asimilasi nutrisi.

Referensi

1. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Fisiologi dan perkembangan tumbuhan.
2. Pessarakli, M. (2014). Buku Pegangan Fisiologi Tumbuhan dan Tanaman. CRC Press.
3. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Dasar-dasar fisiologi tumbuhan (No. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
4. Buchanan, BB, Gruissem, W., & Jones, RL (Eds.). (2015). Biokimia dan biologi molekuler tumbuhan. John Wiley & Sons.
5. Lemon, J., Clarke, G., & Wallace, A. (2017). Apakah aplikasi asam giberelat merupakan alat yang berguna untuk meningkatkan produksi oat?. Dalam »Doing More with Less», Prosiding Konferensi Agronomi Australia ke-18 2017, Ballarat, Victoria, Australia, 24-28 September 2017 (hlm. 1-4). Masyarakat Agronomi Australia Inc.
6. BRIAN, PW (1958). Asam giberelat: Hormon tanaman baru yang mengendalikan pertumbuhan dan pembungaan. Jurnal Royal Society of Arts, 106 (5022), 425-441.