ما هو هرمون الجبرلين

تعريف هرمون الجبرلين

الجبرلين هو نوع من الهرمونات النباتية والفطرية، وعلى الرغم من عدم وضوح دوره في تطور الفطريات، فقد تمت دراسته على نطاق واسع في النباتات. وتشمل المجموعات النباتية الرئيسية الأخرى الأكسينات وهرمون السايتوكاينين والإيثيلين وحمض الأبسيسيك

تم تخليص جبريلين من الفطر الذي يهاجم محاصيل الأرز في ثلاثينيات القرن العشرين بواسطة العلماء اليابانيين الذين درسوا مرض الأرز الفطري، وبعد عشر سنوات تقريبا من ذلك، تم اكتشاف أن جبريلين له نفس التأثير على المحاصيل الصحية عند استخدامه عليها، وتم اكتشاف العديد من وظائف جبريلين في الأربعينيات والخمسينيات من القرن الماضي في الاختبارات الإضافية في الولايات المتحدة، وكان الأوكسين هو أول هرمون نباتي يتم اكتشافه

يحتوي Gibberellin على خصائص تساعد على تجاوز الخمول في البذور، وتعزيز نمو الخلايا وتشجيعها على الانقسام، وله أيضًا دور هرموني وإشارات في عمليات الإثمار والشيخوخة .

وظيفة هرمون الجبرلين

• إنبات البذرة

تكون البذرة الخاملة جافة ، وبالتالي يمكن أن يحدث القليل من النشاط الأيضي ، هذا يسمح للبذرة بالبقاء نائمة لفترة طويلة من الزمن ، تتعرض معظم البذور ، بعد بقائها في فصل الشتاء ، للمطر في الربيع ، يشبع هذا الماء البذور ، ويسمح باستئناف عمليات التمثيل الغذائي Gibberellin هو هرمون أساسي في هذه العملية.

عندما يبدأ الجنين في النمو، يحتاج إلى مزيد من الطاقة، ويطلق الجنين جزيئات جبريلين التي تسافر إلى طبقة الأليورون التي تحيط بالسويداء، والتي تشكل كتلة كبيرة من الخلايا التي تخزن النشا والدهون والبروتينات للجنين المتنامي.

يتم بدء إنتاج الأنزيمات التي تعمل على هضم السويداء وتوفير العناصر الغذائية للجنين النامي في طبقة aleurone عندما تتلقى إشارة من جزيئات gibberellin.

تعمل جزيئات الجبرلين على عدة مسارات، حيث تزيد معظمها من نسخ الحمض النووي لبعض الجينات التي تنتج الإنزيمات المطلوبة. وتطلق طبقة الأليورون إنزيمات الأميليز التي تحول جزيئات النشا إلى جلوكوز، والجلوكوز هو مصدر الطاقة الرئيسي للجنين النامي، ولكنه لا يستطيع إنتاج الجلوكوز من خلال عملية التمثيل الضوئي لأنه لم ينبت بعد. وتحفز جزيئات الجبرلين أيضا إنتاج وإطلاق البروتياز، المصمم لتفكيك البروتينات إلى أحماض أمينية، والليباز التي تفكك جزيئات الدهون مثل الزيوت والدهون. وتعمل هذه الإنزيمات معا على هضم السويداء وتسمح للجنين بالنمو بسرعة.

• استطالة الساق

عندما ينمو النبات بعد ظهوره على سطح التربة، يتوقف السويداء بعد فترة طويلة. يعتمد النبات الآن على التمثيل الضوئي للحصول على الطعام. ومع ذلك، لا ينتهي دور الجبريلين عند البذور. يلعب الجبريلين دورا في تطور النبات في العديد من الجوانب. بالإضافة إلى ذلك، تنتج النباتات أشكالا مختلفة من جزيئات الجبريلين التي تعمل في أجزاء مختلفة من النبات.

في بعض أنواع النباتات، يشارك الجبريلين في العديد من العمليات الأخرى مثل الإزهار والإثمار والشيخوخة وموت الأوراق وأجزاء أخرى من النبات. يثير الاهتمام أن العديد من الجينات التي تنظم وتعديل مستويات الجبريلين تتأثر بدرجة الحرارة. وبالتالي، عندما تتغير درجة الحرارة خلال التغيرات الموسمية، تتفاعل النباتات مع تلك التغيرات في مستويات الجبريلين، وهذا يؤدي إلى حدوث العديد من العمليات مثل الإزهار والإثمار.

تتفاعل جزيئات جبريلين مع أنواع أخرى من الهرمونات النباتية، ويتفاعل الأوكسين مباشرة مع جبريلين، ويكملان بعضهما البعض، وهي إحدى آليات عمل السايتوكاينينات، ويؤدي الإيثيلين إلى تدهور مستويات الجبرلين، وتستخدم النباتات هذه الهرمونات للرد على مختلف المدخلات البيئية وتحقيق التوازن

استخدامات جبريلين تجاريًا

تجاريا، يمكن الحصول على الجبرلين من الفطريات وليس النباتات. النباتات تنتج كمية قليلة جدا من الجبرلين ويكون من الصعب زيادة إنتاجه فيها بنفس القدر مقارنة بالفطريات. فطريات الجبرلين تنشط على النباتات وتؤدي إلى نموها أو زيادة طولها عن طريق الإنبات من البذور. على الرغم من أن علاجات الجبرلين لا تزال غير مربحة تجاريا في جميع النباتات، إلا أنها تستخدم في مجموعة متنوعة من الأطعمة البشرية.

يواجه العنب الخالي من البذور صعوبة في النمو الكبير بدون استخدام علاجات الجبريلين، حيث يتم رش جزيئات جبريلين عادة على الكروم، مما يزيد من كمية الماء والسكر المخزنين في كل فاكهة. وهذا يعد أمرًا رائعًا لمزارعي العنب، حيث يمكنهم زيادة محصولهم بشكل كبير.

من الجوانب المثيرة للاهتمام، يوجد استخدام آخر للجبرلين وهو إزالته من النباتات. تم تطوير نوع متوسط الارتفاع من الأرز، وهو نوع ينمو بسرعة وكفاءة، عن طريق اختيار سلالات تم التخلص من شفرات الجبرلين الوراثية فيها، مما جعل النباتات تفتقر إلى الجبرلين بشكل فعال وتقل ارتفاعها بشكل كبير. وعلى الرغم من أن هذا قد يبدو سلبيا، إلا أن الأرز ينمو بشكل أسرع وينتج نفس الكمية من الأرز. ولا يزال هناك استخدامات أخرى للجبرلين، بما في ذلك استخدامه على أزهار الخيار حيث يعزز استخدام جميع الأزهار الذكرية، مما يسمح للمزارعين بالحصول على حبوب اللقاح من السلالة المطلوبة لاستخدامها في عمليات التهجين مع أصناف أخرى. 

تطبيق غير مطور ولكن مثير للاهتمام للجبرلين هو الحد من متطلبات البرودة للزهور، حيث عادةً ما تكون الموجات الباردة مطلوبة لتعزيز إنتاج الجبرلين في النبات عن طريق رش الهرمون مباشرة، ويمكن تجنب هذه العملية لتحفيز زهور النباتات مباشرة.

تصنيع الجبرلين

تتم صناعة أنواع مختلفة من جزيئات جبريلين في أجزاء مختلفة من النبات، وحاليًا يتم تحديد أكثر من 100 جزيء جبريلين بشكل فريد. يتم صناعة هذه الجزيئات في العديدمن خلايا النبات، ولكنها تتركز بشكل أكبر في الجذور، وهذا يختلف عن الأوكسين الذي يتركز بشكل أكبر في القمة.

الجيبريلين هو مركب عضوي ذو بنية ديتيربينويدية، وهو جزيء شائع ومميز في الكيمياء الحيوية. يشكل أساسا لجزيئات مثل فيتامين أ وفيتامين هـ، وللجيبريلينات الأخرى نفس الهيكل الأساسي ولكن تحتوي على مجموعات جانبية مختلفة. تؤثر هذه المجموعات على مكان وكيفية عمل الجيبريلين، مما يجعل للجيبريلين العديد من الوظائف المتنوعة والفريدة في أنسجة مختلفة.