La crescita delle piante è influenzata da fitormoni che hanno un ruolo anche nello sviluppo e nella risposta alle condizioni ambientali.
Oltre che dai fitormoni la crescita delle piante coinvolge diversi fattori, tra cui luce, acqua, nutrienti, temperatura e genetica delle piante stesse.
I fitormoni sono prodotti naturalmente dalle piante e hanno un ruolo importante nella stimolazione della germinazione dei semi, nell’allungamento dei fusti e nella crescita delle foglie e dei frutti e aiutano a rispondere a fattori di stress ambientali come la siccità e il freddo.
Rendendo le piante più alte, la luce penetra e così aumenta la fotosintesi. Ciò è particolarmente utile per colture come il riso, che beneficiano di una maggiore altezza e di una migliore resistenza all’allettamento.
Le gibberelline insieme a auxine, citochinine, acido abscissico ed etilene, sono un gruppo di ormoni vegetali naturali che influenzano la crescita delle piante.
Sono state scoperte per la prima volta in Giappone negli anni ’30 del XX secolo, quando gli agricoltori notarono che alcune varietà di riso crescevano molto più rapidamente di altre. Successivamente, gli scienziati scoprirono che questo effetto era dovuto alla presenza di un ormone vegetale che chiamarono “gibberellina”, dal nome del fungo Gibberella fujikuroi da cui lo avevano isolato.
Le gibberelline sono state poi identificate in molti altri organismi vegetali, comprese le piante ornamentali, le piante da frutto e i cereali. Sono presenti in diverse parti delle piante, compresi i germogli apicali, i semi, le giovani foglie, i fiori e le radici.
Biosintesi delle gibberelline
Le gibberelline sono diterpenoidi tetraciclici costituite da quattro unità isoprenoidi che condividono uno scheletro di idrocarburi tetraciclici 6-5-6-5
Vi sono due vie sintetiche per la loro sintesi ovvero dipendente dalla via del mevalonato e quella dipendente dalla via del mevalonato. La prima via sintetica avviene nel citosol ed è coinvolta nella sintesi degli steroli mentre la seconda avviene nei cloroplasti ed è coinvolta nella sintesi dei carotenoidi.
Sono sintetizzate principalmente nei tessuti delle piante, inclusi i meristemi apicali, dove vengono prodotte le cellule in rapida divisione e nei semi in fase di sviluppo.
La biosintesi delle gibberelline nel citosol avviene in diverse fasi, a partire dall’acetil-coenzima A fino all’acido mevalonico, precursore comune a molti altri ormoni vegetali. L’acido mevalonico è convertito in acido mevalonico-5-fosfato e quest’ultimo in isopentenil pirofosfato.
L’isopentenil pirofosfato è poi convertito in geranilgeranil pirofosfato che, per azione dell’ ent-copalil difosfato sintasi, enzima appartenente alla classe delle isomerasi si trasforma in ent-copalil pirofosfato.
L’enzima ent -kaurene sintasi della classe delle liasi catalizza la reazione da ent-copalil pirofosfato a ent -kaurene. La conversione di ent -kaurene in GA12 , la prima gibberellina della via biosintetica, è catalizzata da due monoossigenasi del citocromo P450 ovvero ent -kaurene ossidasi (KO) e ent -kaurenoico ossidasi dell’acido
L’acido ent-kaurenoico è un acido carbossilico ciclico, costituito da un anello di tipo furanico a cinque atomi al quale sono legati due gruppi alchilici e un gruppo carbossilico. La sua struttura è fondamentale per la sua attività biologica, poiché ne determina le proprietà fisiche e chimiche e il modo in cui interagisce con gli enzimi coinvolti nella sua biosintesi e nella biosintesi delle gibberelline.
Bioattività delle gibberelline nella crescita delle piante
La maggior parte delle gibberelline sono acide e indicate con GA. L’acido gibberellico con formula C19H22O6 è chiamato anche Gibberellina A3, GA3 o semplicemente GA.
Alla sigla GA segue un numero corrispondente all’ordine in cui è stata scoperta la gibberellina. Delle oltre 130 identificate alcune sono bioattive: le forme più attive sono GA1, GA3, GA4, GA5, GA6 e GA7 e G1 e G4 le più diffuse.
Le funzioni attribuite alle gibberelline sono state tradizionalmente limitate alla crescita delle piante e quindi alla regolazione della statura delle piante, della germinazione dei semi e della fioritura.
Tuttavia, la ricerca degli ultimi anni ha dimostrato che queste funzioni si estendono a molti altri processi rilevanti. In agricoltura le gibberelline hanno diversi usi pratici che possono migliorare la resa e la qualità delle colture.
Possono essere utilizzate per indurre la fioritura e lo sviluppo dei frutti nelle colture, che possono migliorare i raccolti e la qualità. Ad esempio, nell’uva, è stato dimostrato che le applicazioni di gibberellina aumentano le dimensioni dei frutti, riducono la compattezza dei grappoli e migliorano la qualità dei frutti.
Oltre a promuovere la fioritura e lo sviluppo dei frutti, possono essere utilizzate anche per favorire la germinazione dei semi e accelerare la crescita delle piante.
Possono essere utilizzate per indurre la fioritura anticipata o prolungata in alcune piante, permettendo una migliore gestione del tempo di fioritura e una produzione più continua di fiori o frutti.