Capítulo 21: Giberelinas Biosíntesis. Antagonistas de las giberelinas y antigiberelinas. Metabolismo y transporte. Niveles de acción de las giberelinas. Efectos. Detección y medición. Giberelinas • Son diterpenoides tetracíclicos ácidos derivados del geranil-geranil pirofosf ato y del ent-Kaureno. • Dos tipos: – De 20 carbonos – De 19 carbonos (más activos) • En C7 tiene que haber un carboxilo para que sea activa • También por grupos OH en Carbonos 3 y 13. Relación estructura- actividad Giberelinas • La hidroxilación en el C2 implica que la giberelina se desactiva. • d - lactonas (éteres internos). Aumenta la actividad • Los procesos regulados por GA, son específicos para cada giberelina. Ruta biosintética: activaci ón po r in corp oraci ón de OH al C3 ( isóm ero β ) Est imu lado por dí as co rto s en g uisante E st imulado por días largos e in hibido por cortos en espinaca (PDL ) GA 4 Inact ivació n por gru po OH β en C2 GA1 => GA8 GA 53-aldehído -> GA 53 => G A44 => G A19 => G A20 => G A29 GA 12-aldehído -> GA 12 Estado oxid ativo d el C20: CH 3 Biosíntesis de giberelinas GA15 GA 24 GA 9 => GA 51 CH2 OH CHO Pér did a de C20 El paso de GA 20 a GA 1 está con trolado por el gen Le-le Las flec has vert icales r epresent an la in corp oraci ón de un gr upo OH en C13 –En órganos reproductores (semillas inmaduras, embriones ger minando, flores, polen) –En tejidos vegetativos (ápices, tallos y hojas jóvenes) –En raíces, su presencia puede ser por transporte: allí son elaboradas, y regresan al tallo en la savia del xilema. 1 Antagonistas de giberelinas • • • • • Bloquean su síntesis o su acción: causan enanismo ABA, xantoxina Taninos Artificiales: Metabolismo: • Las bajas temperaturas estimulan la biosíntesis de GAs. • Saturación sin ef ecto (no toxicidad por exceso) • Giberelinas ligadas (conjugadas): • Reserva (unión reversible) • Glucósidos: éteres de glucosa (alcohol + alcohol (-C-O-C-)) • Ésteres alquílicos (metil, propil y acetil giberelina) (alcohol + ácido (-COO-C-)) • Ésteres de glucosa Inactivación Transporte • Transformación irreversible β OH en C2 • Regulación por nivel de concentración • Conjugación y compartimentación –Las giberelinas se encuentran en floema y xilema. –El transporte es en todas las direcciones: no es polar. –Es pasivo Papel fisiológico Mecanismos de acción –Puede haber transporte simplástico dentro de un tejido • Especificidad de GA: proceso y especie 1. Aumenta crecimiento por elongació elongación (su dé dé ficit produce plantas enanas) 2. estimula la germinació germinación y rompe el letargo de semillas. 3. Floraci Floració ón – Vernalizaci Vernalizació ón • • (Partenocarpia Partenocarpia)) Rev ierte planta adulta en j uvenil. • El Receptor reconoce C7 con COOH, lactona y disposición espacial anillo D • Acción rápida: Organización de membrana (R.E.) liberación de Ca2+ de pared • Acción lenta: aumenta síntesis de ARNm nuevos y baja la degradación de ARNm. 2 Ablandamiento de la pared celular por GA: Niveles de acción • El alargamiento de la zona meristemá meristem ática subapical pue de ser por : – Divisi Divisió ón celular en la regió región subapical, por activació activación de ciclinas – Crecim iento por hidró hidr ólisis de alm idó idón: nutrició nutrición y descenso de potencial osm ótico tico.. Sección de pared celular Lámina media • activ a la enzima xilo glu can oo-e ndo trans gluc osilasa (XE T) • Por dismi nuci ón de la c once ntraci ón de Ca e n la p ared celular (que es i nhi bid or de la e xte nsibili dad ) • o bie n p or imp edir la acci ón de las peroxi dasas necesarias p ara la sí sín tesis d e lig nina • acció acción si né nérgica de las a uxina s. É stas i nterv endrí endr ía n en la acidifica ció ció n de la pared, y l as gi berelinas estim ularí ular ían la pro ducci ón de XE T, la c ual fa cilitarí cilitar ía la entrad a en la pared de exp ansi nas, pr oteí oteí nas q ue actú act úa n co n pH baj o, de bilita nd o los pue ntes de hidró hidr ó gen o en tre p olisacá olisacárid os efecto de la Giberelina en la s íntesis de enzima α-amilasa y de su ARNm Pared primaria Membrana plasmática Fibras de celulosa Células de la capa de aleurona: aleurona: giberelina (GA) es reconocida por un receptor espe cí cí fico de membr ana, que activa la proteí proteí na G. Ésta activ a dos rutas de ac ció ci ó n: una dependiente de Ca+2, con intervenció intervenci ó n de calmodulina, y otra independiente. En ésta ú ltima, un mensajero intermedio anula el represor del gen MYB, que codifica un factor de transc ripció ripci ó n, el cual a su vez activa el gen que codifica la α -amilasa. Este enzima s e sintetiza en el retí culo endoplasmá retí endoplasmático rugoso, y el complejo de Golgi elabora las vesíí cula s que segregan al ext erior ves la α -amilasa, para la digestió digesti ó n del almidó almid ón • (A) sí sí ntesis de α -amilas a por cé células de aleurona tras 6 a 8 horas de trata miento con GA3 10–6 M. • (B) ARN M ensaje ro extr aí aí do de cé células de aleurona y traducido “in vitro“ vitro “: presencia cr eciente de A RNm de la α -amilas a, y la aparició aparici ó n de ARNm pr ecedió ecedi ó la liberació liberaci ó n de α -amilasa por las células de aleurona en 12 horas. Otros efectos • Desarrollo del embrión • Estimula la floración de pinos con GA4 y GA7. • En algunas plantas que necesitan fotoperíodo largo o temperaturas bajas para la floración, las GA lo suplen • Las GA controlan la división del cambium y la diferenciación del floema (el xilema se diferencia por AIA) 3 GAs en plá plántulas de Pino silvestre • Aplicació Aplicació n de prohexadiona prohexadiona,, inhibidor de GAs,, detiene el alargamiento del tallo, GAs • …y la formació formació n de tejidos vasculares • Disminuyen [GA1, GA3, GA4] y aumenta su precursor GA9. • Eran necesarias para el alargamiento del tallo y la actividad del cambium Detecció Detecci ón y medició medición • Cromatografí Cromatografía de gases con espectrometríía de masas espectrometr • HPLC con espectrometrí espectrometría de masas • Bioensayos Bioensayos:: – Alargamiento del tallo hipocotilo de lechuga – Alargamiento de vaina de hoja de arroz enano – Digesti Digestió ón de almidó almidón mediante colorimetrí colorimetrí a de azú azúcares reductores 4