Acido gibberellico GA3

ACIDO GIBBERELLICO

L’acido gibberellico è un importante ormone vegetale appartenente al gruppo delle gibberelline. Sono state identificate almeno 136 GA naturali (MacMillan 2002) aventi una struttura chimica simile, ma solo poche hanno dimostrato avere un’attività biologica intrinseca. Molte di queste infatti sono dei precursori metabolici delle GA bioattive o i loro prodotti di degradazione.

STORIA

La scoperta delle gibberelline avvenne casualmente, come per molte altre scoperte scientifiche, durante lo studio di una malattia del riso da parte di ricercatori Giapponesi. Questa malattia faceva crescere eccessivamente in altezza le piante di riso, impedendone la produzione di semi. Successivamente venne fuori che la patologia era dovuta alla secrezione di un fungo che infestava le piante alte, il Gibberella fujikuroi dal quale si isolò un composto chimico che venne chiamato gibberellina. Negli anni ‘30 i Giapponesi riuscirono ad ottenere dei cristalli impuri di una miscela di composti fungini attivi sulla crescita degli organismi vegetali e ad uno di questi venne dato il nome di gibberellina A. Negli anni ’50 due gruppi di ricerca (Inglesi ed Americani) riuscirono a purificare i filtrati di Gibberella ottenendo la struttura di un composto che chiamarono acido gibberellico. Nel frattempo in Giappone si isolarono 3 gibberelline a partire dalla gibberellina A originale che vennero chiamate, in ordine cronologico, gibberellina A1, gibberellina A2 e gibberellina A3 e dimostrarono che la struttura chimica di quest’ultima coincideva esattamente con l’acido gibberellico isolato dagli Americani. Il sistema di numerazione delle gibberelline segue tutto’oggi questa regola cronologica.

STRUTTURA CHIMICA

Ogni gibberellina possiede uno scheletro tetraciclico che può essere ent-gibberellanico, contenente 20 atomi di carbonio, oppure 20-nor-ent-gibberellanico, contenente 19 atomi di carbonio. Il prefisso ent sta per ricordare che lo scheletro è derivato da un enantiometro del Kaurene, un idrocarburo tetraciclico presente in natura.

Le gibberelline formate da 20 atomi di carbonio sono chiamate C20-GA mentre le gibberelline con soli 19 atomi di carbonio, poiché hanno perso il C in posizione 20, si chiamano C19-GA. E’ interessante notare che le GA maggiormente bioattive (GA1, GA3, GA4, GA7) sono state fra le prime ad essere scoperte e sono tutte delle C19-GA. Di queste poi la GA3, maggiormente attiva, è quella che si ottiene più facilmente tramite fermentazione su scala industriale di Gibberella e che, comunemente si reperisce in commercio per usi agronomici, orticultura e altri scopi scientifici. L’attività di questi composti è profondamente influenzata dalla posizione e stereochimica dei gruppi funzionali (R) che possiedono.

Nella foto sono rappresentate le 4 GA più attive, con gruppo funzionale in posizione 13, che nel caso della GA3 è un gruppo OH. La presenza di un doppio legame fra il C-1 e il C-2 (GA7 e GA3) è probabilmente responsabile della maggior attività biologica della GA7 rispetto alla GA4 e della GA3 rispetto alla GA1 perché in questo modo la GA3 e la GA7 non vengono metabolicamente disattivate dalla 2β-idrossilazione.

PRINCIPALI FUNZIONI

Le proprietà delle gibberelline hanno trovato un vasto impiego in diverse applicazioni commerciali e vengono utilizzate per massimizzare la produzione. Fra le più importanti proprietà delle gibberelline troviamo:

• Stimolazione dell’accrescimento del fusto:

Le gibberelline possono promuovere l’allungamento degli internodi delle specie a rosetta o dei mutanti nani di diverse specie di piante agendo sul meristema intercalare presente alla base dell’internodo che produce cellule nuove sopra le cellule meristematiche.

• Transizione fase giovanile-adulta:

A seconda della specie l’acido gibberellico è in grado di regolare la transizione dallo stato giovanile a quello adulto e viceversa, molte conifere in grado di fiorire solo dopo 20 anni sono state indotte ad entrare in fase di fioritura con trattamenti di GA3. Nell’edera invece può arrestare la fioritura nella fase matura e provocare la crescita agli apici del germoglio, riconvertendoli in foglie a forma giovanile.

• Formazione dei fiori e determinazione del sesso:

Per molte piante l’acido gibberellico può sostituire la necessità di giorni lunghi e quindi indurre la fioritura in piante longidiurne, in particolare delle piante a rosetta. L’interazione fra fotoperiodo e GA3nell’induzione alla fioritura è tuttavia un argomento molto complesso.

• Sviluppo del polline e accrescimento tubetto pollinico:

Esperimenti condotti in mutanti carenti in gibberelline hanno dimostrato che il GA3 è in grado di sviluppare i granuli pollinici e di favorire l’accrescimento del tubetto pollinico.

• Stimolazione della fruttificazione e della partenocarpia:

L’applicazione di gibberelline può provocare la fruttificazione (aumento delle dimensioni del frutto a seguito dell’impollinazione) a l’accrescimento di alcuni frutti e in alcune specie, anche senza l’impollinazione portando a frutti partenocarpici, ovvero senza semi. Inoltre l’acido gibberellico viene utilizzato in agricoltura per evitare il portamento biennale secondo il quale in alcuni cultivar da frutta la produzione massiccia di un anno inibisce la produzione dell’anno successivo, o ancora per prevenire le divisioni cellulari anomale degli starati epidermici che imbruttiscono il frutto; per prevenire l’invecchiamento della buccia degli agrumi ecc…

• Inibitori di gibberelline:

In agricoltura vengono molto utilizzati inibitori di GAs come il Cyclocel che consentono di ottenere piante con internodi più corti che oltre a farsi meno ombra fra loro, e ridurre la tendenza all’allettamento, il ripiegamento del fusto verso terra dovuto al troppo peso dell’acqua raccolta dalle spighe mature.

• Interruzione della dormienza e sviluppo dei semi:

L’acido gibberellico gioca un ruolo fondamentale nel favorire la germinazione di tutte quelle specie di semi che, per un motivo o per un altro, hanno da lunghi tempi di germinazione. Si è dimostrato che trattamenti con GA3 possono indurre la germinazione nei semi che necessitano di vernalizzazione, di affumicatura, estivazione, esposizione alla luce rossa ecc… e possono accelerare e promuovere la germinazione in specie con tempi molto lunghi come le nepenthes. Il meccanismo d’azione dell’acido gibberellico è molto complesso e coinvolge numerosi secondi messaggeri e recettori ancora sconosciuti, è molto probabile che alcuni di essi si trovino all’esterno della parete cellulare. Qui sotto riporto una sintesi dei meccanismi che permettono la germinazione dei semi.

Le GA agiscono principalmente sull’embrione e sul’aleurone, una sostanza di riserva formata principalmente da proteine che compone l’endosperma. Nell’embrione il GA induce la divisione e l’allungamento cellulare, si è dimostrato che le gibberelline non hanno effetto sui parametri osmotici ma piuttosto provocano un aumento sia nell’estensibilità meccanica delle pareti cellulari, sia nel rilassamento da tensione di pareti cellulari vive, la GA quindi diminuisce la forza minima indispensabile a causare l’estensione della parete: ne abbassa la soglia di cedevolezza. La cellula così allungata viene indotta a dividersi sempre grazie alla GA, questa infatti induce l’espressione dei geni di numerose proteine CDK, chinasi ciclina-dipendenti, che regolano la transizione dalla fase G1 ad S e da G2 a M favorendo in questo modo la divisione cellulare. Nell’aleurone invece la GA induce l’espressione dei geni dell’ α-amilasi aumentando a quantità di mRNA traducibile di α-amilasi e quindi la sua sintesi. La α-amilasi è un enzima idrolitico in grado di digerire l’endosperma, in questo modo le riserve del seme vengono mobilitate e rese disponibili per l’embrione in accrescimento mentre l’endosperma, che forma una barriera meccanica all’emergenza della radichetta, viene progressivamente meno.

• Curiosità:

Le banane, che ogni giorno mangiamo, sono cultivar selezionati di specie senza semi indotte alla fruttificazione con trattamenti di GA3 per aumentarne le dimensioni. I puntini che si notano all’interno non sono altro che il residuo dell’aborto prematuro dei semi in formazione. Le banane selvatiche risulterebbero immangiabili a causa della presenza dei moltissimi semi presenti al suo interno. La varietà senza semi di uva Thompson produce piccoli frutti senza semi che vengono stimolati ad ingrandirsi con trattamenti di GA3, questo inoltre favorisce anche un allungamento dei piccioli che rende il grappolo meno compatto e quindi meno a rischio di attacchi fungini in genere. Ogni anno in California vengono utilizzate oltre 8 tonnellate di GA3 dall’industria dell’uva.

TIPOLOGIE DI GA3 PRESENTI IN COMMERCIO

Chiarito il ruolo della GA passiamo ora a vedere i prodotti che più facilmente si trovano in commercio e i loro metodi di applicazione. Il GA3 si può trovare in diverse forme: liquido, in polvere o in compresse idrosolubili.

L’acido gibberellico in polvere o compresse può essere tranquillamente conservato a temperature inferiori ai 40°C al riparo dalla luce per lunghi periodi di tempo senza che ciò influisca negativamente sulla sua efficacia, test effettuati dopo 4-5 anni ne confermano la sua attività.

• Le compresse idrosolubili vanno sciolte direttamente in acqua osmotica o distillata con cui si andrà a trattare poi il seme.
• Il GA3 puro, in polvere o compresse, va invece sciolto con alcol isopropilico, facilmente reperibile in farmacia per pochi euro, o con metanolo al 99% (alcol metilico). Prelevata la dose di acido necessaria al trattamento si aggiunge alcol quanto basta per sciogliere del tutto il GA3 in soluzione. Si incomincia mescolando qualche cucchiaino di alcol, si aspetta qualche minuto per vedere se si deposita sul fondo del GA3 non disciolto e si continua finche tutto l’acido non va in soluzione. E’ importante non eccedere con l’alcol perché a queste dosi è innocuo, ma a dosi più elevate potrebbe danneggiare i semi da trattare. A questo punto si può diluire in acqua osmotica o distillata secondo le dosi necessarie. Questa soluzione deve essere usata entro una settimana al massimo. E’ sempre consigliabile preparare al momento la soluzione con la quantità esatta di acido per il trattamento, tuttavia se vi avanza della soluzione potete metterla nei contenitori per cubi di ghiaccio e congelarla. Successivamente potrete scongelarne un cubetto alla volta, ricordatevi di cartellinare il contenitore del ghiaccio per evitare che qualcuno possa bersi una limonata al GA3.

La stessa cosa si può fare sciogliendo il GA3 in ammoniaca senza che ciò influisca sulle sue proprietà, il metodo più usato resta tuttavia quello dell’alcol isopropilico. C’è chi usa il bicarbonato di sodio… veniva usato un tempo ma è sconsigliabile perché sembra che possa inattivare il GA3.

• I prodotti a base di GA in soluzione alcolica invece perdono la loro efficacia più rapidamente, anni comunque, e devono essere conservati in frigorifero. Solitamente questi tipi di prodotti hanno il vantaggio di essere immediatamente pronti per essere somministrati e sono muniti di contagocce per regolarne le dosi.

Controllate sempre il prezzo per grammo di principio attivo prima di acquistare un prodotto, a volte prodotti diluiti ma fabbricati da grandi aziende risultano essere più convenienti rispetto al prodotto puro.

STEP 1

Prima di effettuare il trattamento vero e proprio è bene scarificare leggermente il tegumento esterno del seme con carta vetrata nei semi che non presentano un tegumento troppo fragile o sottile come le drosere pigmee o tuberose.

STEP 2

Preparare la soluzione seguendo le dosi riportate nella tabella sotto e le istruzioni per la diluizione a seconda del tipo di prodotto che state utilizzando:

• GA3 in fialette:

preparare direttamente la soluzione in acqua distillata o osmotica

• Pasticche effervescenti:

sciogliere direttamente in acqua distillata o osmotica

• GA3 puro in polvere o compresse:

sciogliere prima con alcol (vedi sopra) e solo dopo in acqua distillata o osmotica

STEP 3

Il trattamento dei semi si esegue immergendo i semi nella soluzione di acqua e GA3 per 24-48 ore a seconda dello spessore del tegumento del seme, durante questo lasso di tempo sarebbe opportuno mescolare di tanto in tanto la soluzione per favorire un allontanamento dai pressi del seme degli inibitori come l’ABA, rilasciati dal seme stesso. Per i semi piccoli è consigliabile avvolgerli in carta da cucina e inserire il tutto in una bustina di plastica con zip look 5x10cm per minimizzare la quantità di prodotto sprecato. Per semi più grandi si può utilizzare una tazzina o un bicchierino di caffe. I semi vanno lascati in ammollo a temperatura ambiente. Il GA3 favorisce la germinazione di tutte le specie di semi ma è bene non eccedere con le specie che non necessitano di questo trattamento poiché altrimenti la piantina neo formata risulterebbe eziolata e poco vigorosa …meglio lasciar fare a madre natura.

STEP 4

Estrarre i semi e porli in condizioni di germinazione: adagiare i semi sul mix a seconda della specie e riporre in luogo illuminato con temperature comprese fra i 21-28°C.

DOSI

Per molte piante un trattamento con una concentrazione troppo scarsa di principio attivo può essere ininfluente, mentre un trattamento eccessivo può portare alla morte del seme o a piante che nasceranno estremamente eziolate e non in salute. Le dosi riportate qui sotto sono le dosi più usate dai coltivatori di piante carnivore in questo tipo di trattamento poiché non si conoscono studi scientifici specifici a riguardo.

• Iniziamo con le più coriacee: Byblis, Drosophyllum e roridula sembrano rispondere bene con una soluzione di 750-1000 ppm di principio attivo.

• Per le altre piante con semi leggermente meno coriacei che necessitano di stratificazione come sarracenie e darlingtonia, genlisea ed heliamphora si possono usare concentrazioni che vanno di 250-500 ppm di principio attivo.

• Per drosere tuberose, pigmee, pinguicule e nepenthes sono sufficienti 100-250ppm

• Per accelerare la germinazione di piante che non necessitano di trattamenti con GA3 è buona norma non esagerare, 10-50ppm sono più che sufficienti ed il trattamento in questo caso non deve durare 24 ore ma soltanto 3-4 ore.

Un consiglio personale, se disponete di parecchi semi, è quello di fare delle diluizioni seriali 1:2 ovvero:

• Si preparano 7 provette e una soluzione a 1000 ppm di principio attivo con cui si va a riempire la provetta 1.
• Si preleva metà del contenuto della provetta 1, si versa all’interno della provetta 2 e si riempie il resto della provetta con acqua distillata, agitandola.
• La provetta 1 non và rabboccata.
• Ora la pipetta 2 contiene una soluzione a 500 ppm.
• Si preleva metà del contenuto della provetta 2, si versa nella provetta 3 e si rabbocca la provetta 3 con acqua distillata agitandola.
• La provetta 2 non và rabboccata.
• La provetta 3 conterrà 250ppm.
• Si preleva metà del contenuto della provetta, si versa nella provetta 4...
• Fino ad ottenere l’ultima provetta (7) con 15,625 ppm.

Così facendo si ha modo di sperimentare quale soluzione funziona meglio per ciascuna varietà di semi, senza impazzire preparando mille soluzioni diverse, e immergendo parecchi semi per provetta si potrà determinare quale concentrazione è la più idonea. Già con una decina di semi per provetta ci si può fare un idea e annotarsi che concentrazione usare in futuro per quella determinata specie.

Non bisogna accontentarsi però della sola germinazione del seme, bisogna verificare che la plantula neo formata non risulti eccessivamente eziolata a causa di un trattamento eccessivo. Annotate quindi sui vasetti la quantità di acido usata così da poter riconoscere la concentrazione usata per le piante che appaiono più sane.

Un altro consiglio, a meno che non disponiate di bilancino elettronico di precisione, è quello ahimè di spargere uniformemente la polvere di GA3 su una superficie liscia e dividerlo con una tessera fino a prelevarne il quantitativo desiderato.

• NOTA: L’acido gibberellico è un prodotto naturale, tuttavia si consiglia l’uso di guanti in lattice e di evitare il contatto con gli occhi perché irritante

Questa tabella può essere utile per calcolare a partire da 1 grammo di principio attivo PURO la quantità di acqua da utilizzare a seconda delle ppm.

Sonia80pi

Segue una lista dei prodotti più reperibili in commercio in alternativa al GA3 puro, con relative tabelle per la diluizione. Ovviamente se decidete di fare la diluizione seriale, di queste belle tabelle non ve ne fate nulla, vi basta sapere come fare la soluzione madre a 1000 ppm.

Gibberellina Cifo

Astuccio da 50g contenenti 10 compresse da 5g.

GA3 al 18%

Sciogliere direttamente in acqua distillata o da osmosi.

Tabella per gibberellina Cifo 18%

Gibresol Cifo

Flacone da 250ml o da 1 litro

GA3 al 47,8g/l

Prodotto liquido fornito con apposito dosatore graduato.

Tabella per Gibresol Cifo 47,8g/l

Gibgro 20% e Fitogib Agrimix

Entrambi astucci contenenti compresse effervescenti idrosolubili da 5g l’una.

Ogni compressa contiene 1g di principio attivo puro.

Tabella per Gibgro 20% e Fitogib

• Se trovate in commercio altri prodotti e siete insicuri sulle dosi aprite una discussione sul forum http://www.cpitalia.net/furum prima di incominciare il trattamento.

Voci correlate

• Stratificazione
• Scarificazione manuale
• Semi
• Dormienza dei semi

Autore: capensos

Img: www.cifo.it - Sonia80pi

Impag: Sonia80pi