جیبرلین: هورمون محرک رشد ساقه، جوانه‌زنی بذر و گلدهی

جیبرلین: راز رشد شگفت‌انگیز گیاهان

کشف اتفاقی یک هورمون پرکاربرد

داستان کشف جیبرلین به بیماری «حالت دیوانه‌ی برنج» در ژاپن برمی‌گردد. کشاورزان متوجه شدند برخی از گیاهان برنج به طور غیرعادی و بسیار بلند قد رشد می‌کنند، طوری که ساقه‌های ضعیف آن‌ها نمی‌توانستند وزن خود را تحمل کنند و روی زمین می‌افتادند. دانشمندان پس از تحقیق دریافتند که این بیماری توسط قارچی به نام جیبرلا فوجیکوروی ایجاد می‌شود. این قارچ ماده‌ای را ترشح می‌کرد که عامل این رشد عجیب و غریب بود. این ماده بعدها جیبرلین نام گرفت. امروزه می‌دانیم که جیبرلین‌ها یک خانواده بزرگ از هورمون‌های گیاهی هستند و نه فقط یک ماده. برای مثال، رایج‌ترین و شناخته‌شده‌ترین آن‌ها $GA_3$ یا جیبرلین اسید ۳ است.

جیبرلین چگونه رشد ساقه را تحریک می‌کند؟

تصور کنید یک گیاه مانند یک ساختمان در حال ساخت است. سلول‌ها آجرهای این ساختمان هستند. برای بلندتر شدن ساختمان، هم باید آجرهای جدید ساخته شوند (تقسیم سلولی) و هم آجرهای موجود بزرگ‌تر شوند (رشد و طویل‌شدن سلولی). جیبرلین دقیقاً هر دو این کارها را انجام می‌دهد.

یک مثال ساده، مقایسه‌ی گیاهان پاکوتاه و پابلند است. بسیاری از گیاهان پاکوتاه، به دلیل یک جهش ژنتیکی، قادر به تولید جیبرلین کافی نیستند. اگر ما به این گیاهان پاکوتاه، جیبرلین بدهیم، آن‌ها به سرعت رشد کرده و به گیاهان پابلند تبدیل می‌شوند. این یک آزمایش کلاسیک در زیست‌شناسی است که اهمیت جیبرلین را به وضوح نشان می‌دهد.

بیدار کردن بذرهای خفته با جیبرلین

بسیاری از بذرها حتی در شرایط مناسب (دما، رطوبت و اکسیژن) نیز جوانه نمی‌زنند. به این حالت «خواب بذر²» می‌گویند. خواب بذر یک مکانیسم بقا است که از جوانه‌زنی بذر در فصل نامناسب جلوگیری می‌کند. جیبرلین مانند یک زنگ بیدارباش قدرتمند برای این بذرهای خفته عمل می‌کند.

چگونه؟ پوسته‌ی برخی بذرها به قدری سفت است که جنین داخل آن نمی‌تواند بیرون بیاید. جیبرلین با ارسال سیگنال‌های شیمیایی، آنزیم‌هایی را فعال می‌کند که این پوسته‌ی سفت را تجزیه و نرم می‌کنند. به این ترتیب، جوانه می‌تواند به راحتی از بذر خارج شود. برای مثال، در کشاورزی از جیبرلین برای یکنواخت‌کردن و تسریع جوانه‌زنی بذرهای انگور استفاده می‌شود.

نقش جیبرلین در گلدهی و تولید میوه

تولید گل و میوه یک رویداد بسیار مهم و انرژی‌بر در زندگی گیاه است. جیبرلین در تنظیم زمان این رویداد نقش کلیدی دارد. در برخی گیاهان، مانند گندم و جو، جیبرلین برای گلدهی ضروری است. طول روز و دمای سرد (vernalization³) باعث افزایش سطح جیبرلین در گیاه می‌شود و این سیگنال را می‌دهد که «زمان گل دادن فرا رسیده است!».

یک کاربرد جالب دیگر، تولید میوه‌های بی‌دانه⁴ است. در میوه‌هایی مانند انگور، اگر گل‌ها پس از گرده‌افشانی با جیبرلین درمان شوند، میوه تشکیل می‌شود اما دانه‌ای درون آن رشد نمی‌کند. این همان راز تولید انگورهای بی‌دانه‌ی خوشمزه است! همچنین جیبرلین می‌تواند باعث درشت‌تر شدن میوه‌ها شود که برای کشاورزان بسیار مطلوب است.

کاربردهای جیبرلین در کشاورزی و باغداری

با درک عملکرد جیبرلین، انسان توانسته است از آن به عنوان یک ابزار قدرتمند در کشاورزی مدرن استفاده کند. در ادامه به برخی از این کاربردهای عملی اشاره می‌کنیم:

• تولید انگور بی‌دانه و درشت: همانطور که گفته شد، محلول‌پاشی با جیبرلین روی خوشه‌های انگور، هم باعث بی‌دانه شدن و هم درشت‌تر شدن حبه‌ها می‌شود.
• شکستن خواب بذرها و غده‌ها: برای کاشت یکنواخت محصولاتی مانند سیب‌زمینی، سیب‌زمینی‌های بذری را با جیبرلین درمان می‌کنند تا چشمه‌های آن‌ها سریع‌تر و هم‌زمان جوانه بزنند.
• افزایش تولید در نیشکر: جیبرلین رشد ساقه‌ی نیشکر را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد که منجر به تولید شکر بیشتر در هر هکتار می‌شود.
• تنظیم زمان گلدهی: در گلخانه‌ها، از جیبرلین برای وادار کردن گیاهان به گلدهی در خارج از فصل طبیعی خود استفاده می‌شود تا محصولات را برای مناسبت‌های خاص مانند عید نوروز به بازار عرضه کنند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹جیبرلین (Gibberellin): خانواده‌ای از هورمون‌های گیاهی که رشد ساقه، جوانه‌زنی بذر و گلدهی را تنظیم می‌کنند.

²خواب بذر (Seed Dormancy): وضعیتی که در آن یک بذر قابل اجرا قادر به جوانه‌زنی حتی در شرایط محیطی مساعد نیست.

³Vernalization: نیاز برخی گیاهان به یک دوره سرمای طولانی برای القای گلدهی.

⁴میوه بی‌دانه (Parthenocarpic Fruit): میوه‌ای که بدون لقاح و تشکیل دانه به وجود می‌آید.

⁵اکسین (Auxin): هورمون گیاهی که در درجه اول مسئول طویل‌شدن سلول در ساقه و ریشه و پاسخ به نور است.