<!--<!--<!--[if !mso]> <object classid="clsid:38481807-CA0E-42D2-BF39-B33AF135CC4D" id=ieooui> </object> <style> st1\:*{behavior:url(#ieooui) } </style> <![endif]--><!--[if gte mso 10]> <style> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} </style> <![endif]-->

الهرمونات و دورها في نمو و تزهير و إثمار النباتات

بقلم الدكتور عاطف محمد إبراهيم

كلية الزراعة – جامعة الإسكندرية

3 – الجبريلينات

ما هي الجبريلينات:

بخلاف الهرمونات الأخرى, فإن اكتشاف الجبريلينات ""Gibberellins غير مرتبط تماماً باكتشاف الأوكسينات, و في حقيقة الأمر أن التاريخ المبكر لأبحاث الجبريلينات منفصل تماماً عن أبحاث الأوكسينات, ففي عام 1962 وهو نفس العام الذي أنجز فيه العالم Went أول تجاربه باستخدام مكعبات الآجار, كان العالم الياباني كوروساوا E. Kurosawa يدرس مرضاً أصاب نباتات الأرز يسمى مرض الشتلة الحمقاء "foolish seedling disease" , هذا المرض يدفع النبات على النمو بسرعة و تصير ساقه رفيعة مغزلية الشكل و لونه باهت, ثم لا يلبث أن يميل و يرقد على سطح الأرض, وقد اكتشف كوروساوا أن سبب ذلك هو مادة كيميائية ينتجها فطر Gibberella fujkuroi  الذي يتطفل على بادرات الأرز, و من ثم أطلق على تلك المادة اسم الجبريلين نسبة إلى الفطر الذي ينتجها وتم عزل الجبريلين و أمكن التعرف عليه كيميائياً باليابان خلال ثلاثينيات القرن الماضي, غير أنه ظل و لعدة عقود يلقى القليل من الاهتمام, و في عام 1965 أمكن عزله بنجاح من بذور نبات الفاصوليا بدلاً من الفطر, و منذ ذلك التاريخ, تم عزل الجبريلينات من أنواع نباتية كثيرة. توجد الجبريلينات بكميات متباينة في جميع أجزاء النبات, غير أن أعلى التركيزات تتواجد بالبذور غير المكتملة النمو. تم اكتشاف العديد من صور الجبريلينات و التعرف عليها كيميائياً غير أنها تختلف قليلاً في تركيبها و كذلك في نشاطاتها الحيوية, و لقد انصبت معظم الدراسات على حمض الجبريليك "GA3" و الذي ينتج أيضاً من نفس الفطر. و تنشط الجبريلينات من انقسام الخلية و كذلك استطالتها, كم تؤثر على الأوراق مثل تأثيرها على السيقان.

دور الجبريلينات:

1. الجبريلينات و الطفرات المتقزمة: إن من أفضل النتائج التي تم التحصل عليها هي أن معاملة النباتات المتقزمة (الطفرات القصيرة) بالجبريلينات أدت إلى زيادة ارتفاع سيقان تلك النباتات لدرجة أنه لا يمكن تفريقها عن النباتات الطبيعية. هذه النتيجة أدت لوضع فرضية أن النباتات المتقزمة  - من وجهة النظر الكيموحيوية – فقدت مقدرتها على تخليق الجبريلينات الخاصة بها. وقد بينت نتائج الأبحاث التي أجريت على الهرمونات أن استجابة النباتات المتقزمة, خاصة طفرات الذرة, للنمو السريع لم تظهر عند استخدام الأوكسينات أو أية هرمونات أخرى.
2. الجبريلينات و البذور: تحتاج بذور معظم الأنواع النباتية إلى فترة سكون قبل إنباتها, و في بعض الأنواع النباتية, لا يمكن إنهاء فترة السكون هذه إلا بعد تعريض تلك البذور للبرودة أو الضوء. و في الكثير من الأنواع النباتية, مثل الخس و التبغ يحل الجبريلين محل البرد أو الضوء لإنهاء السكون و تنشيط نمو الجنين و تكشف البادرة, خاصة و أن الجبريلينات تسرع من استطالة الخلية, مما يجعل من الممكن للجذر أن يخترق عوائق النمو مثل أغلفة البذرة أو جدار الثمرة.
3. الجبريلينات و مرحلة الشباب: تختلف مراحل الشباب في بعض النباتات عن مراحل البلوغ, و هذا غالياً ما ينعكس على شكل الأوراق خلال مراحل شبابها و بلوغها, ففي نبات الفاصوليا تكون الأوراق بسيطة خلال مرحلة الشباب, ثم تصير مركبة (ثلاثية) خلال مرحلة البلوغ, كما أنه من بين النباتات المعمرة هناك الكثير من الأنواع كما هي الحال في الكافور Eucalyptus يظهر تبايناً جلياً بين الأوراق الشابة و الأوراق البالغة. و يقد نبات حبل المساكين Hedra helix وهو نبات معمر متسلق, نموذجاً آخراً على مدى الاختلاف بين مرحلة الشباب و مرحلة البلوغ, ففي مقارنة أحد النباتات البالغة النامية و المتسلقة على جدار ما, و مقارنة الأفرع العلوية بالأفرع السفلية, يلاحظ أن شكل الورقة و كذلك سلوك النبات يختلفان, فالأفرع الشابة تتكون عليها الجذور بطريقة أسهل من الأفرع البالغة, كما تزهر الأفرع البالغة في حين لا تزهر الأفرع الشابة. و عند إزالة الميراستيم القمي لفرع بالغ, تنمو البراعم الجانبية و تعطي أفرعاً بالغة جديدة, و عند إضافة الجبريلين إلى برعم من هذه فإنه سوف ينمو إلى فرع جانبي شاب.
4. الجبريلينات و التزهير: بعض النباتات مثل الكرنب و الجزر و غيرها, تعطي أوراقاً متجمعة عند قمة الفرع و ذلك قبل التزهير, و يرجع ذلك إلى أن الأوراق تتكون طبيعياً, إلا أن السلاميات بينها لا تستطيل. في مثل هذه النباتات يمكن تحفيز أو استحثاث التزهير و ذلك بتعريض النباتات لنهار طويل أو للبرد أو لكليهما. عقب التعرض تستطيل الساق و تعرف هذه الظاهرة بالانطلاق "blotting" ثم يزهر النبات. و معاملة مثل هذه النباتات بالجبريلينات يسبب الانطلاق و التزهير دون تعرض النبات للبرد أو النهار الطويل (فترة إضاءة أطول). تحدث الاستطالة عن طريق زيادة الانقسام الخلوي في مواقع معينة و استطالة الخلايا الناتجة من الانقسام. من كل ذلك يمكن القول أنه يمكن استخدام الجبريلين لإنتاج بذور في وقت مبكر في النباتات الثنائية الحول, حيث وجد أن معاملة نباتات الخس بالجبريلين أدت إلى إنتاج بذور بعد فصل نمو واحد فقط.
5. الجبريلينات و تطور اللقاح و الثمار: لوحظ أن الجبريلينات تنشط من إنبات حبوب اللقاح و تزيد من نمو و استطالة الأنبوبة اللقاحية في عدد من النباتات مثل البيتونيا و البسلة و غيرها, كما و تؤدي معاملات الجبريلين إلى إنتاج ثماراً بكرية أو عذرية (لا بذرية), كما في حالة التفاح, الخيار و الباذنجان, و في بعض الفواكه الأخرى مثل البرتقال, كما نجح الجبريلين في تنشيط نمو و تطور الثمار, في حين فشلت الأوكسينات في ذلك. ويبدو أن أهم استخدامات الجبريلين ظهرت في إنتاج أعناب المائدة, ففي الولايات المتحدة الأمريكية, تستخدم كميات كبيرة من الجبريلينات سنوياً لمعاملة شجيرات العنب البناتي الأبيض "Thompson Seedless" , حيث سببت المعاملة زيادة حجم الحبات بدرجة واضحة, كما أعطت عناقيد أكبر حجماً و أكثر تهوية.         

كيف تعمل الجبريلينات ؟

إن أهم الدراسات التي أجريت بخصوص ميكانيكية عمل الجبريلينات تمت في وقت واحد تقريباً في كلٍ من اليابان, أستراليا و الولايات المتحدة الأمريكية, تتبعت هذه الدراسات الأحداث المختلفة التي تتم أثناء إنبات بذور الشعير و النمو المبكر للجنين, أوضحت تلك الدراسات الدور الذي تلعبه الجبريلينات في هذه الأحداث المتتابعة. كما تقدم واحدة من أفضل الأمثلة التي تبين كيفية تداخل الهرمونات في الكيمياء الحيوية و فسيولوجيا الأنسجة المختلفة داخل النبات الكامل, ففي بذور الشعير و بذور حشائش أخرى توجد طبقة متخصصة من خلايا الإندوسبيرم تسمى بطبقة الأليرون تتواجد داخل غلاف البذرة مباشرة, هذه الخلايا غنية بالبروتين.

عندما تبدأ البذور في الإنبات – تبدأ بامتصاص الماء – يقوم الجنين بإفراز الجبريلينات, و كاستجابة  لتلك الهرمونات, تبدأ طبقة خلايا الأليرون في تخليق الإنزيمات المحللة (إنزيمات التحلل المائي), و التي من أكثرها إنزيم ألفا – أميليز "alpha – amylase", و هو المسئول عن تحويل النشا إلى سكر. و تقوم الإنزيمات بهضم احتياطي الغذاء المخزن للإندوسبيرم النشوي, و تنطلق هذه المواد في صورة سكريات و أحماض أمينيه و هذه  تمتص و تنتقل إلى مناطق النمو في الجنين, بهذه الكيفية تقوم خلايا الجنين بدفع المواد التي تحتاجها للنمو في اللحظة التي تتطلبها.

و يعتقد بعض الباحثين أن الجبريلينات تنشط بعض الجينات مسببة إنتاج جزيئات خاصة من الحمض النووي الرسول "mRNA" الذي يقوم بدوره بتوجيه تخليق الإنزيمات. حقيقة أن الجبريلينات لم يثبت فعلها المباشر على الجينات, على الرغم من ثبوت أن تخليق كلٍ من "RNA" و البروتين و هما ضروريان لظهور الإنزيمات. و مهما كانت تفاصيل آلية فعل الجبريلين في خلايا الأليرون, فإنه من الواضح أن خلايا طبقة الأليرون تكون نسيجاً عالي التخصص, يستجيب للأوامر الموجهة بواسطة الجبريلينات الخاصة بنمو الجنين.     

المراجع:

1 - عاطف محمد إبراهيم – 1998 – أساسيات إنتاج أشجار الفاكهة, زراعتها, رعايتها و إنتاجها. منشأة المعارف – الإسكندرية – مصر.

2 - عاطف محمد إبراهيم – 2003 – دور الكيمياء في نمو, تزهير و إثمار النباتات (3) الجبريلينات – مجلة الجمعية الكيميائية الكويتية. 51: 34 – 36.

3 – Leopold, A. C. and P. E. Kriedemann. 1975. Plant growth and development. McGraw Hill Book Company, New York.

4 – Jones, R. L. 1973. Gibberellins: The physiological role. Annu. Rev. Plant Physiol., 24: 571 – 598.