Karrikin

Cấu trúc hóa học của các karrikin

Karrikins là một nhóm các chất tăng trưởng thực vật được tìm thấy trong khói của khi đốt các nguyên liệu thực vật.^[1][2] Trong nhiều năm, người ta đã quan sát khói từ cháy rừng hoặc những đám cháy lớn giúp kích thích sự nảy mầm của hạt giống.^[3] Năm 2004, chất butenolide được chứng minh là chịu trách nhiệm cho hiệu ứng này.^[4] Sau đó, một số hợp chất liên quan chặt chẽ cũng được phát hiện trong khói, và chúng được gọi chung là karrikin.^[2] Sáu karrikin đã được phát hiện trong khói và được gọi tên là KAR₁, KAR₂, KAR₃, KAR₄, KAR₅ và KAR₆, nhưng từ KAR₁ tới KAR₄ là hoạt động tích cực nhất.^[5] Phần butenolide của hợp chất là vòng lacton 5-thành viên trong khi phần còn lại của hợp chất karrikin là một vòng pyran 6-thành viên.

Nguồn gốc

Karrikins được hình thành bởi việc làm nóng hoặc đốt cháy của carbohydrate bao gồm đường và cellulose.^[6] Khi nguyên liệu thực vật cháy, các carbohydrate này chuyển thành karrikis. Thành tế bào thực vật được làm bằng polysaccharide bao gồm cellulose, nên một cách thuận tiện để chuẩn bị karrikin là đốt giấy hoặc cỏ khô. Phần pyran của karrikin có thể chuyển hóa trực tiếp từ đường pyranose. Không có bằng chứng cho thấy karrikin xuất hiện tự nhiên ở thực vật, nhưng người ta đã được công nhận rằng tồn tại các phân tử giống-karrikin ở cây.^[7]

Từ nguyên

Một trong những từ theo tiếng Noongar được ghi lại đầu tiên cho 'khói' ở khu vực Perth vào những năm 1830, là 'karrik'. Điều này dẫn đến những hợp chất này được đặt tên là karrikin

Đáp ứng với karrikin

Karrikin được tạo ra bởi trong các đợt cháy rừng, đặc biệt ở tro tại vị trí của đám cháy. Mưa xảy ra sau khi cháy có thể thấm karrikin vào đất, nơi những hạt giống ngủ đang nằm. Các karrikin và nước có thể giúp "đánh thức" những hạt giống đang ngủ này, kích thích sự nảy mầm của những hạt giống trong đất. Các cây mọc lên nhanh chóng, ra hoa và tạo ra những hạt giống mới rơi xuống đất. Những hạt giống này có thể tồn tại trong đất trong nhiều thập kỷ, cho đến khi ngọn lửa tiếp theo tạo ra các loại karrikin mới. Thực vật có lối sống này được gọi là fire ephemeral ("chóng tàn cùng lửa"). Chúng phát triển mạnh bởi vì đám cháy loại bỏ thảm thực vật cạnh tranh và cung cấp chất dinh dưỡng và ánh sáng cho cây con đang mọc lên. Thực vật trong nhiều họ phản ứng với khói và karrikin, gợi ý rằng phản ứng này đã phát triển độc lập ở các nhóm thực vật khác nhau.^[5]

Chú thích

1. Flematti, Gavin R.; Dixon, Kingsley W; Smith, Steven M. (ngày 21 tháng 12 năm 2015). “What are karrikins and how were they 'discovered' by plants?”. BMC Biology. 13 (1). doi:10.1186/s12915-015-0219-0. PMC 4687367. PMID 26689715.
2. ^ Chiwocha, Sheila D. S.; Dixon, Kingsley W.; Flematti, Gavin R.; Ghisalberti, Emilio L.; Merritt, David J.; Nelson, David C.; Riseborough, Julie-Anne M.; Smith, Steven M.; Stevens, Jason C. (ngày 1 tháng 10 năm 2009). “Karrikins: A new family of plant growth regulators in smoke”. Plant Science. 177 (4): 252–256. doi:10.1016/j.plantsci.2009.06.007.
3. HALFORD, BETHANY (ngày 12 tháng 4 năm 2010). “SMOKE SIGNALS”. Chemical & Engineering News Archive. 88 (15): 37–38. doi:10.1021/cen-v088n015.p037. ISSN 0009-2347.
4. Flematti GR, Ghisalberti EL, Dixon KW, Trengove RD (2004). “A compound from smoke that promotes seed germination”. Science. 305 (5686): 977. doi:10.1126/science.1099944. PMID 15247439.
5. ^ Nelson, David C.; Flematti, Gavin R.; Ghisalberti, Emilio L.; Dixon, Kingsley W.; Smith, Steven M. (ngày 1 tháng 1 năm 2012). “Regulation of Seed Germination and Seedling Growth by Chemical Signals from Burning Vegetation”. Annual Review of Plant Biology. 63 (1): 107–130. doi:10.1146/annurev-arplant-042811-105545. PMID 22404467.
6. Flematti, Gavin R.; Scaffidi, Adrian; Dixon, Kingsley W.; Smith, Steven M.; Ghisalberti, Emilio L. (ngày 23 tháng 2 năm 2011). “Production of the Seed Germination Stimulant Karrikinolide from Combustion of Simple Carbohydrates”. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 59 (4): 1195–1198. doi:10.1021/jf1041728. ISSN 0021-8561. PMID 21280622.
7. Gutjahr C và đồng nghiệp (2015). “Rice perception of symbiotic arbuscular mycorrhizal fungi requires the karrikin receptor complex”. Science. 350 (6267): 1521–4. Bibcode:2015Sci...350.1521G. doi:10.1126/science.aac9715. PMID 26680197.