Karrikiny

Struktura chemiczna znanych karrikin

Karrikiny – grupa związków organicznych, pochodnych butenolidu, które występują w dymie powstającym podczas spalania materiału roślinnego i pełnią funkcję regulatorów wzrostu i rozwoju roślin[1].

Pierwszą zidentyfikowaną i oczyszczoną karrikiną był butenolid. Związek oznaczono jako karrikina 1, KAR1[2]. Kolejne związki wykazujące aktywność biologiczną oznaczane są jako KAR2, KAR3 i KAR4. Wszystkie karrikiny są pochodnymi butenolidu[1]. Działanie biologiczne polega na stymulacji kiełkowania nasion. Wpływ na to zjawisko został potwierdzony dla wielu gatunków roślin[3].

Wpływ dymu ze spalonych roślin na zdolność kiełkowania nasion został zauważony przez ekologów w latach 90. XX wieku. Obserwowano zjawisko intensywnego kiełkowania nasion po pożarach lasów. Jednak konkretne związki stymulujące odtworzenie ekosystemu po pożarze zostały opisane dopiero w roku 2004[4]. Nazwa grupy związków została utworzona od słowa karrik, które w języku australijskich Aborygenów Nyungar oznacza dym[5][6].

Powstawanie

[edytuj | edytuj kod]

Pochodzenie karrikin nie zostało w pełni wyjaśnione. Ekstrakty biologicznie czynne mogą być wytworzone poprzez podgrzanie, do temperatury 180 °C przez 30 minut, roztworu aminokwasów lub białek oraz węglowodanów. Wskazuje to na możliwość powstawania karrikin podczas pożarów z węglowodanów i aminokwasów[7]. Możliwe, że do powstania potrzebne jest jedynie spalenie celulozy[3].

Działanie

[edytuj | edytuj kod]

Wykazano stymulowanie kiełkowania u ponad 1200 gatunków roślin z 80 rodzajów przez dym pochodzący z pożarów. Są wśród nich gatunki z różnych stref klimatycznych i różnych ekosystemów, należące do nagozalążkowych i okrytozalążkowych[8]. Na dym reagują nasiona w strefie objętej pożarem oraz znajdujące się w pobliżu. Wrażliwość na dym wykazują także niektóre gatunki roślin uprawnych[9]. Mechanizm działania karrikin nie został wyjaśniony[10]. Możliwe, że KAR1 wpływa na receptor odpowiedzialny za reakcje na wiele bodźców środowiskowych. Inną możliwością jest istnienie specyficznego receptora odpowiedzialnego za odebranie informacji o pożarze[9][11].

 Zobacz też: Pirofit.

Przypisy

[edytuj | edytuj kod]
  1. ↑ a b Chiwocha, Sheila DS; 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.. Karrikins: A new family of plant growth regulators in smoke. „Plant Science”. 177 (4). s. 252–256. DOI: 10.1016/j.plantsci.2009.06.007. 
  2. ↑ GR. Flematti, ED. Goddard-Borger, DJ. Merritt, EL. Ghisalberti i inni. Preparation of 2H-furo[2,3-c]pyran-2-one derivatives and evaluation of their germination-promoting activity.. „J Agric Food Chem”. 55 (6), s. 2189-94, Mar 2007. DOI: 10.1021/jf0633241. PMID: 17316021. 
  3. ↑ a b GR. Flematti, EL. Ghisalberti, KW. Dixon, RD. Trengove. A compound from smoke that promotes seed germination.. „Science”. 305 (5686), s. 977, Aug 2004. DOI: 10.1126/science.1099944. PMID: 15247439. 
  4. ↑ Bethany Halford. Smoke signals. „Chemical & Engineering News”. 88 (15), s. 37-38, 2010. DOI: 10.1021/cen-v088n015.p037. 
  5. ↑ Dixon KW, Merritt DJ, Flematti GR, Ghisalberti EL. Karrikinolide: a phytoreactive compound derived from smoke with applications in horticulture, ecological restoration, and agriculture. „Acta Horticulturae”. 813, s. 155-170, 2009. 
  6. ↑ DC. Nelson, JA. Riseborough, GR. Flematti, J. Stevens i inni. Karrikins discovered in smoke trigger Arabidopsis seed germination by a mechanism requiring gibberellic acid synthesis and light.. „Plant Physiol”. 149 (2), s. 863-73, Feb 2009. DOI: 10.1104/pp.108.131516. PMID: 19074625. 
  7. ↑ ME. Light, BV. Burger, J. van Staden. Formation of a seed germination promoter from carbohydrates and amino acids.. „J Agric Food Chem”. 53 (15), s. 5936-42, Jul 2005. DOI: 10.1021/jf050710u. PMID: 16028977. 
  8. ↑ Janas KM, Dzięgielewski M, Szafrańska K, Posmyk M. karrikiny – nowe regulatory kiełkowania nasion i wzrostu roślin. „Kosmos”. 3-4 (288-289) (59), s. 581-587, 2010. 
  9. ↑ a b V. Soós, E. Sebestyén, A. Juhász, ME. Light i inni. Transcriptome analysis of germinating maize kernels exposed to smoke-water and the active compound KAR1.. „BMC Plant Biol”. 10, s. 236, 2010. DOI: 10.1186/1471-2229-10-236. PMID: 21044315. 
  10. ↑ GR. Flematti, A. Scaffidi, ED. Goddard-Borger, CH. Heath i inni. Structure-activity relationship of karrikin germination stimulants.. „J Agric Food Chem”. 58 (15), s. 8612-7, Aug 2010. DOI: 10.1021/jf101690a. PMID: 20617827. 
  11. ↑ MT. Waters, DC. Nelson, A. Scaffidi, GR. Flematti i inni. Specialisation within the DWARF14 protein family confers distinct responses to karrikins and strigolactones in Arabidopsis.. „Development”. 139 (7), s. 1285-95, Apr 2012. DOI: 10.1242/dev.074567. PMID: 22357928.