Karrikiny

Struktura chemiczna znanych karrikin

Karrikiny – grupa związków organicznych, pochodnych butenolidu(inne języki), które występują w dymie powstającym podczas spalania materiału roślinnego i pełnią funkcję regulatorów wzrostu i rozwoju roślin.

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

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 2004 roku. Nazwa grupy związków została utworzona od słowa karrik, które w języku australijskich Aborygenów Nyungar oznacza dym.

Powstawanie

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. Możliwe, że do powstania potrzebne jest jedynie spalenie celulozy.

Działanie

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. Na dym reagują nasiona w strefie objętej pożarem oraz znajdujące się w pobliżu. Wrażliwość na dym wykazują także niektóre gatunki roślin uprawnych. Mechanizm działania karrikin nie został wyjaśniony. 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.

 Zobacz też: Pirofit.

Przypisy

  1. 1 2 Sheila D.S. Chiwocha i inni, 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 (ang.).
  2. ↑ Gavin R. Flematti i inni, Preparation of 2H-Furo[2,3-c]pyran-2-one Derivatives and Evaluation of Their Germination-Promoting Activity, „Journal of Agricultural and Food Chemistry”, 55 (6), 2007, s. 2189–2194, DOI: 10.1021/jf0633241, PMID: 17316021 (ang.).
  3. 1 2 Gavin R. Flematti, Emilio L. Ghisalberti, Kingsley W. Dixon, Robert D. Trengove, A Compound from Smoke That Promotes Seed Germination, „Science”, 305 (5686), 2004, s. 977, DOI: 10.1126/science.1099944, PMID: 15247439 (ang.).
  4. ↑ Bethany Halford, Smoke signals, „Chemical & Engineering News”, 88 (15), 2010, s. 37–38, DOI: 10.1021/cen-v088n015.p037 (ang.).
  5. ↑ K.W. Dixon, D.J. Merritt, G.R. Flematti, E.L. Ghisalberti, Karrikinolide: a phytoreactive compound derived from smoke with applications in horticulture, ecological restoration, and agriculture, „Acta Horticulturae”, 813, 2009, s. 155–170, DOI: 10.17660/ActaHortic.2009.813.20 (ang.).
  6. ↑ David C. Nelson i inni, Karrikins Discovered in Smoke Trigger Arabidopsis Seed Germination by a Mechanism Requiring Gibberellic Acid Synthesis and Light, „Plant Physiology”, 149 (2), 2009, s. 863–873, DOI: 10.1104/pp.108.131516, PMID: 19074625, PMCID: PMC2633839 (ang.).
  7. ↑ Marnie E. Light, Barend V. Burger, Johannes van Staden, Formation of a Seed Germination Promoter from Carbohydrates and Amino Acids, „Journal of Agricultural and Food Chemistry”, 53 (15), 2005, s. 5936–5942, DOI: 10.1021/jf050710u, PMID: 16028977 (ang.).
  8. ↑ Krystyna Maria Janas, Marek Dzięgielewski, Katarzyna Szafrańska, Małgorzata Posmyk, Karrikiny – nowe regulatory kiełkowania nasion i wzrostu roślin, „Kosmos”, 59 (3–4), 2010, s. 581–587 [zarchiwizowane z adresu 2024-07-13].
  9. 1 2 Vilmos Soós i inni, Transcriptome analysis of germinating maize kernels exposed to smoke-water and the active compound KAR1, „BMC Plant Biology”, 10, 2010, art. nr 236, DOI: 10.1186/1471-2229-10-236, PMID: 21044315, PMCID: PMC3095319 (ang.).
  10. ↑ Gavin R. Flematti i inni, Structure–Activity Relationship of Karrikin Germination Stimulants, „Journal of Agricultural and Food Chemistry”, 58 (15), 2010, s. 8612–8617, DOI: 10.1021/jf101690a, PMID: 20617827 (ang.).
  11. ↑ Mark T. Waters i inni, Specialisation within the DWARF14 protein family confers distinct responses to karrikins and strigolactones in Arabidopsis, „Development”, 139 (7), 2012, s. 1285–1295, DOI: 10.1242/dev.074567, PMID: 22357928 (ang.).