Paper สารน วคล โอไทด เมตาบอล ซ ม ประโยชน

ดั ง นั้ น จึ ง เ ป็ น ท่ี ชั ด เจ น ว่ า อ อ ก ซิ น มี ผ ล ต่ อ ร ะ ดั บ เอ น ไซ ม์ โ ด ย ผ่ า น ท า ง ก า ร

สงั เคราะห์ RNA นอกจากนนั้ ออกซนิ ยงั มีผลกระทบตอ่ กิจกรรมของเอนไซม์โดยตรง เช่น การกระตุ้น

ใหเ้ อนไซม์เกดิ กจิ กรรมหรอื เปล่ียนรปู มาอยใู่ นรูปทมี่ ีกจิ กรรมได้ แต่ไม่ว่าออกซินจะมผี ลกระทบต่อ

เอนไซม์แบบใดกต็ าม นักวิทยาศาสตร์ไดม้ ุ่งความสนใจไปส่เู อนไซมท์ ีส่ มั พนั ธ์กับกระบวนการขยายตัว

ของเซลล์ เซลล์พืชจะมีผนังเซลล์อยู่ข้างนอกสุด ดงั นั้นการเจริญของเซลล์จะเกิดข้นึ ได้เม่ือคุณสมบัติ

ของผนังเซลล์เปล่ียนไปในทางที่ก่อให้เกิดการขยายตัวของโปรโตพลาสต์จากความจริงดงั กล่าว

การศึกษาทางดา้ นนี้จงึ ม่งุ ไปสู่ผลกระทบของออกซินตอ่ คณุ สมบตั ิของผนงั เซลล์เซลล์พชื ทุกชนิดที่ผา่ น

ขนั้ ตอนของเน้ือเย่ือเจริญมาแล้วจะผ่าน ขนั้ ตอนการ เจริญเติบโต 2 ขนั้ คือการแบ่งเซลล์และการ

ขยายตวั แวคควิ โอขน้ึ ภายในเซลล์ (Vacuolation) ในการศกึ ษาการเจริญเตบิ โตของโคลีออพไทลข์ องข้าว

โอ๊ต พบว่าการแบง่ เซลล์จะหยดุ เมือ่ มคี วามยาว 10 มิลลิเมตร การเจรญิ เตบิ โตท่ีเกิดข้นึ หลังจากนนั้ จะ

เน่อื งมาจากการขยายขนาดของเซลล์ ดงั นั้นในการศึกษาถึงผลกระทบของออกซนิ ตอ่ การเจริญเตบิ โต

ของพชื จงึ เน้นไปท่ผี ลต่อการขยายตัวของเซลล์ ในระหว่างการขยายขนาดของเซลล์เพราะการขยายตัว

P a g e | 116

ของแวคคิวโอ หรอื อาจจะเกดิ ช่องว่างภายในเซลลข์ ้นึ ท่ผี นังเซลล์จะเกดิ การยดื ตวั ชนดิ ท่ไี มส่ ามารถหด

ได้อกี มีการทดลองหลายการทดลองสนับสนนุ วา่ ออกซนิ เพม่ิ การยืดตวั ของผนงั เซลล์ (Plasticity)

ในระหว่างการขยายตวั ของเซลลน์ นั้ ไมเ่ พียงแตผ่ นังเซลล์ยืดตัวเท่านนั้ แตย่ งั มีการเพมิ่ ความ หนาของผนงั เซลล์เพราะมีสารใหม่ ๆไปเกาะด้วย ซงึ่ การเจรญิ ดงั กล่าวน้ีก็เป็นผลจากการกระตุ้นของ ออกซินซึ่งจะเกิดข้นึ เม่ือการยืดตัวของเซลล์หยดุ ลงแลว้ ในการทดลองตอ่ มานักวิทยาศาสตรไ์ ดน้ าเอาโค ลีออพไทลห์ รอื ลาต้นท่ีไมไ่ ดร้ ับแสงไปแช่ลงในสภาพท่มี ี pH ประมาณ 3 ปรากฏวา่ โคลีออพไทล์และลา ตน้ สามารถยืดตวั ได้ และเรยี กปรากฏการณ์นวี้ า่ "Acid Growth Effect" ซ่ึงใหผ้ ลเหมือนกบั การให้ออก ซินแกพ่ ชื การทดลองน้ีไดน้ าไปสู่การศึกษาทแ่ี สดงวา่ ออกซินกระตุ้นการปลดปลอ่ ย H+ หรือโปรตอนจาก เน้ือเย่ือ ทาให้ pH ของผนังเซลล์ตา่ ลง ซ่ึงการปลดปลอ่ ย H+ น้ีต้องใช้พลงั งานจากการหายใจด้วย สมมตุ ิฐานเกยี่ วกับ "Proton-Pump" น้ี คาดว่าเกิดในเยอื่ ห้มุ เซลล์

ในการยอมรบั ปรากฏการณ์ข้างต้นว่าเป็นการทางานของออกซินในการกระตุ้นอัตราการ เจริญเติบโตของพชื ต้องสามารถอธบิ ายเหตุผลว่าออกซินกระตนุ้ การปลดปลอ่ ย H+ ได้อย่างไรหรอื ทาไม การสงั เคราะหโ์ ปรตีนและ RNA จึงจาเป็นต่อการยืดตัวของเซลล์ และการเปลย่ี น pH ทาให้คุณสมบัติ ของผนงั เซลล์เปล่ยี นไปไดอ้ ย่างไร

ออกซินกระตุ้นการปลดปลอ่ ย H+ อยา่ งไรนัน้ ยังไม่ทราบแนช่ ดั ยงั ต้องมีการทดลองอกี มาก เพอ่ื อธบิ าย การเจริญของเซลลต์ ้องการ RNA และโปรตีนในช่วงท่ีเซลล์ยืดตัว เพราะในการยดื ตัวของ เซลล์นนั้ ผนังเซลลไ์ ม่ได้บางลงไป แตย่ งั คงหนาเทา่ เดิมหรือหนาข้นึ ดงั นนั้ จงึ ต้องมกี ารสร้างผนังเซลล์ เพม่ิ ขน้ึ ด้วย ในการสรา้ งผนงั เซลลน์ นั้ ตอ้ งใช้เอนไซม์และ RNA pH ต่ามีผลต่อการเปล่ียนคุณสมบัติ ของผนังเซลลใ์ นแง่ทว่ี า่ แขนทเ่ี กาะกนั ของผนังเซลล์นนั้ อาจจะถกู ทาลายในสภาพท่ี pH ต่า หรืออาจจะ เป็น pH ท่ีเหมาะสมสาหรบั เอนไซม์ ท่ีจะทาใหผ้ นงั เซลลเ์ ปลยี่ นไป

การตอบสนองของพืชตอ่ ออกซิน 1. การตอบสนองในระดบั เซลลอ์ อกซนิ ทาใหเ้ กดิ การขยายตวั ของเซลล์ (Cell enlargement) เชน่

ทาให้เกิดการขยายตัวของใบ ทาให้ผลเจรญิ เติบโต เช่น กรณีของสตรอเบอร่ี ถา้ หากกาจดั แหล่งของ

ออกซิน ซงึ่ คอื ส่วนของเมลด็ ทอี่ ยู่ภายนอกของผล (ผลแหง้ แบบ Achene) จะทาใหเ้ น้อื เย่อื ของผลบรเิ วณ

ทไ่ี มม่ ีเมลด็ รอบนอกไม่เจริญเตบิ โต ออกซินทาให้เกิดการแบง่ เซลล์ไดใ้ นบางกรณี เชน่ กระตุ้นการแบง่

เซลล์ของแคมเบียมและกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางคุณภาพ เช่น กระตนุ้ ให้เกดิ ทอ่ นา้ และท่อ

อาหาร กระตนุ้ ให้เกิดรากจากการปักชาพืช เชน่ การใช้ IBA ในการเร่งรากของก่งิ ชา แล้วยงั กระต้นุ ให้

เกิดแคลลัส (Callus) ในการเพาะเลี้ยงเน้ือเยื่อ แต่การตอบสนองในระดับเซลล์ท่ีเกิดเสมอคือ การ

ขยายตวั ของเซลล์

2. การตอบสนองของอวยั วะหรือพชื ทงั้ ต้น

2.1 เกี่ยวขอ้ งกบั การตอบสนองของพืชต่อแสง (Phototropism) Geotropism ดงั ได้ กลา่ วมาแลว้

2.2 การท่ีตายอดขม่ ไมใ่ หต้ าขา้ งเจรญิ เติบโต (Apical Dominance)

P a g e | 117

2.3 การติดผล เชน่ กรณขี องมะเขอื เทศ ออกซนิ ในรปู ของ 4 CPA จะเร่งใหเ้ กดิ ผล แบบ Pathenocarpic และในเงาะถ้าใช้ NAA 4.5 เปอร์เซ็นต์ จะเร่งการเจริญของเกสรตัวผู้ทาให้ สามารถผสมกับเกสรตวั เมียได้ ในดอกท่ไี ดร้ บั NAA เกสรตัวเมียจะไม่เจริญเพราะได้รบั NAA ท่ีมี ความเขม้ ข้นสูงเกินไป แต่เกสรตัวผู้ยงั เจรญิ ได้ ทาให้การตดิ ผลเกดิ มากข้นึ

2.4 ป้องกนั การรว่ งของผลโดยออกซินจะยบั ยงั้ ไมใ่ ห้เกดิ Abcission layer ข้นึ มา เช่น การใช้ 2,4-D ป้องกันผลส้มไม่ใหร้ ว่ ง หรือ NAA สามารถป้องกนั การรว่ งของผลมะม่วง

2.5 ป้องกันการร่วงของใบ 2.6 ในบางกรณอี อกซนิ สามารถทาให้สดั ส่วนของดอกตวั เมีย และตัวผเู้ ปล่ยี นไปโดย ออกซนิ จะกระตุน้ ใหม้ ีดอกตัวเมียมากขน้ึ จิบเบอเรลลนิ (Gibberellins) การค้นพบกลุ่มของฮอร์โมนพืชทีป่ ัจจบุ ันเรียกว่า จิบเบอเรลลนิ นนั้ เกดิ ประมาณปี 1920 เม่ือ

Kurosawa นักวิทยาศาสตรช์ าวญีป่ ่นุ ศึกษาในต้นข้าวทเ่ี ป็นโรค Bakanae หรอื โรคขา้ วตัวผซู้ ง่ึ เกิดจาก

เชอ้ื รา Gibberella fujikuroi หรือFusariummoniliformeซ่ึงทาใหต้ ้นข้าวมลี ักษณะสงู กว่าต้นข้าวปกติ ทา

ให้ล้มง่ายจากการศกึ ษาพบว่า ถา้ เลยี้ งเชอื้ ราในอาหารเล้ียงเชื้อเหลวแล้วกรองเอาเช้อื ราออกไปเหลือแต่

อาหารเลี้ยงเชอ้ื เม่อื นาไปราดตน้ ขา้ วจะทาให้ตน้ ขา้ วเป็นโรคได้ จึงเป็นทแ่ี นช่ ดั ว่า เช้อื ราชนิดนส้ี ามารถ

สร้างสารบางชนิดขน้ึ ในต้นพืชหรือในอาหารเลี้ยงเชื้อ ซ่ึงกระตุ้นให้ต้นข้าวเกิดการสูงผิดปกติได้ ใน

ปี 1939 ได้มผี ู้ตงั้ ช่อื สารน้ีว่าจิบเบอเรลลิน การค้นพบจิบเบอเรลลนิ เกิดขน้ึ ในชว่ งเดียวกับทพ่ี บออก

ซนิ การศึกษาสว่ นใหญจ่ ึงเน้นไปทางออกซิน สว่ นการศกึ ษาจิบเบอเรลลนิ ในช่วงแรกจะเป็นไปในแงข่ อง

โรคพชื ในการศึกษาขนั้ แรกคอ่ นขา้ งยากเพราะมกั จะมีกรดฟิวซารคิ (Fusaric Acid) ปะปนอยซู่ ่งึ เป็นสาร

ระงบั การเจริญเติบโต ความรเู้ ก่ียวกับโครงสร้างและส่วนประกอบทางเคมีของจิบเบอเรลลนิ นนั้ ได้รบั

การศึกษาในปี 1954 โดยนักเคมีชาวอังกฤษซ่ึงสามารถแยกสารบริสุทธิจ์ ากอาหารเล้ียงเชื้อ

รา Gibberella fujikuroi และเรยี กสารนวี้ ่ากรดจบิ เบอเรลลคิ (Gibberellic Acid)

การให้กรดจิบเบอเรลลิคกับพืชที่สมบูรณ์ทงั้ ต้น จะเรง่ ให้เกิดการยืดตัวเพิม่ ข้นึ ของลาต้นและใบ อยา่ งผิดปกติ การตอบสนองจะปรากฏเด่นชดั เม่ือให้กรดน้ีกบั พืชท่ีเตีย้ แคระโดยพันธุกรรม เพราะจะ กระตุ้นใหพ้ ืชเหลา่ นี้เจรญิ สูงตามปกติ กรดจิบเบอเรลลิคท่ีพบในอาหารเลยี้ งเช้ือรานนั้ มโี ครงสร้างทาง เคมี และกจิ กรรมทางชวี วิทยาเหมอื นกบั กรดจบิ เบอเรลลิคในพชื ปกติทุก ๆ ชนดิ (พืชปกติหมายถงึ พืชที่ ไมเ่ ป็นโรค) มสี ารประกอบประเภทนจี้ านวนมากทีแ่ ยกเป็นสารบริสทุ ธไิ ์ ดจ้ ากพืชชัน้ สูง ในปัจจุบันมจี ิบ เบอเรลลินซึง่ เป็นช่อื เรียกทวั่ ๆ ไปของสารประกอบประเภทน้ี ประมาณไม่นอ้ ยกว่า 80 ชนดิ ช่ือเรียก สารประกอบชนิดนี้จะตัง้ ชื่อดงั น้ี คือ Gibberellins A1 (GA1), A2, A3 เป็นต้น โดยที่กรดจิบเบอ เรลลิค คอื GA3

GA ทกุ ชนิดจะมีโครงสร้างพื้นฐานของโมเลกุลเป็น Gibberellane Carbon Skeleton ซึ่งจะ เหมอื นกบั กรดจิบเบอเรลลคิ จะแตกต่างกนั ตรงจานวนและตาแหน่งของกลมุ่ ท่เี ขา้ แทนทีใ่ นวงแหวนและ ระดบั ของความอ่ิมตวั ของวงแหวน A GA ประกอบดว้ ยคาร์บอนประมาณ 19-20 อะตอม ซึ่งจะรวมกัน

P a g e | 118

เป็ น วงแ หว น 4 หรือ 5 วงและจะต้ องมี กลุ่ มคาร์บอ กซิ ลอย่ างน้อ ย 1 กลุ่ม โดยใช้ช่ื อย่ อ ว่า GA ซ่งึ GA3 เป็นชนิดทพ่ี บมากและได้รบั ความสนใจศกึ ษามากกวา่ ชนดิ อนื่ ๆ GA เป็นฮอร์โมน ทพี่ บในพชื ชนั้ สงู ทกุ ชนดิ นอกจากนนั้ ยงั พบในเฟิร์น สาหรา่ ย และเช้ือราบางชนดิ แตไ่ ม่พบในแบคทเี รีย การสงั เคราะห์จบิ เบอเรลลิน

จิบเบอเรลลินเป็นฮอร์โมนพืชซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีเป็นไดเทอพีนส์ (diterpenes) ซ่ึงเป็น สารประกอบทีเ่ กิดตามธรรมชาตใิ นพชื ในกลุ่มของเทอพนี อยส์ (Terpenoids) การสงั เคราะห์ GA จึงเกิด มาจากวถิ ีการสงั เคราะหส์ ารเทอพีนอยส์ โดยทม่ี ีบางส่วนยงั ไม่เข้าใจเด่นชดั นัก

การสงั เคราะห์ GA สารเรมิ่ ต้นเป็นกรดเมวาโลนิค (Mevalonic Acid) เปล่ียนไปตามวถิ ีจนเกิด เป็นกรดคอรีโนอิค (Kaurenoic Acid) แลว้ จงึ เปลี่ยนไปเป็น GA ซึ่งวิถีในชว่ งท่ีเปล่ียนไปเป็น GA ชนิด ตา่ ง ๆ นีย้ งั ไมท่ ราบแน่ชดั นัก สารชนดิ แรกท่มี ีวงแหวนของ Gibberellane คอื อัลดไี ฮด์ของ GA12

ในปั จจุบันมีสารชะงกั การเจริญเติบโต เช่น CCC หรือ Cycocel AM0-1618 Phosfon-

D และ SADH หรือ Alar ซงึ่ ใชก้ ันมากในการเกษตร สารเหลา่ น้บี างชนิดสามารถระงับ กระบวนการ

สงั เคราะห์จบิ เบอเรลลินได้ เช่น AMO-1618 สามารถระงบั การสงั เคราะห์จบิ เบอเรลลินในอาหารสารอง

(Endosperm) ข อ ง แ ต ง ก ว า ป่ า โ ด ย ร ะ งั บ ใ น ช่ ว ง ก า ร เ ป ล่ี ย น Geranylgeranyl

pyrophosphate ไปเป็น Kaurene ในทานองเดียวกัน CCC สามารถระงับกระบวนการน้ีได้ด้วยจาก

การศึกษาโดยวิธี Diffusion Technique แสดงให้เห็นว่าใบอ่อน ผลอ่อนและต้นอ่อนเป็ นส่วนท่ี

สร้าง GA ของพืช รากพชื อาจจะสามารถสรา้ ง GA ไดบ้ ้าง แต่ GA มีผลต่อการเจรญิ ของรากนอ้ ย

มากและอาจจะระงับการสร้างรากแขนงพวก Adventitious Root ด้วย ในปั จจุบันยงั ไม่มีการ

สงั เคราะห์ GA เนื่องจากกระบวนการสรา้ งซบั ซอ้ นและตอ้ งใชเ้ อนไซมห์ ลายชนดิ GA ท่ีพบในปัจจุบันจึง

เป็นสารธรรมชาตทิ งั้ สนิ้

การสลายตัวของจิบเบอเรลลิน ความรทู้ างดา้ นน้ียังมีไม่มากนัก แต่มีหลักฐานท่ีแสดงให้เห็นว่าจิบเบอเรลลินมีกิจกรรมทาง

สรีรวิทยาอยไู่ ด้เป็นระยะเวลานานในเนอื้ เย่ือพืช ซ่ึงตรงกนั ข้ามกับออกซินทส่ี ลายตัวเร็วในเนอ้ื เย่ือ พืช และในเน้ือเย่อื พืชท่มี จี ิบเบอเรลลนิ อยู่สูงจะไม่แสดงผลเสยี แต่ถ้าเน้ือเยื่อพชื มีปริมาณออกซนิ สูง เกนิ ไป ออกซินจะทาลายเน้ือเยือ่ พืชได้ ซง่ึ อาจจะเกิดมาจากการที่ออกซนิ กระตุ้นใหเ้ กิดการสงั เคราะห์ เอทธิลีนในตน้ พชื อาจจะเป็นด้วยสาเหตุน้ีที่พืชต้องมีกระบวนการสลายออกซนิ เพื่อไม่ใหม้ ีการสะสม ออกซินในตน้ พืชมากเกนิ ไป อย่างไรกต็ ามจิบเบอเรลลินสามารถเปล่ยี นจากชนดิ หนึ่งไปเป็นจบิ เบอ เรลลินอีกชนิดหน่ึงได้ในเนื้อเยอ่ื พืช ย่ิงไปกว่านัน้ ในเนื้อเยื่อพืชยังมีจิบเบอเรลลินในรูปของไกลโค ไซด์ (Glycosides) ซ่งึ อาจจะเป็นวิธีการทาให้จบิ เบอเรลลินไม่สามารถแสดงคุณสมบัตอิ อกมากรดจิบ เบอเรลลิค ซง่ึ อยูใ่ นสภาพสารละลายถูกทาใหส้ ลายตวั ได้โดยใช้ Acid Hydrolysis ทีอ่ ุณหภมู สิ งู และได้ ผลิตภัณฑ์คอื กรดจบิ เบอเรลลนี คิ (Gibberellenic Acid) และกรดจิบเบอเรลริค (Gibberic Acid) การหาปริมาณจิบเบอเรลลนิ

P a g e | 119

1. ใช้วิธโี ครมาโตกราฟ เชน่ GC หรือ Gas Chromatograph และ Paper Chromatograph

2. ใชว้ ธิ ี Bioassay โดยการทีจ่ ิบเบอเรลลินสามารถทาใหพ้ ืชแคระ (ข้าวโพดและ ถวั ่ ) เจรญิ เป็นต้นปกตไิ ด้ หรอื โดยการท่ี จบิ เบอเรลลินสามารถป้องกันการเกิดการเสื่อม สลาย (Senescence) หรอื โดยหาปรมิ าณจิบเบอเรลลินจากการกระตนุ้ ให้เมลด็ ขา้ วบาร์เลยส์ รา้ งเอนไซม์ แอลฟา อะมยั เลส ( a-amylase) ในอาหารสารอง

ความสมั พนั ธข์ องโครงสรา้ งของโมเลกลุ และกิจกรรมของจบิ เบอเรลลิน ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งโครงสรา้ งของโมเลกุล และกจิ กรรมทางสรีรวิทยาของจิบเบอเรลลิน

ยงั มกี ารศกึ ษาน้อยกว่าออกซิน ตามที่กลา่ วแลว้ วา่ ในปัจจุบันมจี ิบเบอเรลลนิ มากกวา่ 80 ชนิด ซง่ึ ได้จาก แหล่งในธรรมชาติ เช่นจาก Gibberella fujikuroi และจากพืชชนั้ สูง โครงสรา้ งของ GA ตา่ งชนิดกันจะ คลา้ ยคลึงกันเพราะจะมโี ครงสร้างพนื้ ฐานเหมือนกันมีลักษณะทีแ่ ตกต่างกันที่จานวนของกลุ่มคาร์บอกซลิ และความอ่ิมตัวของวงแหวน A ในปัจจุบันความรู้เหล่าน้ที าให้ทราบวา่ โมเลกลุ ทจ่ี ะมีคณุ สมบัติของจิบ เบอเรลลนิ ได้นนั้ ต้องมโี ครงสร้างคล้ายคลึงกบั จบิ เบอเรลลนิ ทเี่ กิดในธรรมชาติ ในทางตรงกันข้ามสารได เทอร์พีนอยด์ซึ่งเกิดตามธรรมชาติซ่ึงเรียกว่าสะตีวอี อล (Steviol) ซ่ึงไม่มีโครงสร้างพื้นฐานจิบเบน (Gibbane)แต่มีคุณสมบัตใิ นการกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชอย่างออ่ น ๆ คล้ายคลึงกับจิบเบอ เรลลิน อยา่ งไรกต็ ามอาจจะเป็นเพราะว่าการเปลีย่ นสะตีวอี อล โดยเอนไซม์ของพืชไปสู่รูปทีม่ ีกจิ กรรม มากกว่าที่จะมีกิจกรรมของฮอร์โมนด้วยตัวเอง เป็นท่ีสงั เกตว่า จิบเบอเรลลินท่ีพบในปั จจุบันมี ประสิทธิภาพในการกระตุ้นการเจริญเตบิ โตได้ไม่เท่ากัน และความจรงิ กิจกรรมของจบิ เบอเรลลนิ ซึ่ง ทดสอบกับพืชตา่ งชนดิ กันหรือคนละพนั ธกุ์ ัน สามารถใชแ้ ยกชนดิ ของจบิ เบอเรลลินได้ การเคล่ือนยา้ ยของจบิ เบอเรลลนิ ในต้นพชื

จบิ เบอเรลลนิ สามารถเคล่อื นย้ายหรอื เคล่อื นที่ในพืชได้ทงั้ ทางเบสิพตี ัล และ อะโครพตี ัล และ การเคล่อื นทไ่ี ม่มโี พลารติ ี้ การเคล่อื นยา้ ยเกดิ ขน้ึ ทงั้ ในสว่ นของทอ่ อาหารและท่อน้า แตก่ ารเคลื่อนทข่ี อง จบิ เบอเรลลนิ จากยอดอ่อนลงมาสู่สว่ นลา่ งของลาต้นนนั้ ไมไ่ ด้เกดิ ในท่อนา้ ทอ่ อาหารเพราะส่วนของยอด อ่อนเป็นส่วนทีด่ ึงอาหารและธาตุอาหารให้เคลือ่ นที่ขน้ึ ไปแบบ อะโครพตี ลั ดงั นนั้ จบิ เบอเรลลินจงึ ไม่ได้ เคลอ่ื นที่ทางทอ่ อาหาร และยงั ไมท่ ราบวถิ กี ารเคลือ่ นที่แนช่ ดั กลไกในการทางานของจิบเบอเรลลนิ

การศกึ ษาด้านกลไกในการทางานของจบิ เบอเรลลินเกดิ จากการทีพ่ บว่ามรี ะดบั ของกิจกรรมของ เอนไซม์หลายชนิดมผี ลกระทบจากปริมาณของจิบเบอเรลลิน เอนไซม์ซึง่ มีกจิ กรรมเพิ่มขน้ึ เม่ือไดร้ บั จิบ เบอเรลลนิ คือ เอนไซม์แอลฟา และ เบตา-อะมยั เลส (aและb-amylase) โปรตีเอส (Protease) และไรโบนิวคลีเอส (Ribonuclease)ซ่ึงพบในเมล็ดข้าวบาร์เลย์ซึ่งกาลัง งอก นอกจากนนั้ ในพืชบางชนิดยงั พบว่ากจิ กรรมของไนเตรท รดี กั เตส (Nitrate Reductase) และไรบู โลสฟอสเฟสคารบ์ อกซิเลส (Ribulose Phosphate Carboxylase) มกี ิจกรรมเพม่ิ ขน้ึ ด้วย ในตน้ อ้อยนัน้ พบ ว่าผลขอ งจิ บเบ อเรลลิน จะชะลอการสังเคราะห์ อินเวอร์เทส (Invertase)และเพอรอกซิ เดส (Peroxidase) ความสนใจในกลไกการทางานของจิบเบอเรลลิน

P a g e | 120

การศกึ ษาวา่ จบิ เบอเรลลนิ ควบคุมกิจกรรมของเอนไซมไ์ ดเ้ พราะเป็นผลเนือ่ งมาจากเปล่ยี น แปลงการสงั เคราะหโ์ ปรตีนโดย RNA

การศึกษาตัวอยา่ งของระดบั กิจกรรมของเอนไซมซ์ ่ึงถูกควบคุมโดยจิบเบอเรลลิน ทากันมากใน เอนไซม์ แอลฟา อะมยั เลส ในเมล็ดข้าวบารเ์ ลย์ ในเมล็ดข้าวบาร์เลยท์ ี่แห้งที่ยงั ไม่ดูดซับน้าจะไม่มี เอนไซมแ์ อลฟา อะมัยเลสปรากฏอยู่ เอนไซมน์ ้จี ะปรากฏข้นึ และปลดปล่อยออกมาจากชนั้ ของอะลีโร นของเมล็ด เป็นการตอบสนองตอ่ จิบเบอเรลลนิ ซ่งึ สงั เคราะห์จากตน้ ออ่ นท่ีกาลงั งอก เนื้อเย่ือชนั้ อะลีโรน ซง่ึ แยกจากเมล็ดทไ่ี ม่งอกจะมกี ิจกรรมของแอลฟา อะมยั เลส น้อยมาก แตถ่ า้ นาเนอื้ เยือ่ นี้ไปแชใ่ นจบิ เบอ เรลลินจะทาใหเ้ กิดการเพม่ิ กิจกรรมของแอลฟา อะมยั เลสมากขน้ึ โดยเกดิ ขน้ึ หลงั จากแชไ่ วน้ าน 8 ชวั่ โมง แล้ ว กา รกระตุ้ น ให้ เกิ ดกา รส ร้างแ อ ลฟ า อะ มัยเลส น้ี จ ะช ะงักไป เมื่ อ ใช้ สา รระงับ กา ร สงั เคราะห์ RNA และโปรตนี รวมอยใู่ นสารละลายจิบเบอเรลลิน ซงึ่ จากการทดลองดงั กล่าวแสดงว่าจบิ เบอเรลลินควบคุมกิจกรรมของแอลฟา อะมัยเลส ผ่านทางการสังเคราะห์ RNA สารชะงักการ สังเคราะห์ RNA เช่น แอ คติโนมัยซิน -ดี (Actinomycin-D) จะชะงักกระบวน การกระตุ้นการ สงั เคราะห์ RNA 2-3 ชวั่ โมง หลังจากเติมจิบเบอเรลลิน ในขณะที่สารชะงกั การสงั เคราะห์โปรตีน เช่น ไซ โคลเฮคซิไมด์ (Cycloheximide) จะระงบั การปรากฏของกิจกรรมของแอลฟา อะมยั เลส หลังจาก ช่วง "lag" เริ่มตน้

กลไกในการทางานขนั้ แรกของจิบเบอเรลลนิ นนั้ จะเปลยี่ นระบบเยือ่ หุ้มเซลลแ์ ลว้ จงึ จะไปมผี ลใน การกระตนุ้ การสังเคราะห์ RNA และโปรตีน นนั่ คือในการกระตุ้นระยะสนั้ จะเก่ียวข้องกบั ระบบเย่อื หุ้ม เซลล์ ในระยะยาวจะเกยี่ วข้องกับการสงั เคราะห์ RNA และโปรตนี กลไกท่เี กีย่ วขอ้ งกบั การเปลีย่ นระบบ ของเย่อื ห้มุ คอื เพม่ิ การสงั เคราะห์เยอื่ หมุ้ ทาใหเ้ กดิ เอนโดพลาสมิคเรตตคิ วิ ลัม มากขน้ึ และกระตุ้นการ สรา้ งเวสซิเคิลซงึ่ มเี อนไซมอ์ ยภู่ ายใน นอกจากนนั้ ยงั กระตนุ้ ให้มีการปลดปล่อย แอลฟา อะมยั เลส ผ่าน เย่ือหมุ้ เซลล์ออกมา บทบาทของจิบเบอเรลลนิ ทม่ี ตี ่อพืช

1. กระตุ้นการเจริญเตบิ โตของพืชทงั้ ต้น จิบเบอเรลลินมีคุณสมบัตพิ ิเศษ ซ่ึงสามารถกระตุ้น การเจริญเตบิ โตของพชื ทงั้ ต้นได้โดยทาใหเ้ กดิ การยืดตัวของเซลล์ ซึ่งผลนจี้ ะต่างจากออกซินซึ่งสามารถ กระตุ้นการเจริญเตบิ โตของชิน้ สว่ นของพชื ได้ พชื บางชนดิ อาจจะไม่ตอบสนองต่อจบิ เบอเรลลนิ อาจจะ เป็นเพราะว่าในพืชชนดิ นนั้ มีปรมิ าณจิบเบอเรลลินเพียงพอแล้ว จิบเบอเรลลินสามารถกระตุน้ การยืด ยาวของช่อดอกไม้บางชนดิ และทาให้ผลไม้มรี ปู ร่างยาวออกมา เช่น องุ่น และแอปเปิล กะหลา่ ปลซี ึ่ง เจริญในลักษณะตน้ เตย้ี เป็นพุ่ม (Rosette) มปี ล้องสนั้ มาก เม่อื ให้ GA3 กับตน้ กะหล่าปลีดงั กลา่ วจะทาให้ สูงข้นึ ถงึ 2 เมตรได้ ถวั ่ พมุ่ ท่ไี ดร้ บั GA จะกลายเป็นถวั ่ เล้อื ยได้ พชื ซ่งึ มตี น้ เต้ยี ทางพนั ธุกรรม เช่น ข้าว ขา้ วโพด ถวั ่ แตงกวาและแตงโมสามารถแสดงลักษณะปกติไดเ้ มอื่ ได้รบั GA3 ในขา้ วโพดแคระนั้น พบวา่ ความผดิ ปกตเิ กิดจากยนี ส์ควบคมุ ซึ่งอาจจะเกย่ี วพนั กับวิถีในการสงั เคราะห์จบิ เบอเรลลิน ส่วน ขา้ วโพดปกติหากได้รบั จบิ เบอเรลลินจะไม่สามารถสูงขน้ึ ได้อีก ดงั นนั้ ในกรณีขา้ วโพดการแคระเกดิ จากมี ปริมาณจิบเบอเรลลินในต้นน้อยเกินไป แต่อาการแคระของพืชบางชนิด เชน่ Japanese Morning Glory พบว่ามีจบิ เบอเรลลินมากพอแล้ว แตเ่ มื่อไดร้ บั จิบเบอเรลลนิ เพิ่มกจ็ ะสูงข้นึ ได้ ในกรณีนอ้ี าจจะ เป็นเพราะในตน้ มีปริมาณของสารระงบั การเจริญเติบโตอยสู่ งู

P a g e | 121

2. กระตนุ้ การงอกของเมลด็ ท่ีพกั ตัวและตาทีพ่ กั ตวั ตาของพืชหลายชนดิ ทีเ่ จริญอย่ใู นเขตอบอ่นุ

จะพักตัวในฤดูหนาว เมล็ดของพืชหลายชนิดมีพฤติกรรมเช่นนี้ด้วย ซึ่งการพักตัวจะลดลงจนหมด

ไป เม่ือได้รบั ความเยน็ เพียงพอ การพกั ตวั ของเมลด็ และตา อนั เนือ่ งมาจากต้องการอุณหภูมติ ่า วนั

ยาว และต้องการแสงสแี ดงจะหมดไปเมอื่ ไดร้ บั จบิ เบอเรลลิน

3. การแทงช่อดอกการออกดอกของพืชเก่ยี วข้องกบั ปัจจยั หลายอย่าง เชน่ อายุ และ

สภาพแวดล้อม จบิ เบอเรลลนิ สามารถแทนความตอ้ งการวนั ยาวในพืชบางชนดิ ได้ และยงั สามารถ

ทดแทนความต้องการอุณหภมู ิตา่ (Vernalization) ในพืชพวกกะหลา่ ปลี และแครอท

4.จบิ เบอเรลลนิ สามารถกระตนุ้ การเคลอ่ื นทขี่ องอาหารในเซลล์สะสมอาหาร หลังจากทเ่ี มล็ด

งอกแล้ว เพราะรากและยอดทยี่ งั ออ่ นตัวเริ่มใช้อาหาร เช่น ไขมนั แป้ง และโปรตนี จากเซลล์สะสม

อาหาร จบิ เบอเรลลนิ จะกระตุ้นใหม้ ีการย่อยสลายสารโมเลกุลใหญ่ใหเ้ ป็นโมเลกุลเล็ก เช่น ซูโครสและ

กรดอะมโิ น ซ่งึ เก่ยี วพนั กับการสงั เคราะห์เอนไซม์หลายชนิดดงั กลา่ วข้างต้น

5. กระตุ้นใหเ้ กิดผลแบบ Parthenocarpic ในพชื บางชนดิ เปลี่ยนรูปรา่ งของใบพชื บางชนดิ

เชน่ English Ivy และทาใหพ้ ืชพฒั นาการเพื่อทนความเยน็ ได้

6. พชื ท่ีมดี อกตัวผู้ และตัวเมียแยกกันไม่ว่าจะต้นเดียวกัน หรือแยกต้นก็ตาม จบิ เบอเรลลิน

สามารถเปลีย่ นเพศของดอกได้ จิบเบอเรลลนิ มกั เร่งใหเ้ กิดดอกตวั ผู้ สว่ นออกซนิ เอทธิลีน และไซโตไค

นนิ มกั จะเรง่ ให้เกดิ ดอกตวั เมีย ในแตงกวาดอกล่าง ๆ มกั เป็นดอกตัวผู้ และดอกบนเป็นดอกตัวเมีย

การใหส้ ารอีธฟี อนจะเร่งให้เกิดดอกตวั เมยี ขน้ึ

ไซโตไคนนิ (Cytokinins)

การค้นพบฮอร์โมนในกลุ่มน้ีเริ่มจากการศึกษาการเพาะเลี้ยงเนื้อเย่ือโดยในปี ค .ศ.

1920 Haberlandt ได้แสดงให้เหน็ วา่ มสี ารชนิดหนงึ่ เกิดอย่ใู นเนือ้ เยื่อพชื และกระตุ้นให้เน้ือเยือ่ พาเรนไค

มาในหัวมนั ฝรงั่ กลับกลายเป็นเน้อื เย่ือเจริญได้ ซ่ึงแสดงว่าสารชนิดน้ีสามารถกระตุ้นให้มีการแบ่ง

เซลล์ ต่อมามกี ารพบวา่ น้ามะพรา้ วและเน้ือเยอ่ื ของหวั แครอทมคี ุณสมบตั ิในการกระตุ้นการแบ่งเซลล์

เช่นกัน นักวิทยาศาสตร์หลายทา่ น เช่น Skoog และ Steward ทาการทดลองในสหรัฐอเมรกิ า โดย

ศึกษาความต้องการส่ิงท่ีใช้ในการเจริญเติบโตของกลุ่มก้อนของเซลล์ (Callus) ซ่ึงเป็นเซลลท์ ่ีแบ่งตัว

อยา่ งรวดเร็ว แตไ่ มม่ ีการเปลย่ี นแปลงทางคณุ ภาพเกดิ ข้นึ ของ pith จากยาสบู และรากของแครอท จาก

ผลการทดลองนที้ าใหร้ ูจ้ กั ไซโตไคนนิ ในระยะปี ค.ศ. 1950 ซง่ึ เป็นฮอรโ์ มนพชื ท่ีจาเป็นต่อการแบง่ เซลล์

และการเปล่ียนแปลงทางคุณภาพของเนื้อเยื่อ ในปัจจุบันพบว่าไซโตไคนิน ยังเกี่ยวข้องกับการ

เส่อื มสภาพ (Senescence) และการควบคุมการเจรญิ ของตาข้างโดยตายอด (Apical Dominance)

จากการศกึ ษาของ Skoog โดยเล้ียงเนือ้ เยื่อ pith ของยาสบู พบวา่ การท่เี นือ้ เย่อื จะเจริญตอ่ ไป

ได้นนั้ จะตอ้ งมอี าหารและฮอรโ์ มน เช่น ออกซนิ โดยถ้าใหอ้ อกซนิ ในอาหารจะมกี ารเจรญิ ของเนือ้ เยื่อนั้น

นอ้ ยมาก เซลล์ขนาดใหญ่เกิดขน้ึ โดยไมแ่ บง่ เซลล์ นอกจากนั้นจะไม่เกดิ การเปลี่ยนแปลงทางคุณภาพ

อย่างไรก็ตามหากเพ่ิม พิวรีน เบส (Purine Base) ชนิดอะดีนีน (Adenine) ลงไปในอาหารรวม

กบั IAA พบว่า เนอ้ื เยื่อจะกลายเป็นกลุ่มเซลล์ (Callus) ถา้ ใส่อะดนี นี อยา่ งเดียวรวมกบั อาหารเนือ้ เยอ่ื จะ