Cytokinine (Cannabis)
Kurzdefinition
Cytokinine sind Adeninderivate mit isoprenoider oder aromatischer N6-Seitenkette, deren natürliche Hauptvertreter trans-Zeatin und Isopentenyladenin (iP) Zellteilung, Sprossmeristem-Aktivität und Seneszenzinhibition steuern; in Cannabis sativa dominieren trans-Zeatin und iPR als endogene Cytokinine, während in der Mikropropagation synthetische Cytokinine (TDZ, BAP) eingesetzt werden.
Wissenschaftliche Beschreibung
Wichtigste natürliche Cytokinine:
| Cytokinin | Abk. | Seitenkette | Biologische Aktivität | Vorkommen |
|---|---|---|---|---|
| trans-Zeatin | tZ | Isoprenoid (hydroxyliert) | Hoch | Höhere Pflanzen; dominantes CK im Spross |
| cis-Zeatin | cZ | Isoprenoid (cis-OH) | Gering (~10 % von tZ) | tRNA-Abbauprodukt |
| Isopentenyladenin(-ribosid) | iP/iPR | Isoprenoid (ungesättigt) | Moderat | Biosynthese-Intermediat; Phloem-Sap |
| Kinetin | K | Furfuryl (aromatisch) | Hoch | Synthetisch; erstes isoliertes CK (1955) |
| Dihydrozeatin | DZ | Isoprenoid (gesättigt) | Moderat | Stabile CK-Form; in einigen Samen |
Struktur: Alle Cytokinine teilen einen Adeninring mit einer N6-gebundenen Seitenkette. Die Seitenkette bestimmt Aktivität und Stabilität: trans-Zeatin (hydroxylierte isoprenoide Seitenkette) besitzt höchste natürliche Aktivität. cis-Zeatin ist biologisch ~10× weniger aktiv (Kiba et al. 2023, PMID: 10315312).
Lokalisierung in Cannabis: - Spross-Apikalmeristeme: Zellteilungsaufrechterhaltung - Junge Blattprimordien: CK erhält Meristemidentität - Wurzelmeristeme: CK-Hauptproduktionsort, akropetaler Transport im Xylem - Sich entwickelnde Samen: CK-Akkumulation (Endosperm-Entwicklung)
Synthetische Cytokinine in der Cannabis-Mikropropagation: - TDZ (Thidiazuron): Phenylurea-Typ, kein Adenin; höchste CK-Aktivität; 0,5–5,0 mg/L für Sprossproliferation; bei >5 mg/L → Hyperhydrizität/Vitrifikation - BAP (6-Benzylaminopurin): Standard-CK; 0,5–2,0 mg/L; stabiler als TDZ; Smeringai et al. 2023 (PMID: 10471832) - Kokosnusswasser (5–20 % v/v): natürliche Mischung aus tZRMP, tZR, tZ, Aminosäuren, Mineralien — Chargen-Variabilität ist Nachteil
Biologische Auswirkungen
Cytokinine steuern: 1. Zellteilung (Cytokinese — daher der Name): Aktivierung des Zellzyklus 2. Sprossmeristem-Wartung: Typ-B-ARR → WUSCHEL-CLAVATA-Feedback 3. Chloroplasten-Biogenese: Induktion von CAB/RBCS-Genen, Chlorophyllbiosynthese-Aktivierung 4. Seneszenzinhibition: AHK3→ARR2-Kaskade hemmt SAG-Expression (→ cytokinin-wachstumswirkungen) 5. Knospenaktivierung: Direkter Gegenspieler zu Auxin in der Apikaldominanz 6. Nährstoff-Mobilisierung: Source-Sink-Umverteilung zugunsten CK-reicher Sinks
Anbau-Relevanz
- Gewebekultur-Protokoll: IBA (0,1–0,5 mg/L) + BAP (0,5–2,0 mg/L) für vegetative Proliferation; dann IBA allein für Bewurzelung. Ratio CK:Auxin entscheidend für Organogenesepfad
- TDZ-Vorsicht: Zu hohe TDZ-Dosen (>5 mg/L) erzeugen Glasigkeit und Abortionen; Rückstände im Pflanzenmaterial sind phytotoxisch
- Kokosnusswasser: Enthält primär Zeatinriboside (tZR, tZRMP) → erst nach Phosphatasen/Nukleosidase-Aktivität zu freiem tZ konvertiert; Frühzapfen-Kokosnusswasser CK-reicher als reifes
- Mythos: "Cytokinin fördert Blütenbildung" — CK fördert Sprossproliferation, nicht spezifisch Blüten; in der Blütephase kontraproduktiv (hemmt Blütenreife, fördert vegetative Charaktere)
Verwandte Begriffe
- cytokinin-biosynthese — IPT/CYP735A-Biosyntheseweg
- cytokinin-signalweg — AHK-AHP-ARR-Phosphorelay
- cytokinin-oxidase — CKX-Abbau
- cytokinin-wachstumswirkungen — Wirkungen auf Knospen, Seneszenz, Chloroplasten
- apikaldominanz-auxin — CK-Auxin-Antagonismus
Quellen
- Kiba T et al. (2023) Plants 12(14):2621. PMID: 10315312. DOI: 10.3390/plants12142621
- Smeringai J et al. (2023) Plants 12(24):4225. PMID: 10471832. DOI: 10.3390/plants12244225
- Burgel L et al. (2020) Plants 9(6):725. DOI: 10.3390/plants9060725