سرمازدگی و نقش اسیدآمینه در کاهش خسارت
قرار گرفتن در معرض سرما فعالیت آنزیم ها را مختل می کند و باعث کاهش انعطاف پذیری غشاهای سلولی می شود. به این ترتیب، انتقال آب و مواد مغذی از طریق غشاها می تواند تحت تأثیر قرار گیرد و گیاه ممکن است تولید را متوقف کند. اگر افت ناگهانی و شدید دما وجود داشته باشد، گیاه با خطر یخ زدگی مواجه می‌شود و گیاه را از بین میبرد. با هدف تقلید مکانیسم‌های دفاعی گیاه با تأمین اسیدهای آمینه با کیفیت بالا برای کمک به غلبه بر استرس دمای پایین گیاهان است. علاوه بر این، باعث صرفه جویی در انرژی برای گیاه است و تحمل بیشتری در برابر سرما حاصل می شود.
تنش دمای پایین را می توان به دو نوع تقسیم کرد:
- تنش سرما: زمانی که دما خیلی پایین است که متابولیسم گیاه به درستی کار نمی کند، اما دما به اندازه کافی پایین نمی آید تا کریستال های یخ در سلول تشکیل شود.
- تنش یخ زدگی: زمانی که افت دما شدید است و کریستال های یخ در سطح سلول تشکیل می شوند.
استرس سرما عمدتاً بر دو عامل کلیدی تأثیر می گذارد: غشای سلولی و فعالیت آنزیم. اولاً، سرما باعث می شود که غشاهای سلولی انعطاف پذیری خود را از دست بدهند، به این معنی که آنها سفت تر می شوند. در نتیجه نفوذپذیری آنها کاهش می یابد و جریان املاح و آب از طریق آنها تحت تأثیر قرار می گیرد. که به طور مستقیم بر انتقال آب و مواد مغذی در سراسر گیاه، تأثیر می گذارد. همچنین دما به طور مستقیم بر فعالیت آنزیم تأثیر می گذارد. کاهش دما می تواند فعالیت آنزیم را کند یا متوقف کند و بنابراین، بسیاری از مسیرهای متابولیک تولید انرژی قطع می شوند. به عنوان مثال، در سطح میتوکندری، تنفس سلولی کاهش می یابد و در سطح کلروپلاست، فتوسنتز کاهش می یابد.
توانایی گیاهان برای زنده ماندن در دمای انجماد به عوامل مختلفی بستگی دارد. اول، انجماد همیشه از سطح محتوای آوند چوبی شروع می شود و به غلظت املاح در آوندهای چوبی بستگی دارد. اگر محلول در آوندهای چوبی بسیار رقیق و دارای املاح کمی باشد، انجماد سریع است. از طرف دیگر، اگر محلول کمتر رقیق شده باشد، غلظت بیشتری از املاح سازگار مانند اسیدهای آمینه، کربوهیدرات ها و به طور کلی یون ها وجود دارد و گیاه یا درخت مقاومت بیشتری دارد و سرعت انجماد کاهش می یابد.
اگر آوند چوبی در هر نقطه ای یخ بزند، ستون آب از ریشه تا برگ ها قطع می شود. اگر روز بعد آفتابی باشد و روزنه ها باز باشد (گیاه متعرق شود)، آب و مواد مغذی موجود در محلول نمی توانند به برگ ها برسند و برگ ها در اثر خشک شدن از بین می روند.
برای یخ زدن محلول آوند چوبی چه اتفاقی باید بیفتد؟
هر چه املاح بیشتری داشته باشد (از جمله مهمترین آنها: آمینو اسیدها، کربوهیدرات ها و غیره) در برابر یخ زدگی مقاومت بیشتری خواهد داشت. بنابراین حفظ تعادل تغذیه ای مناسب در درخت و تامین آن با اسیدهای آمینه، درخت را برای خطر سرمازدگی آماده میکند.
در سطح سلولی، بسته به شدت افت دما، دو اتفاق می تواند رخ دهد. هنگامی که خطر یخ زدن وجود دارد، کریستال های یخ ممکن است در فضاهای خارج سلولی تشکیل شوند. این انجماد محلول خارج سلولی یک گرادیان بالقوه برای آب در سلول ایجاد می کند که منجر به خروج آب از سیتوپلاسم به بیرون می شود. بنابراین کم آبی سلولی اتفاق می افتد زیرا کریستال های یخ در خارج از سلول باعث می شوند محلول خارج سلول نسبت به داخل سلول متمرکزتر شود و بنابراین آب در این جهت حرکت می کند، همیشه از غلظت کمتر به غلظت بالاتر، این پتانسیل اسمزی است.
گیاهان از خود سرما نمی میرند، به دلیل کم آبی که باعث می شود، اساساً به دلیل عدم وجود املاح موجود در آب است که باعث می شود به درستی در سراسر درخت گردش کند. اگر حتی در داخل سلول هم یخ تشکیل شود، این امر کشنده است زیرا کریستال های یخ مانند چاقو عمل می کنند که غشای اندامک های سلولی را پاره می کند. نکروز سلولی رخ می دهد.
مکانیسم های مختلفی وجود دارد که می تواند برای کاهش آسیب ناشی از شرایط تنش سرما، جلوگیری از بین رفتن سیالیت غشا و افزایش مقاومت گیاه در برابر سرما به کار گرفته شود. به عنوان مثال، سلول ها شروع به سنتز اسیدهای آمینه و سایر املاح سازگار می کنند و این املاح شروع به تجمع در سیتوپلاسم می کنند و یک اثر اسمزی ایجاد می کنند. چندین پروتئین خاص با خاصیت ضد انجماد نیز تحریک می شوند و همچنین تولید آنتی اکسیدان ها نیز تحریک می شوند.
راهکار کاهش خسارت سرمازدگی چیست؟
در میان سایر مزایا، محرک‌های زیستی دارای مجموعه‌ای از اجزا هستند که به محافظت از گیاه در مقابله با شرایط آب و هوایی مختلف، کمک میکند. از جمله:
عصاره جلبک دریایی Ascophyllum nodosum که باعث کاهش تنش گیاهان در دمای پایین می شود. این اثر به دلیل محتوای مانیتول موجود در آن است که توسط این گونه جلبک دریایی سنتز شده است، که به عنوان یک محافظ اسمز عمل می کند، و اسید آلژینیک، یک جزء ساختاری دیواره سلولی این گونه، که تعادل آب و پاسخ به استرس غیرزیستی را ارتقا می دهد. علاوه بر این، محتوای پلی ساکاریدهای پیچیده آن نیز قدرت محرک زیستی را برای گیاه فراهم می کند.
مواد هیومیک، مانند اسیدهای هیومیک و فولویک، که از جمله، تحمل به تنش غیر زنده ناشی از تغییرات ناگهانی دما و یخبندان را بهبود می بخشند. این نوع شرایط محیط زراعی را بی ثبات می کند، علاوه بر این که باعث آسیب فیزیکی به گیاه می شود، بر بهره وری آن و حتی بیشتر از آن در دوره های بسیار حساس مانند مرحله گلدهی و میوه دهی تأثیر می گذارد.
اسیدهای آمینه، که پایه و اساس ضروری برای تشکیل پروتئین ها هستند و اکثر عملکردهای حیاتی گیاهان را پوشش می دهند.
در مورد یخبندان، مشاهده شده است که راه حل برای پدیده "یخ زدگی" بر اساس تجمع پروتئین های ضد یخ (AFP) است، زیرا AFP ها با کریستال های یخ برهمکنش می کنند، به سطح می چسبند و از پیوند مولکول های آب جلوگیری می کنند. به همین دلیل، در میان سایر موارد، لازم است که غلظت خوبی از اسیدهای آمینه در گیاه ما وجود داشته باشد که قادر به سنتز پروتئین های ضد یخ برای محصولات ما باشد. در این مرحله باید در نظر داشت که در مواقع تنش به دلیل دماهای پایین، سرعت جذب اسیدهای آمینه توسط گیاه کاهش می‌یابد، بنابراین استفاده از محصولات حاوی اسیدهای آمینه آزاد ضروری است.
رابطه بین اسیدهای آمینه و تحمل به سرما چیست؟
اسیدهای آمینه ای که سنتز می شوند از هدر رفتن آب از سلول ها در هنگام یخبندان جلوگیری می کنند. تجمع آمینو اسیدها در سیتوپلاسم سلولی با واکنش اسمزی، عمل می کند و غلظت املاح را در داخل سلول نسبت به خارج بیشتر می کند. به این ترتیب جهت حرکت آب معکوس شده و آب در سلول حفظ می شود و از کم آبی آن جلوگیری می کند. استفاده از کودهای اسید آمینه که دارای درصد بالایی از پرولین هستند نیز برای کمک به تثبیت غشای سلولی از طریق تعامل با فسفولیپیدهای غشا شناخته شده است. اسیدهای آمینه از پخش شدن یخ بر روی غشاها جلوگیری می کنند و عملکرد آنها را حفظ می کنند.
علاوه بر این، همانطور که می دانیم، آمینو اسیدها پیش ساز پروتئین هستند و بدیهی است که در این میان آنهایی هستند که در این زمان استرس سنتز می شوند.
یخبندان سیاه و سفید چه تفاوت هایی دارند؟
پدیده ای که به نام یخبندان شناخته می شود، مشکل بزرگی برای کشاورزان در همه جای دنیاست، به ویژه زمانی که این سرمازدگی در فصل بهار اتفاق می افتد. یخبندان ها را می توان به طور کلی به عنوان "سفید" و "سیاه" طبقه بندی کرد که دومی خطرناک ترین است.
یخبندان سفید با سرما و رطوبت رخ می دهد. هنگامی که دما کمتر از صفر درجه سانتیگراد است و رطوبت کافی در محیط وجود دارد (بیش از 60%)، یخ به شکل کریستال های کوچکی ظاهر می شود که به هر سطح گیاه می چسبد و ظاهری سفید رنگ به آنها می دهد. این یخبندان ها معمولاً برای مزرعه مضر نیستند و از قسمت داخلی گیاهان محافظت می کنند، زیرا یخ به عنوان محافظ عمل می کند.
یخبندان سیاه زمانی اتفاق می افتد که دما به زیر صفر درجه سانتیگراد می رسد اما یخبندان ایجاد نمی شود. این به این دلیل اتفاق می‌افتد که هوا آنقدر خشک است که دما با دمای شبنم برابری نمی‌کند و بنابراین تراکم یا یخبندان رخ نمی‌دهد. آسمان ابری یا نیمه ابری و تلاطم در لایه های زیرین جو باعث ایجاد این نوع یخبندان می شود. این یخبندان های سیاه در مزرعه به دلیل آسیبی که ایجاد می کنند، ترسیده اند، زیرا کریستال های یخ در داخل سلول های گیاهی تشکیل می شوند. همه اینها باعث می‌شود که بافت‌های گیاهی مانند برگ‌ها یا ساقه‌های جوان به طور ناگهانی ظاهر سیاه‌شده‌ای به خود بگیرند و اگر آسیب بر قسمت‌های حیاتی تأثیر بگذارد ممکن است کل گیاه بمیرد. بسته به محصول و تنوع ما، یخبندان های بهاره با درجات مختلف شدت ما را تحت تأثیر قرار می دهند. در برخی موارد، آنها می توانند ما را بدون برداشت رها کنند، در حالی که در برخی دیگر به سختی بر تولید تأثیر می گذارند.
چه آمینواسیدی در هنگام سرمازدگی استفاده کنیم؟
باید توجه کنید که از ترکیبات اسیدآمینه ای استفاده کنید که درصد بالایی از پرولین و آرژنین را داشته باشند و نکته مهم این که درصد اسیدآمینه آزاد از اسیدآمینه کل بیشتر باشد چون اسیدآمینه آزاد به دلیل وزن مولکولی کمتر قابل جذب برای گیاه هستند.
معرفی اسیدآمینه آیرونیکا
اسیدآمینه آیرونیکا ترکیبی از اسیدهای آمینه ضروری گیاه و محرک رشد گیاهی است. برتری این محصول شکل میکروگرانول و آمینوگرم منحصر به فرد آن که حاوی ۱۹ نوع اسید آمینه آزاد ضروری گیاه و میزان بالای پرولین، سرین، گلوتامیک اسید و گلیسین است. درصد بالای پرولین در این ترکیب سبب افزایش مقاومت گیاه در برابر سرمازدگی می شود.
منابع:
https://www.planthealth.es/en/news/applied-knowledge/fisiologia-del-estres-por-frio-y-heladas#:~:text=The%20amino%20acids%20that%20are,is%20despite%20the%20ice%20crystals.
https://herograespeciales.com/en/frosts-a-risk-factor-in-agriculture/
