انواع آمینواسید و نقش آن در گیاهان

مقدمه

اسیدهای آمینه که در تمام سلول های زنده وجود دارند، مولکول های آلی هستند که اغلب از آن ها به عنوان عناصر سازنده پروتئین یاد می شود. اسیدهای آمینه با یکدیگر پیوند می خورند و زنجیرهای طولانی پلی پپتیدی را تشکیل می دهند، که به نوبه خود انواع مختلف پروتئین موجود در تمام موجودات زنده را تشکیل می دهد.

گیاهان مانند هر ارگانیسم زنده، با تشکیل توالیهای اسید آمینه، به ساخت پروتئین اقدام می کنند. استفاده از اسید آمینه موجب صرفه جویی در انرژی جهت انجام مجموعه فرآیندهای متابولیکی خواهد شد که در نتیجه افزایش تولیدات و محصولات کشاورزی را در پی خواهد داشت.

نقش و عملکرد آمینواسیدها در گیاهان

آمینواسید ها میتوانند به فرم های L و  D  تشکیل شوند اما تنها آمینواسید نوع  L میتواند توسط سلول ها مورد استفاده قرار گیرد. در صورتی که گروه NH2 در سمت راست ساختار اسید آمینه قرار گرفته باشد، به آن نوع D و در صورتی‌ که در سمت چپ ساختار قرار گرفته باشد، به آن نوع  Lمی‌گویند. تنها اسید های آمینه نوع L در بیوسنتز پروتئین‌ها به کار برده می‌شوند.

عملکرد آمینواسید ها در گیاهان تقریبا پایان ناپذیر است و به طور مداوم جنبه های مختلفی از آن ها کشف میشود. در اینجا برخی از مهمترین آنها نام برده شده :

افزایش تولید کلروفیل

تامین منبع غنی از نیتروژن آلی

تحریک سنتز ویتامین ها

تاثیر بر بسیاری از سیستم های آنزیمی

تحریک گلدهی

بهبود تشکیل میوه

افزایش میزان مواد غذایی ، طعم ، سایز و رنگ میوه

افزایش کیفیت در محصولات کشاورزی

افزایش مقاومت در گیاهان

بیوسنتز پروتئین

آمینواسیدها ساختار پایه پروتئین ها هستند. آمینواسیدهای استاندارد به طور بسیار متغیری با یکدیگر ترکیب شده تا پروتئین ها را تولید کنند. این پروتئین ها برای بسیاری از اجزاء ساختمانی بافت گیاه ضروری هستند.

پروتئین ها عملکردهای بسیار گوناگونی دارند مانند: ساختاری، متابولیکی، نقل و انتقال عناصر و ذخیره آمینواسید .

در واقع پروتئین ها تقریبا در هر فرآیند بیولوژیکی مورد استفاده قرار میگیرند.

گیاهان پروتئین های خود را بسته به مرحله رشدی که در آن قرار دارند، عناصری که مورد نیازشان است، تنش ها و غیره تولید میکنند.

گیاهان تنها زمانی میتوانند پروتئین های مورد نیازشان را تولید کنند که مواد اولیه آن در دسترسشان باشد. تولید آمینواسید فرآیندی است که در آن انرژی بسیاری مصرف می شود.

بنابراین فراهم کردن آمینواسیدهای نوع L  از طریق ریشه یا برگ به گیاه این اطمینان را می دهد که مواد کافی برای ساخت این پروتئین های مهم را دارد.

مقاومت به انواع تنش های محیطی

تنش هایی مانند دمای بالا یا پائین، خشکی، سیل، حمله آفات و بیماری ها و یا اثرات گیاهسوزی ناشی از مصرف مواد شیمیایی تاثیر منفی بر متابولیسم گیاه دارد و البته موجب کاهش کیفیت وعملکرد گیاه میگردد. استفاده از مکمل های آمینواسید قبل ، بعد و در طی شرایط استرس موجب ایجاد ساختاری در گیاه می شود که به طور مستقیم موجب پیشگیری و درمان عارضه پیش آمده خواهد شد.

زمانی که گیاه تحت تنش است تولید آمینواسید به دلیل مصرف زیاد انرژی آهسته می شود و به جای تولید آمینواسید پروتئین های موجود را میشکند تا آمینواسید مورد نیاز خود را تامین کند. این کار انرژی کمتری مصرف خواهد کرد. این کار به این معنی است که گیاه میتواند خود را از بین ببرد تا زمانی که آمینواسید مورد نیاز آن تامین شود.

گیاهان تولید ال-پرولین را در هنگام استرس افزایش می دهند تا تاثیر استرس ایجاد شده را کاهش و زمان بهبود تسریع گردد.

فتوسنتز

فتوسنتز مهمترین فرآیند شیمیایی در گیاه است. دی اکسید کربن ، آب و نور انرژی لازم برای سنتز قندها را به گیاه میدهند. سپس قندها در گیاه به عنوان منبع انرژی برای سایر فرآیندهای متابولیکی مورد استفاده قرار میگیرد. این اعمال حیاطی تحت تاثیر آمینواسیدها هستند.

ال-گلایسین و ال-گلوتامیک اسید متابولیت های ضروری برای سنتز کلروفیل و تشکیل بافت هستند. این آمینواسیدها غلظت کلروفیل در گیاه را بالا می برند. کلروفیل بیشتر به معنای جذب بیشتر نور و در نتیجه افزایش فتوسنتز می باشد.

منبع پایدار نیتروژن آلی

متداول ترین فرم های نیتروژن مورد استفاده گیاهان نیترات و آمونیوم هستند. اما فرم دیگری از نیتروژن وجود دارد که کمتر مورد توجه قرار گرفته است. شاید این دلیلی باشد برای اینکه هنوز تحقیقات بیشتری باید بر روی این منبع نیتروژن صورت پذیرد.  مواد آلی (مانند آمینواسیدها ) حاوی نیتروژن آلی هستند و هنگامی که وارد گیاه شوند نیتروژن آلی آن آزاد شده و مورد استفاده گیاه قرار می گیرد.

از آنجایی که بخشی از نیتروژنی که وارد گیاه شده برای سنتز پروتئین و آمینواسیدها مورد استفاده قرار میگیرد با تهیه فرم آماده مصرف، گیاه نیاز کمتری به نیترات و آمونیوم خواهد داشت. چرا این موضوع اهمیت دارد ؟ به دلیل اینکه مصرف زیاد از هر چیزی پیامدهای زیان باری را نیز به همراه خواهد داشت.

مصرف بیش از اندازه نیترات منجر به رشد سریع و کشیدگی سلول ها می شود. با رشد سریع سلول ها دیواره سلولی کشیده شده و نازک می شود. این بافت ضعیف هدفی عالی برای حمله آفات به گیاه است. این حالت را در گیاهان متعددی می توان دید به این صورت که گیاه به سرعت رشد میکند اما در نهایت گیاه ضعیفی است. همچنین مقدار بیش از اندازه نیترات خاصیت آنتاگونیستی بر جذب دیگر عناصر مانند کلسیم ، منیزیم و پتاسیم دارد. در صورتی که نیترات به میزان متعادل وجود داشته باشد و از نیتروژن آلی نیز استفاده شود سلول ها رشدی طبیعی تر داشته و ساختاری محکم تر به خود میگیرند که در نتیجه آن گیاه قوی تر و سلول های مقاوم تری ایجاد میشوند.

کلات کنندگی عناصر

یکی از نقش های قابل توجه و مهم آمینواسیدها زیست فراهمی عناصر می باشد. برخی از عناصر خاص به واسطه ساختمان مولکولی خود، بار یونی و غیره قابل جذب توسط گیاه نمی باشند. آمینواسیدها و برخی دیگر از اسیدهای آلی پوششی بر روی این عناصر ایجاد میکنند به طوری که گیاه بتواند آنها را جذب کند.

کلات کردن عناصر توسط آمینواسیدها تمامی عناصر موجود در یک محلول کود شیمیایی یا بستر کشت برای گیاه قابل جذب خواهند بود. علاوه بر این آمینواسیدها تغذیه برگی گیاه را از طریق انتقال عناصر به روزنه ها بسیار موثرتر خواهند کرد.

L- گلایسین و L- گلوتامیک اسید به عنوان یکی از موثرترین عوامل کلات کننده هستند و این در درجه اول به دلیل وزن مولکول پائین آن ها است.

علاوه بر افزایش قابلیت جذب عناصر، آمینواسیدها می توانند موجب کاهش سمیت عناصر فلزی از طریق اتصال به یون های فلزی اضافی در گیاه و خاک گردند.

پیش ساز در تولید هورمون ها و عوامل رشد

برخی از آمینواسیدها پیش ساز تولید هورمون های مختلف گیاهی و دیگر ترکیبات رشدی هستند.

L- متیونین پیش ساز اتیلن (هورمونی مهم برای رنگ اندازی میوه و گل) و دیگر عوامل رشد مانند اسپرمین و اسپرمدین می باشد.

L-تریپتوفان پیش ساز سنتز اکسین و ایندول-3-استیک اسید، L-آرژینین پیش ساز تولید سیتوکینین، بسیاری از آمینواسیدها بر بیان ژن تاثیر دارند.

گرده افشانی و تشکیل میوه

آمینواسیدها به طور گسترده در هنگام اوج فعالیت های متابولیکی مورد استفاده قرار میگیرند. گرده افشانی و تشکیل میوه دو زمان خیلی مهم برای گیاه هستند بنابراین فعالیت متابولیکی گیاه افزایش می یابد.

L-هیستیدین به رنگ اندازی کمک می کند.

L- پرولین موجب افزایش باروری گرده می شود.

L-لیزین ، L-متیونین و L- گلوتامیک اسید موجب افزایش جوانه زنی دانه و طول لوله گرده می شود.

L-آلانین ، L-والین و L- لوسین موجب بهبود کیفیت میوه میشود.

فعالیت میکروارگانیسم ها در بستر کشت

تمام موجودات زنده به نوعی به آمینواسیدها وابسته اند و این شامل میکروب هایی که درخاک و اطراف ریشه نیز وجود دارند را شامل می گردد. این میکروب ها از جهات بسیاری آمینواسیدها را مانند گیاهان مصرف میکنند.

در نتیجه آمینواسید ها در خاک منبع غنی از مواد آلی هستند که به ساختار خاک، حاصلخیزی و نگهداری آب کمک میکند.

اسیدهای آمینه با همراهی و همراه در فراهم آوری زیستی، نقش به سزایی را جهت رشد موثر و با دوام گیاه ایجاد کرده و با عبور از سد برگ ها و جذب توسط سلول های برگ، مورد استفاده واقع می شوند یا به سایر قسمت های گیاه مانند گل ها و میوه ها منتقل شده و در آنجا مورد استفاده قرار می گیرند.

در نهایت، در تغذیه گیاهی، اسیدهای آمینه، نقش مهمی را عهده دار هستند و فن آوری پیشرفته ای را برای ارائه ریزمغذی ها و ایمنی مطلوب ارائه می دهند.