با ما در ارتباط باشید : ۲۸۴۲۷۲۷۲-۰۲۱

مواد محرک رشد (Biostimulants) : آمینواسیدها و پروتئین هیدرولیزات‌ها

اثرات مفید موادی مانند آمینواسید، هیومیک اسید، فولویک اسید، عصاره جلبک دریایی، میکروب‌های مفید و … در رشد، افزایش عملکرد، بهبود کمی و کیفی محصول و مقاومت گیاهان به تنش‌های زنده و غیرزنده به اثبات رسیده است. میزان عناصر غذایی در مواد محرک رشد کم یا ناچیز است و این مواد به شیوه‌های دیگری به غیر از تامین مواد مغذی مورد احتیاج گیاه، باعث اثرات مفید در رشد و فیزیولوژی گیاه می‌شوند. تأثیر این مواد در گیاهان مختلف و مناطق متفاوت و حتی در ارقام متنوع یک گیاه ممکن است متفاوت باشد. بنابرین باید در نحوه استفاده از مواد محرک رشد، گیاه هدف و بررسی‌های منطقه‌ای در نظر گرفته شوند.

آمینواسیدها و پروتئین هیدرولیزات‌ها

آمینواسیدها و پروتئین هیدرولیزات‌ها از هیدرولیز آنزیمی و شیمیایی محصولات جانبی کشاورزی و صنعت با منشاء گیاهی یا حیوانی تولید می‌گردند. از سنتز شیمیایی نیز برای تولید اسیدآمینه‌های خاص یا مخلوطی از آنها می‌توان بهره برد. ترکیبات نیتروژنه زیادی مانند بتائین‌ها، پلی‌آمین‌ها و آمینواسیدهای غیرپروتئینی در گیاهان عالی وجود دارند که اثرات مثبت بعضی از آنها در مقابله با تنش‌ها به اثبات رسیده است. هرکدام از این ترکیبات از چند شیوه نقش محرک رشدی خود را ایفاء می‌کنند. برخی از آمینواسیدها دارای خاصیت کلات‌کنندگی می‌باشند و می‌توانند به تحرک عناصر میکرو و جذب آنها در خاک کمک کنند.

ترکیبات پروتئینی به دو گروه عمده تقسیم می شوند:

  1. پروتئین هیدورلیزات ها که شامل پپتیدهای با طول متفاوت و آمینواسیدها هستند.
  2. آمینواسیدهای منفرد که شامل آمینواسیدهای پروتئینی مانند گلایسین، پرولین، متیونین و آمینواسیدهای غیرپروتئینی مانند گلایسین‌بتائین و … می‌باشند.

نسبت پپتید به پروتئین و مقدار آمینواسید آزاد در محصولات هیدرولیزی، بسیار متفاوت است؛ در این محصولات نسبت پپتید به پروتئین در محدوده 1 به 85 متغیر بوده و درصد آمینواسید آزاد نیز ما بین 18-2 % می‌باشد. مشاهده شده که ترکیبات غیر پروتئینی موجود در محصولات هیدرولیزی نیز اثرات تحریک کنندگی در رشد گیاهان دارند.

پس از جذب نیتروژن به فرم های مختلف توسط گیاهان، طی واکنش‌های بیوشیمایی پیچیده و متعدد که انرژی‌بر و زمان‌بر هستند حداکثر 85 % نیتروژن به اسید آمینه تبدیل می‌شود. مصرف مستقیم اسیدهای آمینه در زمان‌هایی که گیاه در مراحل رشد سریع است اهمیت دارد و منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و تامین سریع نیاز‌های گیاه می‌گردد.

گیاهان می‌توانند از طریق ریشه، آمینواسیدها و پپتیدها و از طریق برگ، آمینواسیدها را به صورت موثری جذب کنند. تحقیقات علمی نشان می‌دهند که این ترکیبات موجب افزایش عملکرد، بهبود جذب عناصر غذایی و افزایش رشد گیاه می‌شوند. به عنوان مثال در گیاه گوجه فرنگی استفاده از پروتئین هیدرولیزات‌ها موجب افزایش ارتفاع گیاه، افزایش تعداد گل و میوه و بهبود عملکرد شده است.

هیدرولیز پروتئینی ترکیبات گیاهی یا حیوانی منجر به تولید اسیدهای آمینه، پپتید ها، پلی‌پپتیدها و پلی‌آمین‌ها میگردد. گیاهان می‌توانند با توجه به شرایطی که در آن قرار دارند از آمینواسیدهای آزاد استفاده کرده و پروتئین‌ها یا آنزیم‌های مورد نیاز خود را بسازند ولی ترکیبات پپتیدها، پلی پپتیدها و پلی‌آمینها در اکثر موارد موجب افت فشار اسمزی سیتوپلاسم در گیاه می‌شوند و این مطلب می‌تواند در صورت زیاد بودن مقدار این ترکیبات در موارد محلول پاشی شده نتیجه معکوس به همراه داشته باشد؛ بنابراین در زمان استفاده از اینگونه ترکیبات باید تلاش شود بیشتر از اسیدهای آمینه آزاد استفاده شود.

منابع قابل توجهی وجود دارد که نشان میدهد، هیدرولیزهای پروتئینی و اسیدهای آمینه خاص از جمله

پرولین، بتایین، مشتقات آنها و مواد اولیه حاصل از آنها، میتوانند سیستم دفاعی گیاه را تحریک کنند و باعث افزایش تحمل گیاه به انواع مختلف تنشهای غیر زنده از جمله شوری، خشکی، دما و شرایط اکسیدکننده گردند.

گیاهان با تولید آنزیم‌های مختلف علاوه بر انجام فرایندهای بیوشیمیایی با تنشهای محیطی هم مقابله میکنند. با ایجاد تنش، ژن بیان کننده تولید آنزیم در گیاه تعریف میشود و با تولید آنزیم توسط ریبوزوم و استفاده از اسیدهای آمینه آزاد شرایط برای گذر از تنشهای محیطی فراهم میشود. واحد های mRNA با انتخاب اسیدهای آمینه تعریف شده برای تولید آنزیم مورد نیاز، این کار را بر روی ریبوزوم انجام میدهند. کاتیونهای فلزی میتواند به عنوان کوفاکتور برای فعالسازی آنزیم مورد استفاده قرار میگیرند. آنزیمهای تولید شده با تغییر رفتار فیزیولوژیکی سلول موجبات گذر از تنش را فراهم میکنند؛ بنابراین تنشهای دمایی، نور، رادیکالهای آزاد و … میتواند با این فرایند کنترل شود؛ بنابراین وجود اسیدهای آمینه آزاد برای رفع تنش در گیاه ضروری است.

اسیدهای آمینه گلایسین بتایین (ترکیباتی که ان متیل در گلایسین جایگزین شده) و پرولین، به عنوان محافظ اسمزی، عمل مینمایند و باعث تثبیت پروتئینها، آنزیمها و غشاها در برابر اثرات غیرطبیعی غلظت زیاد نمک و دماهای زیاد غیر فیزیولوژیکی میگردند. کاربرد و تجمع اسیدهای آمینه گلایسین، بتایین و پرولین، باعث افزایش مقاومت گیاه در برابر تنشهای غیرزیستی در گیاهان ذرت، جو، سویا، یونجه و برنج شد. این دو اسید آمینه، باعث کاهش اثرات منفی گروههای فعال اکسیژن میگردند. اسیدهای آمینه دیگر نیز در مقاومت به تنشهای غیر زیستی موثرند. از جمله کاربرد گلوتامات و یا اورنیتین (پیش ماده پرولین) نیز می‌توانند در افزایش مقاومت به تنش شوری، موثر باشند.

آرژینین که در ذخیره نیتروژن و انتقال آن در گیاه نقش مهمی دارد در شرایط تنشهای زنده و غیر زنده در گیاه تجمع می‌یابد. اسیدهای آمینه غیر پروتئینی بتا و نیز گاما آمینو بوتیریک اسید، باعث افزایش مقاومت گیاه در برابر تنش‌های زنده و غیرزنده میگردند و به صورت مولکولهای علامت دهنده خارجی، عمل می‌نمایند.

آمینواسیدها و پپتیدها در افزایش مقاومت گیاه به تنشهای ناشی از مسمومیت انواعی از فلزات سنگین

نقش دارند که این کار را از طریق خنثی نمودن رادیکال‌های آزاد به وسیله ترکیبات نیتروژنی، انجام میدهند. در بسیاری از گیاهان، در زمان مواجه شدن با تنش عناصر سنگین مقادیر زیادی از پرولین تجمع مییابد. پرولین باعث کلات شدن یون فلز در بین سلولهای گیاهی و در شیره آوند چوبی میگردد و ممکن است به عنوان آنتی اکسیدانت عمل نماید و با جذب فلز سنگین از اثرات منفی رادیکالهای آزاد بکاهد. نتایج بررسیها نشان میدهد که اسیدهای آمینه آسپارژین، گلوتامین، سیستئین و پپتیدهایی مثل گلوتاتیون و کلاتهای گیاهی در کلات کردن عناصر روی، نیکل، مس، کادمیوم و آرسنیک موثرند.

هیدرولیزهای پروتئینی بر متابولیسم نیتروژن و کربن اثر گذاشته و باعث بهبود آن شده و احیاء و جذب

نیتروژن را نیز افزایش می دهند. تأثیر بر متابولیسم نیتروژن و کربن، به عنوان اثر مستقیم این مواد درنظر گرفته می‌شود. ممکن است افزایش پروتئین در زمان کاربرد این مواد به این دلیل باشد که اسیدهای آمینه استفاده شده، مستقیماً می‌توانند در ساخت پروتئین استفاده شده و همچنین در افزایش غلظت  کربوهیدرات برگ اثر نمایند. کربوهیدراتها به عنوان اسکلت کربنی، برای اتصال نیترات احیاء شده (آمونیوم) در اسیدهای آمینه بوده و باعث افزایش ساخت پروتئین، میگردند. در گیاه ذرت، با کاربرد اسیدهای آمینه، افزایش فعالیت آنزیمهای وابسته به NADH شامل گلوتامات دهیدروژناز، نیترات ردوکتاز و مالات دهیدروژناز مشاهده شده است.

فعالیت سه آنزیم موثر در چرخه تری کربوکسیلیک اسید (مالات دهیدروژناز، ایزوسیترات دهیدروژناز و سیترات سینتاز) و پنج آنزیم موثر در احیاء و جذب درونی نیترات (نیترات ردوکتاز، نیتریت ردوکتاز، گلوتامین سینتتاز، گلوتامات سینتتاز و آسپارات آمینوترانسفراز) در گیاه ذرت، بر اثر کاربرد اسیدهای آمینه حاصل از ترکیبات یونجه افزایش یافت. نتایج نشان داده اند که ترکیبات حاصل از هیدرولیز پروتئینی، می‌توانند باعث بهبود احیاء و جذب درونی نیتروژن شوند و این کار را از طریق تعامل با تنظیم متابولیسم کربن و نیتروژن انجام میدهند. کاربرد گلوتامات باعث کاهش رشد ریشه اولیه و افزایش رشد ریشه جانبی در قسمت انتهایی ریشه، در گیاه شاهی شده است. این امر نشان می‌دهد که این ماده دارای نقش علامت دهنده بوده و باعث قرارگیری دقیقتر ریشه در نقاط دارای مواد غذایی در خاک می‌گردد.

پروتئین‌هیدرولیزات‌ها اثرات غیر مستقیمی بر تغذیه و رشد گیاه نیز می‌توانند داشته باشند. این ترکیبات  زیست توده و فعالیت میکروبی خاک را افزایش داده و در نهایت حاصلخیزی خاک را افزایش می‌دهند. محصولات تجاری زیادی از پروتئین‌هیدرولیزات‌ها در بازار وجود دارند که صرف نظر از منشاءشان، در بسیاری از موارد بهبود چشمگیری در صفات کمی و کیفی محصول پدید می‌آورند. ایمنی زیستی پروتئین‌های هیدرولیز شده حیوانی بررسی شده است و هیچ اثر سمیتی از آنها بر روی گیاه، اکوسیستم و انسان گزارش نشده است. با این وجود، نگرانی‌های اجتماعی زیادی در رابطه با استفاده از پروتئین هیدرولیزات‌های با منشاء حیوانی در زنجیره غذایی به وجود آمده است. از این رو اتحادیه اروپا استفاده از پروتئین هیدرولیزات‌های با منشاء حیوانی را در قسمت‌های خوراکی محصولات کشاورزی ممنوع کرده است.

ما در مجموعه جنوبگان سعی کرده ایم به دلیل اثرات فوق العاده مفید آمینواسیدها، حداکثر استفاده را از خواص مفید این مواد با توجه به نیازهای گیاه در شرایط مختلف ببریم. به همین دلیل بسیاری از محصولات جنوبگان دارای مقادیر قابل توجهی آمینواسید می‌باشند که از آن جمله می‌توان به محصولات زیر اشاره کرد:

منابع

غفاری نژاد, نورقلی پور, غیبی, محمد نبی. محرک های رشد گیاهی، نقش آنها در فیزیولوژی گیاه، جذب عناصر غذایی و مقابله با تنش‌های محیطی. مدیریت اراضی. 1399، جلد 8، شماره 1، صفحه 67-47

Marschner, Horst. Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants. Germany: Elsevier Science, 2011.

Du Jardin P. Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia horticulturae. 2015 Nov 30;196:3-14.

Colla G, Nardi S, Cardarelli M, Ertani A, Lucini L, Canaguier R, Rouphael Y. Protein hydrolysates as biostimulants in horticulture. Scientia Horticulturae. 2015 Nov 30;196:28-38.

برو بالا
Call Now Button