نقش آمینواسید در کشاورزی
مقدمه
با توجه به رشد روز افزون جمعیت جهانی، سالم بودن غذا بسیار مهم می باشد. برای داشتن غذای سالم، کشاورزی اصولی یکی از جنبه های حساس مرتبط با کیفیت و کمیت محصولات است. از طرفی قطعا همه شما کشاورزان دوست دارید که محصولاتی با کیفیت بالا و پرثمره داشته باشید که این موضوع به عملکرد شما در زمان کشاورزی بستگی دارد و برای رسیدن به این هدف دانش و اطلاعات کافی در مورد استفاده از کود و سموم بسیار کمک کننده در این امر می باشد. اصلاً فرقی نمی‌کند که هدف‌تان شکستن رکورد برداشت محصول باشد یا فقط به دنبال رشد گیاهی فراوان هستید. در این مقاله قصد داریم شما را با یکی از مهمترین عنصر مورد نیاز گیاهان، اسیدآمینه ها آشنا کنیم. نیاز به آمینو اسیدها جهت افزایش کیفیت، بعنوان ابزار خیلی مهم در عملکرد گیاهان شناخته شده است.
ساختار اسید آمینه
جهت شناخت بهتر آمینو اسید ها ابتدا باید ساختار آن را بشناسیم. اسید آمینه واحد ضروری در تشکیل پروتئین می باشد. اسید های آمینه از یک کربن نامتقارن به نام کربن آلفا α تشکیل شده است که با 4 گروه مختلف کربوکسیل (COOH)، اتم هیدروژن، گروه آمینه بازی (NH2) و یک زنجیره غیرجانبی گروه( R )پیوند برقرار می کند. زنجیره غیرجانبی چندین اتم کربن دارد و آنها را به ترتیبی که از کربن آلفا فاصله می گیرند β ،γ، δ می نامند.
تاریخچه و ماهیت اسید های آمینه
مهمترین ترکیبات حیاتی برای سلولهای گیاهی، پروتئین ها هستند. ملکولهای سنگین و بلندی که از اتصال اسیدهای آمینه به یکدیگر زنجیره های پپتیدی را تشکیل می دهند. در پروسه تولید پروتئین در گیاه، حدود 20 نوع اسید آمینه و 2 آمید دخالت دارند. گیاهان آمینو اسید ها را از عناصر اولیه کربن و اکسیژن موجود در هوا، هیدروژن موجود در آب و نیتروژن موجود در خاک، سنتز می کنند و با استفاده از فتوسنتز و تشکیل هیدرات های کربن و ترکیب آن با نیتروژنی که از خاک بدست می آورند منجر به سنتز آمینو اسیدها از طریق مسیرهای متابولیکی جانبی می شوند. بنابراین نیاز به آمینو اسیدها جهت افزایش کیفیت، بعنوان ابزار خیلی مهم در عملکرد گیاهان شناخته شده است.
مزایا و کاربرد استفاده از اسید آمینه در عملکرد گیاهان
- عملکرد سریع تغذیه ای
- ایجاد تعادل و موازنه در رشد گیاه
- تقویت سیستم ایمنی گیاه
- افزایش کمی و کیفی محصول
- القاء فرآیند گرده افشانی
- افزایش سرعت رسیدگی محصول
- افزایش سرعت تشکیل اندام های گیاهی
- افزایش دوره ماندگاری محصولات پس از برداشت
- افزایش سبزینگی و تولید کلرفیل
- خاصیت کلات کنندکی
- تامین نیتروژن گیاه
- متعادل سازی میکروفلورای در خاک که باعث بهبود کیفیت و ساختار خاک میشود،متیونین باعث افزایش استحکام دیواره ی سلولی میکروفلورای در خاک میشود.
- سنتز هورمون های گیاهی
- سنتز پروتئین
- تعادل فلور خاک
- افزایش مقاومت گیاه در برابر استرس
- تنظیم فعالیت روزنه های هوایی
- روزنه‌های هوایی ساختارهای سلولی در برگ‌های گیاه هستند که برای کنترل تعادل هیدروژنی و جذب عناصر غذایی و دیگر فرایندهای ضروری گیاه، مسئولیت مهمی را بر عهده دارند. این روزنه‌ها در پوسته برگ‌ها قرار دارند و با باز و بسته شدن، میزان تعرق و جذب گیاه تنظیم میشود.تحریک باز و بسته شدن روزنه‌ها توسط عوامل مختلفی مانند رطوبت، دما، غلظت نمک و غلظت آمینو اسیدها کنترل میشود. در شرایط نامساعد مانند خشکی یا تنش شوری، روزنه‌ها بسته می‌شوند و این می‌تواند منجر به کاهش فتوسنتز و تعرق گیاه شود. در نتیجه، جذب عناصر غذایی کمتر میشود و رشد گیاه کاهش می‌یابد.برای کنترل انسداد روزنه‌ها در شرایط نامساعد، از اسیدهای آمینه مانند گلوتامیک اسید استفاده میشود. این اسیدهای آمینه می‌توانند با تأثیر بر سلولهای نگهبان روزنه، باز و بسته شدن روزنه‌ها را تنظیم کنند و از انسداد آنها جلوگیری کنند.استفاده از روش‌هایی مانند اسیدهای آمینه و سایر ابزارهای کنترل روزنه‌های هوایی، می‌تواند به بهبود رشد و توسعه گیاهان در شرایط نامساعد کمک کند.
نقش اسیدهای آمینه در گیاهان
وجود آمینو اسیدها در گیاهان بسیار ضروری است. مطالعات بسیاری ثابت کردند که اسید های آمینه در مراحل مختلف رشد، نقش مثبتی در افزایش عملکرد و کیفیت گیاه دارند. به ویژه در مراحل مانند گلدهی، پنجه زنی و یا شرایط تنش زا ( مانند خشکسالی، درجه حرارت بالا، شوری، عوامل بیماریزا و…) بنابراین اسید های آمینه به کاهش اثر تنش خشکی و شوری از طریق فعالیت های مختلف فیزیولوژیکی کمک می کنند. همچنین آمینو اسیدها با تغییر پتانسیل اسمزی بافت گیاهی و همچنین آسیب های ناشی از تنش های زیستی را تا حد زیادی کاهش می دهد. و باعث افزایش مقاومت گیاه در برابر استرس می شوند. همچنین در فرایند بیوشیمیایی و سنتز پروتئین و کربوهیدرات شرکت می کنند. یکی دیگر از نقش های اسید های آمینه فعالیت در تقسیم سلولی و تولید برخی از هورمون های رشد طبیعی مانند IAA و GA3 می باشد در نتیجه باعث افزایش عملکرد و بهبود کیفیت گیاهان می شوند.
جدول لیست اسامی اسید آمینه ضروری و غیر ضروری گیاهی
| اسید آمینه ضروری در گیاه | هیستیدین، ایزولوسین، لوسین، لیزین، متیونین، فنیل آلانین، تریونین، تریپتوفان، والانین |
| اسید آمینه غیر ضروری | آلانین، آرژینین، آسپارژین، سیستئین، گلوتامین اسید، گلیسین، پرولین، سیلینوسیستئین، سرین، تیروسین |
جدول فواید آمینو اسید در رشد گیاهان
| نام آمینو اسید | کاربرد اسید آمینه در گیاه |
| گلیسین (Gly) | فعال سازی و افزابش کارآیی سنتز فتوسنتز و افزایش کارآیی کلروفیل، رشد رویشی، باروری و همچنین در گرده افشانی نقش دارد. |
| آلانین (Ala) | در تشکیل کلروفیل و سرعت گیاه نقش دارد. |
| والین (Val) | تاثیر بر سرعت رشد و تشکیل ریشه و جوانه زنی بذرها |
| متیونین (Met) | پیش ساز هورمون اتیلن و رسیدن میوه را تسریع می کند در تنظیم باز شدن روزنه های برگ و فعال شدن ریشه مؤثر است. |
| ایزو لوسین (Lle) | در افزایش و رشد سیستم ساقه و مقاومت به شوری در گیاه مؤثر است. |
| ترئونین (The) | افزایش مقاومت گیاه در برابر بیماریها |
| سیستئین (Cys) | افزایش فرآیندهای حیاتی و تنظیم آنها در گیاهان و افزایش مقاومت در برابر بیماری. در ساختار آنزیم نیتروژناز که در تثبیت بیولوژیک ازت نقش دارد. |
| فنیل آلانین(Phe) | در بهبود سلولهای گیاهی، گرده افشانی گیاهان و لقاح آن ها موثر است. |
| سرین(Ser) | در افزایش تحمل گیاه در برابر بیماریها، فعال شدن کلروفیل و در تعادل هورمونی داخل گیاه نقش دارد |
| تیروزین(Tyr) | افزایش مقاومت گیاهان در برابر بیماریها |
| لیزین(Lys) | در افزایش سیستم ساقه و تنظیم باز شدن روزنه‌ها و حفره های برگ برای جذب آمینو اسید مؤثر است. |
| لوسین (Leu) | در مقاومت به شوری و در جوانه زنی دانه‌های گرده نقش دارد. |
| گلوتامیک اسید (Glu) | در جوانه زنی بذر، افزایش رشد و عمکلرد ساقه موثر است. همچنین به عنوان یک عامل پیش شرط درسنتز کلروفیل است. |
| آسپارتیک اسید(Asp) | در افزایش مقاومت گیاه در برابر بیماریها موثر است. در جوانه زنی و سوخت و ساز اسید های آمینه نقش دارد. |
| آرژنین(Arg) | افزایش تحمل در شرایط سخت مانند گرما ، سرما ، خشکسالی و تنش شوری. این ماده در تشکیل کلروفیل و افزایش تشکیل ریشه و همچنین تقسیم سلولی و تشکیل پلی آمید نقش دارد. |
| هیدروکسی پرولین(Hyp) | در افزایش تحمل به شرایط سخت مانند گرما، سرمازدگی، خشکسالی و تنش شوری موثر است. |
| پرولین(Pro) | افزایش تحمل گیاه به شرایط سخت، فعال سازی جوانه زنی دانه گرده ، سازماندهی پتانسیل اسمز، حفظ خواص کلوئیدی پروتوپلاسم سلولی و حذف اثر منفی رادیکالهای آزاد |
| هیدروکسی لیزین (Hyl) | افزایش عملکرد و رشد زود هنگام محصول |
| هیستیدین | افزایش عملکرد و رشد زودرس محصول و افزایش عملکرد فسفر در داخل گیاه. |
| تریپتوفان(Try) | در کمک به تشکیل اکسینهای فعال IAA که برای رشد گیاه ضروری است، نقش دارد. |
تحقیقات انجام شده برروی تاثیرات امینو اسید ها بر رشد گیاهان
آمینو اسیدها در میتوکندری و کلروپلاست گیاه یافت می شود و در نتیجه با تشکیل و در دسترس بودن کتونیئک اسید، کربوهیدرات تشکیل شده توسط کربن وارد چرخه Kreb cycle می شوند. میزان امینو اسید در گیاهان متفاوت می باشد. همچنین آمینو اسید ها نقش مهمی در بیوتیک ، چه به صورت آزاد و چه بصورت پروتئین در گیاه دارد، که در مراحل رشد گیاه بسیار اهمیت دارند
نتایج تحقیقات متعدد نشان داد که پاشش اسید آمینه بر روی گیاهان باعث افزایش رشد رویشی ریشه ها و برگ ها می شود. و باعث افزایش کلروفیل و در نتیجه بهبود عملکرد و کیفیت بیشتر محصولات می شود.
اسید های آمینه به عنوان القا کننده های زیستی می توانند کیفیت دانه برخی از محصولات را افزایش دهند. همچنین باعث افزایش جذب مواد معدنی و افزایش بهره وری عناصر مغذی در گیاه می شوند. اسید های آمینه بعنوان منبع مهمی برای نیتروژن است، بنابراین تا حد زیادی بر رشد محصول تاثیر می گذارند. همچنین مطالعات ثابت کردند که اسید های امینه می توانند به طور مستقیم و غیر مستقیم بر فیزیولوژی گیاه تاثیر بگذارند.
برخی اسید های آمینه از جمله پرولین و آرژنین، نقش مهمی در برابر شرایط نامطلوب مانند شوری، خشکسالی و درجه حرارت بالا یا پایین دارند. پرولین یک اسید آمینه در سنتز پروتئین می باشد.
پرولین باعث کلات شدن یون فلز در بین سلولهای گیاهی و در شیره آوند چوبی، میگردد و ممکن است به عنوان آنتی اکسیدان عمل نماید و با جذب فلز سنگین از اثرات رادیکالهای آزاد، بکاهد.
نتایج بررسیها نشان میدهد که اسیدهای آمینه آسپاراجین، گلوتامین، سیستئین و پپتیدهایی مثل گلوتاتیون و کلاتهای گیاهی در کلات کردن عناصر روی، نیکل، مس، کادمیوم و آرسنیک موثرند.
اسیدهای آمینه گلایسین، بتایین و پرولین، باعث افزایش مقاومت گیاه در برابر تنشهای غیرزیستی در گیاهان ذرت، جو، سویا، یونجه و برنج می شوند.
آرژینین که در ذخیره نیتروژن و انتقال آن در گیاه نقش مهمی دارد در شرایط تنشهای زنده و غیر زنده در گیاه تجمع می یابد
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 رادیکال- های آزاد به وسیله ترکیبات نیتروژنی، انجام میدهند.
چه زمانی از آمینو اسید ها باید استفاده کرد؟
- زمان زرد شدن برگ ها
- زمان کاهش سرعت رشد گیاهان
- زمان مشاهده بیماری در گیاه
- زمان رشد بیش از حد علف های هرز
- زمان استرس و تنش گیاه
مصرف کود های حاوی اسید آمینه
در شرایط بحرانی سنتز اسید آمینه بسیار دشوار است و یا به طور کامل متوقف می شود و کاربرد اسید های امینه به صورت کود علاوه بر برطرف کردن نیاز گیاه موجب می شود تا گیاه انرژی خود را صرف رشد بیشتر و بالا بردن کیفیت محصول نمایید. با اینکه آمینو اسیدها فواید مثبت زیادی در خاک دارند، بسیاری از آنها فقط از طریق روزنه‌های برگ و با تغذیه‌ی برگی و محلولپاشی در اختیار گیاه قرار می‌گیرند. اگر از آمینو اسیدها به‌درستی استفاده شود، تأثیرات عمیقی خواهند داشت.
مهمترین نکاتی که در زمان استفاده از کودهای حاوی اسید آمینه باید رعایت کرد
- اسپری کردن آمینو اسیدها در صبح زود
- از مخلوط کردن محلول حاوی کلسیم و گوگرد با مواد معدنی روغنی بپرهیزید.
- پاشش امینو اسید ها در ابتدای بحرانی و مرحله رشد به منظورتقویت ریشه و اندام هوایی
- گیاهان در زمان استفاده از آمینو اسید ها نباید در معرض کمبود فسفر قرار گیرند.
بهترین روش مصرف کود آمینه اسیدها
کودهای آمینو اسید بصورت پودری و مایع در بازار وجود دارند . عمدتا بصورت محلولپاشی مورد استفاده کشاورزان قرار می گیرد.
پیشنهاد اگری راز
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.
جمع بندی
باتوجه به این که در این مقاله به نقش مهم آمینو اسیدها در ساختار گیاهان پی بردیم . توصیه ما به شما کشاورزان عزیز استفاده از کودهای حاوی آمینو اسید بخصوص در دوره فعالیت رویشی گیاه و در زمان هایی که گیاه تحت تاثیر انواع تنش های زنده مانند آفات و بیماری ها و یا جهت افزایش سریع مقاومت گیاه در برابر تنش های غیرزنده مانند کمبود آب و خشکی، شوری خاک، یخ زدگی، تگرگ … می باشد تا رشد گیاه را تنظیم نمایند.
منابع
- https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.772810/full
- https://www.britannica.com/science/amino-acid
- https://www.mdpi.com/2223-7747/9/8/967
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205215003664
- https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A2%D9%85%DB%8C%D9%86%D9%88_%D8%A7%D8%B3%DB%8C%D8%AF
با ما همراه باشید
با ارائه برترین مقالات و مطالب روز کشاورزی توسط کارشناسان فنی
برای مشاوره آنلاین کلیک کنید
**اگری راز ،راز رویش ها**
