اسیدهای آمینه و نقش آن ها در کشاورزی

یکی از اهداف مهم در کشاورزی پایدار استفاده از کودهای زیستی و موثر به منظور بهبود رشد و افزایش کمی و کیفی محصولات است. ترکیبات حاوی آمینو اسیدها یکی از موثرترین انواع این کودها هستند. اسیدهای آمینه از اجزای بنیادی در مراحل آغازین سنتز پروتئین‌ها به حساب می‌آیند. در حدود 20 نوع اسید آمینه مهم در هریک از فرآیندهای تابع سنتز پروتئین‌ها در سلول درگیر هستند که می‌توانند به طور مستقیم تاثیر بسیار زیاد و مهمی در فعالیت‌های حیاتی و ساختارهای گیاهی داشته باشند.

انواع اسید آمینه

اسیدهای آمینه به دو دسته ضروری و غیر ضروری تقسیم‌ بندی می‌شوند و می توانند به طور مستقیم و غیرمستقیم بر فعالیت‌های بیولوژیکی گیاه تاثیر بگذارند. اسید آمینه ضروری به آن دسته از اسیدهای آمینه گفته می‌شود که گیاه قادر به سنتز آن‌ها نبوده و باید در اختیار گیاه قرار بگیرد (آرژنین، هیستیدین، ایزولوسین، لوسین، لیزین، متیونین، فنیل آلانین، ترئونین، تریپتوفان و والین) و اسید آمینه غیرضروری به آن دسته‌‌ای می‌گویند که گیاه قادر به سنتز آنها می‌ باشد(آلانین، آسپارتیک اسید، آسپارانین، ،سیستئین، گلوتامیک اسید، گلوتامین، گلیسین، پرولین، سرین و تیروزین).

فرآیند تولید آمینو اسید توسط گیاه

گیاهان بر خلاف سایر موجودات قادرند توسط عناصر اولیه (کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن) در طی فرآیند فتوسنتز آمینو اسید بسازند. آمینو اسید از طریق روزنه‌ها و به مقدار کمتر از طریق غشاء سلولی جذب شده و چند ساعت پس از جذب به قسمت‌های رشد هدایت می‌شوند. در طی تنش‌ها و شرایط نامساعد محیطی ساخت آمینو اسید توسط گیاه متوقف یا دچار اختلال می‌شود. استفاده از ترکیبات حاوی اسیدهای آمینه با تامین اسیدهای آمینه ضروری این امکان را به گیاه می‌دهد تا انرژی ذخیره شده خود را صرف رشد و بالا بردن عملکرد و کیفیت محصول نماید. پس از ورود آمینو اسید ها به سلول به واسطه خلوص بسیار بالا، گیاه به راحتی این مواد را درون خود پذیرفته و در نتیجه گیاه قادر است مقداری از انرژی خود را ذخیره کرده و در نتیجه در برابر بسیاری از تنش‌های محیطی پایداری متابولیکی از خود بروز دهد.

همچنین اسیدهای آمینه که توسط  گیاهان و در درون خود گیاه تولید می‌شوند نیز با کود آمینو اسیدهایی که به صورت کود مایع مخلوط شده با آب و همراه با آبیاری در اختیار گیاه قرار می‌گیرند، یکی و ترکیب شده شده و در ساختمان خاک و ساختار آن قرار داده می‌شوند. این اسیدهای آمینه که در خاک استقرار می‌یابند و به خاک اضافه می‌شوند باعث بهبود ساختار خاک و به طور کلی به فلور گیاهی خاک کمک می‌کنند و با این کار جذب و دریافت مواد مورد نیاز و مفید خاک را توسط ریشه گیاهان آسان می‌کنند. همچنین باعث می‌شوند که مواد مورد نیاز و مفید به طور یکسان از طریق خاک جذب گیاه شود.

اسیدهای آمینه در گیاهان چه نقش‌های دارند؟

مقاومت نسبت به تنش‌ها

مشکلاتی محیطی و اقلیمی مناطق مختلف مانند دمای بالا، سرمای شدید، یخبندان، تنش‌های آبی، شوری و جابجایی و انتقال گیاه دارای تاثیر منفی بر روی متابولیسم‌های گیاهی بوده و موجب کاهش کمیت و کیفیت محصولات می‌شوند. كاربرد کودهای حاوی اسیدهای آمینه در قبل، حین و بعد از بروز استرس محیطی، باعث کم شدن خسارت ناشی از شرایط نامساعد محیطی می‌شود. از اسید آمینه‌های مهم در کاهش بروز این مشکلات می‌توان از اسید آمینه لوسین، ایزولوسین، والین و آرژنین نام برد.

افزایش کمی و کیفی محصول

اسیدهای آمینه با افزایش نسخه برداری و فعال سازی فرایند تشکیل قند و افزایش میزان پروتئین در گیاه موجب بهبود ویژگی‌های کیفی (بهبود طعم و رنگ میوه) و ویژگی‌های کمی (افزایش وزن و یکسان سازی اندازه میوه) می‌گردند.

افزایش سرعت رسیدگی محصول

اسید آمینه متیونین از طریق تحت تاثیر قراردادن تولید هورمون اتیلن، موجب سرعت بخشیدن به رسیدگی محصولات می‌گردد.

کمک به تعادل میکروفلورای خاک

حفظ تعادل فلور میکروبی در خاک‌های کشاورزی مساله‌ای مهم در راستای فرایند بهتر معدنی شدن مواد آلی خاک و همچنین بهبود ساختمان و حاصلخیزی خاک اطراف ریشه می‌باشد. میتوانید از پیش زمینه‌های ساخت فاکتورهای رشدی است که باعث استحکام دیواره سلولی فلورای میکروبی خاک می‌شود.

تقویت سیستم ایمنی گیاه

اسید آمینه‌ها از طریق تقویت دیواره سلولی، افزایش تولید لیگنین (بافت خشبی گیاهان) و ترمیم سریعتر بافت‌های آسیب دیده موجب افزایش مقاومت گیاه در برابر حمله آفات و بیماری‌ها می گردند.

تاثیر بر روزنه‌های هوایی

روزنه‌های هوایی، ساختارهای سلولی اند که در تنظیمات آبی گیاهان و جذب عناصر کم مصرف و پرمصرف و گازها دخیل‌اند. باز شدن روزنه‌ها توسط فاکتورهای خارجی (نور، رطوبت، دما و غلظت نمک‌ها) و فاکتورهای داخلی ( اسیدهای آمینه و اسید آبسیزیک) کنترل می‌شوند. روزنه‌های هوایی در زمان نور و رطوبت و افزایش دما و غلظت نمک مسدود می‌شود و در پی آن نقل و انتقال و جذب عناصر غذایی و فرایند فتوسنتز تقلیل می‌یابد و همچنین توازن فعالیت‌های متابولیکی بهم ریخته و فرایند کاتابولیسم از آنابولیسم پیشی می‌گیرد. در نتیجه سوخت و ساز گیاه افزایش یافته و در نهایت رشد گیاه تقلیل می‌یابد. به کارگیری کود آلی حاوی اسیدهای آمینه از انسداد روزنه‌های هوایی بر اثر شرایط نامساعد محیطی غلبه می‌کند. اسید آمینه لیزین و هیستیدین موجبات این تغییرات را در گیاهان فراهم می‌کنند.

القاء فرایند گرده افشانی

اسیدهای آمینه از طریق فعال سازی هورمون‌های مؤثر در تشکیل گل و میوه، بهبود جوانه زنی دانه‌های گرده و افزایش سرعت گلدهی موجب بهبود فرآیند گرده افشانی می‌شوند. اسیدآمینه پرولین به باروری دانه گرده کمک می‌کند. از سویی دیگر لیسین، متیونین و گلوتامیک اسید آمینواسیدهای ضروری در عمل گرده افشانی می‌باشند.

تسریع در تشکیل و تکوین اندام‌های گیاهی

فعالیت‌های مهم و ساختاری در گیاه نظیر فعالیت‌های سوخت و ساز و سیستم ترابری در درون گیاهان به واسطه وجود پروتئین‌ها تنظیم و کنترل می‌شوند. آمینو اسیدها از عوامل اصلی سنتز پروتئین‌ها می‌باشند اسیدهای آمینه موجب تسریع در فرآیند تشکیل و تکوین ساقه و برگ، فعال سازی سیستم تشکیل و رشد ریشه و ارتقاء جوانه زنی بذر می‌شوند.

خاصیت کلات کنندگی عناصر

تاثیر  گلیسین و گلوتامیک با عمل بر روی غشای سلولی، دارای خاصیت کلات کنندگی؛ از خواص کود ریزمغذی می‌باشند. استفاده همزمان آمینواسیدها و عناصر معدنی ریزمغذی، باعث سهولت جذب و انتقال این عناصر در گیاه می‌شود. این دو اسید آمینه تاثیر بسزایی بر روی کلات کنندگی عناصر دارند.

افزایش نیتروژن ارگانیک

مواد ارگانیک مانند اسید آمینه‌ها حاوی نیتروژن ارگانیک هستند و نیتروژن ارگانیک می‌تواند رشد سلول‌ها را به صورت طبیعی و با ضخامت دیواره مناسب (برخلاف فرم‌های دیگر نیتروژن مانند نیترات) هدایت کند که سبب افزایش مقاومت گیاه نسبت به آفات و بیماری‌ها می‌شود. همچنین نیتروژن ارگانیک ماندگاری بیشتری در خاک دارد و کمتر در معرض آبشویی قرار می‌گیرد.

تاثیراسیدهای آمینه در تولید هورمون‌ها

بعضی از آمینو اسیدها پیش ساز تولید بعضی از هورمون‌ها هستند و هورمون‌ها در رشد و تولید مثل به صورت مستقیم تاثیر می‌گذارند.

نقش اسید آمینه در تولید فتوسنتز

کربوهیدرات‌ها در گیاه از طریق فرآیند فتوسنتز تولید می‌شوند. با کاهش فتوسنتز رشد گیاه کم می‌شود و در نهایت مرگ گیاه را در پی دارد. کلروفیل مسئول جذب نور در گیاهان است. اسید آمینه باعث افزایش غلظت کلروفیل در گیاه شده که با این روش فتوسنتز را افزایش می‌دهد. به طور مثال اسید آمینه گالیسین در فرآیند تشکیل کلروفیل و فتوسنتز گیاه، نقش مهمی ایفا می‌کند و باعث سرسبزی و شادابی آن می‌شود.

نقش اسیدهای آمینه در تولید پروتئین

پروتئین‌ها نقش ساختاری، متابولیکی آنزیم‌ها و انتقال آن‌ها را در گیاه بر عهده دارند. به طور مثال اسید آمینه سیستئین (Cysteine) در ساختار پروتئین‌ها نقش مفیدی دارد و موجب پایداری پروتئین‌ها می‌شود.

بهترین زمان مصرف ترکیبات حاوی اسید آمینه در کشاورزی

اسیدهای آمینه اساساً از طریق روزنه‌ها جذب می‌شوند. و به مقدار کمتر از طریق غشاء سلولی نفوذ می‌کند و چند ساعت پس از جذب به قسمت‌های رشد (مریستم) هدایت می‌شوند. در زمان ابری شدن هوا، وزش باد و احتمال ریزش باران نباید از کودهای کشاورزی حاوی اسیدهای آمینه استفاده شود. حداقل زمان مورد نیاز جهت جذب اسیدهای آمینه ۸ ساعت است. مناسب‌ترین زمان محلول‌­پاشی قبل از طلوع یا بعد از غروب آفتاب است. چرا که به دلیل باز بودن روزنه‌های گیاهی، راندمان نفوذ محلول به درون گیاه افزایش می‌یابد.