غشای گیاه نقش بسیار مهمی در نگهداشت آب در گیاه دارد. تقریبا نیمی از زمین های تخت آبیاری و حدود ۲۰٪ از زمین های زراعی جهان تحت تأثیر خشکسالی و شوری قرار دارند که مشکلات عمده ای در تولید محصولات کشاورزی ایجاد می کنند و بر رشد و بهره وری گیاهان در سراسر جهان تأثیر می گذارند.
بنابراین درک مکانیسم های هموستاز یونی و تحمل گیاه به خشکی و شوری از اهمیت حیاتی برخوردار است و امروزه به یکی از مباحث مهم تحقیقاتی مبدل گردیده است.
حفظ پتانسیل الکتریکی غشای گیاه، فعالیت آنزیمی، تنظیم غلظت اسمولیت ها و هموستازی سدیم به پتاسیم مواردیست که غشا در آنها نقش مهمی دارد. در شرایط عادی نسبت سدیم به پتاسیم حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلی مولار است که میزان سدیم حدود ۱۰ میلی مولار باید باشد.
غشای گیاه باعث تنظیم غلظت یون ها برای گیاه اهمیت بالایی دارد زیراکه در صورت بالا رفتن یون های سمی گیاه دچار مشکل خواهد شد. فعالیت پمپ های هیدروژنی روی غشا و سایر ناقلین اولیه و ثانویه تماما تحت تاثیر نسبت سدیم به پتاسیم هستند.
سطح بالای نمک به گیاه فشار اسمزی و درنهایت تنش وارد میکند. آب سلول در این شرایط کم می شود و از طرفی متحمل تنش یونی نیز می گردد. سدیم روی آنزیم ها تاثیر منفی دارد و باعث اختلال در متابولیسم می شود.
بعنوان مثال آنزیم نوکلئوتیدار HAL2 در مخمر و ارتولوگ آن AtAHL در آرابیدوبسیس در شرایطی که سمیت سدیمی وجود دارد سدیم به صورت آنتاگونسیت با یون منیزیم در محل عمل این آنزیم ها رفتار می کند و در نهایت منجر به عدم تولید متیونین می گردد همانطور که می دانید متیونین از اسیدآمینه های ضروری برای گیاه است.
همان طور که گفتیم این اختلالات هموستازی یونی منجر به صدمات مولکولی و سلولی می شود و رشد کلی گیاه را مختل می‌سازد و حتی می تواند منجر به مرگ سلول گردد. بنابراین تنظیم حمل و نقل یون ها و سنجش میزان نمک توسط گیاه برای ایجاد و حفظ هموستازی ضروری است. سدیم اضافی بهتر است در واکوئل گیاه ذخیره شود.
گیاهان می توانند به تنش های زیستی و غیر زیستی پاسخ دهند این پاسخ ها شامل تغییر در رشد، متابولیسم، رشد و نمو است. تنش های نمکی از تهدیدات مکرری بشمار می آیند که همواره زیستگاه گیاه را مورد هجوم قرار می دهند. بنابراین گیاهان استراتژی و سازکارهایی برای تحمل این شرایط ناهموار باید داشته باشد.
کاربرد غشای گیاه همچنین زمانی مشخص میشود که گیاهان متحمل به استرس ها مکانیسم های کارامدی از سنس کردن تنش، انتقال پیام و بیان ژن دارند حتی مسیرهای متابولیسمی متفاوتی برای مواجه با این شراکت تدارک می بینند. اگرچه برنامه های ژنی برای تحمل به تنش ها در گیاهان غیر متحمل نیز به چشم می خورد.
اکلیماسیون تدریجی این گیاهان مقاومت به تنش ها را به ارمغان می آورد. این گیاهان حساس باید اداپتاسیون اهسته و پایداری برای بیان ژن های تحمل به تنششان داشته باشند.
از روشهای بیوتکنولوژی و روشهای سنتی اصلاح نباتات بطور مکرر، در میان سایر تلاش ها، برای بهبود تحمل به شوری و خشکسالی در گیاهان دارای اهمیت اقتصادی استفاده شده است.
استراتژی های سم زدایی گیاهان به سمت ایجاد هموستازی
به منظور دستیابی به تحمل شوری و خشکسالی سه عمل باید انجام پذیرد اول اینکه صدمات باید کاهش یابند و یا پیشگیری شوند دوما هموستازی باید در شرایط جدید تنش دوباره برقرار گردد سوما حتی اگر رشد گیاه کمی کاهش یابد بعد از اصلاحات سلولی بعد از مدتی باید دوباره رشد صورت گیرد.
اثرات سمی ناشی از اختلال یونی باید به سرعت در سطح سلول خنثی شوند. سازگاری گیاهان به شوری و خشکسالی یک فرآیند پیچیده است که در سطح سلولی، ژنی، پروتئینی و … صورت می گیرد. همچنین غشای گیاه باعث افزایش ناقلین پروتئینی مثل پمپ هیدروژنی و یا آنتی پورترهای سدیمی هیدروژنی، افزایش گذرا در سطح آبسزیک اسید، تجمع سولوت های سازگارکننده، پروتئین های حفاظتی، افزایش آنتی اکسیدان ها و… همگی در جهت بازیابی هموستازی سلولی و تحمل به تنش ها صورت می گیرند.
ترجمه: نرگس اسدیان / کارشناس تولید محتوا
بازتاب: غشا و تنش شوری گیاه
عالی ترجمه شده بود.