Ինչպե՞ս են բույսերը դիմադրում ամառային սթրեսին (բետաին):

Ամռանը բույսերը բախվում են բազմաթիվ ճնշումների, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանը, ուժեղ լույսը, երաշտը (ջրային սթրեսը) և օքսիդատիվ սթրեսը: Բետաինը, որպես կարևոր օսմոտիկ կարգավորիչ և պաշտպանիչ համատեղելի լուծված նյութ, կարևոր դեր է խաղում բույսերի դիմադրողականության մեջ այս ամառային սթրեսների նկատմամբ: Դրա հիմնական գործառույթներն են՝

1. Ներթափանցման կարգավորում.
Պահպանել բջջային տուրգորի ճնշումը.

Բարձր ջերմաստիճանը և երաշտը բույսերի մոտ ջրի կորստի պատճառ են դառնում, ինչը հանգեցնում է ցիտոպլազմային օսմոտիկ պոտենցիալի աճի (ավելի խիտ դառնալու), ինչը հեշտությամբ առաջացնում է ջրազրկում և բջիջների թառամում շրջակա վակուոլներից կամ բջջային պատերից, որոնք ունեն ավելի ուժեղ ջրի կլանման ունակություն: Բետաինը մեծ քանակությամբ կուտակվում է ցիտոպլազմայում՝ արդյունավետորեն նվազեցնելով ցիտոպլազմայի օսմոտիկ պոտենցիալը, օգնելով բջիջներին պահպանել բարձր տուրգորի ճնշումը, դրանով իսկ դիմադրելով ջրազրկմանը և պահպանելով բջջային կառուցվածքի և գործառույթի ամբողջականությունը:

Բույս՝ բետաինով

Հավասարակշռված վակուոլային օսմոտիկ ճնշում.

Վակուոլում կուտակվում են մեծ քանակությամբ անօրգանական իոններ (օրինակ՝ K⁺, Cl⁻ և այլն)՝ օսմոտիկ ճնշումը պահպանելու համար: Բետաինը հիմնականում առկա է ցիտոպլազմայում, և դրա կուտակումը նպաստում է ցիտոպլազմայի և վակուոլների միջև օսմոտիկ ճնշման տարբերության հավասարակշռությանը՝ կանխելով ցիտոպլազմայի վնասումը չափազանց ջրազրկման պատճառով:

ելակ

2. Կենսամոլեկուլների պաշտպանություն.
Կայուն սպիտակուցային կառուցվածք.

Բարձր ջերմաստիճանները կարող են հեշտությամբ առաջացնել սպիտակուցի դենատուրացիա և ինակտիվացում: Բետաինի մոլեկուլները կրում են դրական և բացասական լիցքեր (ցվիտերիոնային) և կարող են կայունացնել սպիտակուցների բնական կոնֆորմացիան ջրածնային կապերի և հիդրատացիայի միջոցով՝ կանխելով սխալ ծալումը, ագրեգացիան կամ դենատուրացիան բարձր ջերմաստիճաններում: Սա կարևոր է ֆերմենտային ակտիվության, ֆոտոսինթեզի հիմնական սպիտակուցների և այլ նյութափոխանակության սպիտակուցների գործառույթների պահպանման համար:

Պաշտպանիչ թաղանթի համակարգ.

Բարձր ջերմաստիճանը և ռեակտիվ թթվածնային տեսակները կարող են վնասել բջջային թաղանթների (օրինակ՝ թիլակոիդ թաղանթների և պլազմային թաղանթների) լիպիդային երկշերտ կառուցվածքը, ինչը հանգեցնում է թաղանթի աննորմալ հոսունության, արտահոսքի և նույնիսկ քայքայման: Բետաինը կարող է կայունացնել թաղանթի կառուցվածքը, պահպանել դրա նորմալ հոսունությունը և ընտրողական թափանցելիությունը, ինչպես նաև պաշտպանել ֆոտոսինթետիկ օրգանների և օրգանոիդների ամբողջականությունը:

3. Հակաօքսիդանտային պաշտպանություն.
Պահպանել օսմոտիկ հավասարակշռությունը և նվազեցնել սթրեսի հետևանքով առաջացած երկրորդային վնասը։

Կայունացնում են հակաօքսիդանտ ֆերմենտների կառուցվածքն ու ակտիվությունը (օրինակ՝ սուպերօքսիդ դիսմուտազ, կատալազ, ասկորբատ պերօքսիդազ և այլն), բարձրացնում բույսի սեփական հակաօքսիդանտային պաշտպանության համակարգի արդյունավետությունը և անուղղակիորեն նպաստում ռեակտիվ թթվածնային տեսակների մաքրմանը։
Ռեակտիվ թթվածնային տեսակների անուղղակի հեռացում.

Ամռանը ուժեղ արևի լույսը և բարձր ջերմաստիճանը կարող են բույսերում առաջացնել մեծ քանակությամբ ռեակտիվ թթվածնային տեսակներ, ինչը կարող է առաջացնել օքսիդատիվ վնաս: Չնայած բետաինն ինքնին ուժեղ հակաօքսիդանտ չէ, այն կարելի է հասնել հետևյալի միջոցով.

4. Ֆոտոսինթեզի պաշտպանություն.
Բարձր ջերմաստիճանը և ուժեղ լուսային սթրեսը զգալի վնաս են հասցնում ֆոտոսինթեզի հիմնական մեխանիզմին՝ ֆոտոսիստեմ II-ին: Բետաինը կարող է պաշտպանել թիլակոիդ թաղանթը, պահպանել ֆոտոսիստեմ II համալիրի կայունությունը, ապահովել էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի սահուն գործունեությունը և մեղմացնել ֆոտոսինթեզի ֆոտոինհիբիցիան:

 

5. Որպես մեթիլ դոնոր՝

Բետաինը կենդանի օրգանիզմների կարևոր մեթիլ դոնորներից մեկն է, որը մասնակցում է մեթիոնինի ցիկլին։ Սթրեսի պայմաններում այն ​​կարող է մասնակցել որոշ սթրես-զգայուն նյութերի սինթեզին կամ նյութափոխանակության կարգավորմանը՝ ապահովելով մեթիլ խմբեր։

Ամփոփելով՝ շոգ ամռանը բետաինի հիմնական գործառույթը բույսերի վրա հետևյալն է.

Ջրի պահպանում և երաշտի դիմադրություն.օսմոտիկ կարգավորման միջոցով ջրազրկման դեմ պայքարը։
Ջերմային դիմադրության պաշտպանություն.պաշտպանում է սպիտակուցները, ֆերմենտները և բջջային թաղանթները բարձր ջերմաստիճանի վնասումից։

Օքսիդացման դիմադրություն.ուժեղացնում է հակաօքսիդանտային կարողությունը և նվազեցնում ֆոտոօքսիդատիվ վնասը։
Պահպանել ֆոտոսինթեզը.պաշտպանել ֆոտոսինթետիկ օրգանները և պահպանել հիմնական էներգիայի մատակարարումը։

Հետևաբար, երբ բույսերը ընկալում են սթրեսի ազդանշաններ, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանը և երաշտը, նրանք ակտիվացնում են բետաինի սինթեզի ուղին (հիմնականում քլորոպլաստներում խոլինի երկփուլ օքսիդացման միջոցով), ակտիվորեն կուտակում են բետաին՝ բարձրացնելու իրենց սթրեսի նկատմամբ դիմադրողականությունը և բարելավելու իրենց գոյատևման ունակությունը ամառային կոշտ պայմաններում: Որոշ երաշտի և աղի նկատմամբ դիմացկուն մշակաբույսեր (օրինակ՝ շաքարի ճակնդեղը, սպանախը, ցորենը, գարին և այլն) ունեն բետաին կուտակելու ուժեղ ունակություն:

Գյուղատնտեսական արտադրության մեջ բետաինի էկզոգեն ցողումը նույնպես օգտագործվում է որպես կենսախթանիչ՝ ամառային բարձր ջերմաստիճանի և երաշտի նկատմամբ մշակաբույսերի (օրինակ՝ եգիպտացորենի, լոլիկի, չիլիի և այլն) դիմադրողականությունը բարձրացնելու համար։

 


Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոս-01-2025