تأثیر تنش سرما بر رشد گیاهان

تنش‌هایی که باعث اختلال در رشد گیاهان می‌گردند به دو دسته‌ی زیستی و غیر زیستی تقسیم می‌شوند و در این میان سرما یکی از تنش‌های غیر زیستی است. قرار‌گرفتن گیاه در معرض دماهای پایین، به‌عنوان یکی از عوامل محدود‌کننده‌ی رشد، می‌تواند باعث کاهش سرعت رشد و یا توقف رشد گیاه گردد.

دماهای کمتر از ۱۵ درجه سانتی‌گراد در طول شبانه‌روز می‌تواند این خسارت را ایجاد کند، و هر‌چه دما پائین‌تر باشد خسارت شدید‌تر بوده و در مدت‌زمان کمتری حادث می‌شود.

تاثیرات سرما بر روی رشد گیاهان نیز مانند دیگر تنش‌ها، همه جانبه بوده و به‌ندرت شامل یک اثر خاص می‌گردد. در این مطلب به بررسی تاثیرات سرما بر مورفولوژی، فیزیولوژی و رشد گیاهان می‌پردازیم.

تأثیر سرما بر فیزیولوژی گیاهان

با کاهش دمای محیط ممکن است فعالیت تعدادی از آنزیم‌ها متوقف گردد. توقف فعالیت این آنزیم‌ها مستقل بوده و بر آنزیم‌های دیگر در همان مسیر سنتزی یا مسیر‌های متصل دیگر تأثیر نمی‌گذارد. این جدا شدن مسیر‌های متابولیکی می‌تواند منجر به تشکیل مواد سمی گردد که مهم‌ترین آنها، گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) یا رادیکال‌های آزاد هستند.

گونه‌های فعال اکسیژن، اشکال به‌شدت واکنش‌زای اکسیژن هستند که میل ترکیبی بسیار بالایی با دیگر مولکول‌ها و عناصر دارند و باعث اکسید شدن آنها می‌گردند. رایج‌ترین گونه‌های فعال اکسیژن که درنتیجه‌ی تنش‌ها در سلول‌های گیاه تشکیل می‌گردند، عبارت‌اند از: سوپر اکسید، اکسیژن یگانه، هیدروژن‌پراکسید و رادیکال‌های هیدروکسیل.

گونه‌های فعال اکسیژن باعث اکسیداسیون و درنتیجه تجزیه‌ی رنگیزه‌های فتوسنتزی ازجمله کلروفیل شده و با ایجاد اختلال در فتوسیستم II باعث اختلال در ساخت کربوهیدرات‌ها و به دنبال آن کاهش رشد می‌گردند. همچنین تشکیل گونه‌های فعال اکسیژن باعث اکسیداسیون و تجزیه‌ی پروتئین‌ها و لیپید‌های غشای تیلاکوئیدی شده و علاوه بر نشت الکترولیت‌ها از سلول‌ها، باعث تولید متابولیت‌های سمی و ایجاد اختلال در متابولیسم گیاه می‌شود.

تنش سرما سیالیت غشاء را کاهش می‌دهد، که این امر باعث ازهم‌گسیختگی کمپلکس‌های پروتئینی، ایجاد اختلال در جریان الکترونی و واکنش‌های انرژی‌زا و مختل شدن تنظیم یونی می‌گردد.

ساختارهای ثانویه‌ی DNA و RNA نیز ممکن است درنتیجه‌ی تأثیر تنش سرما بیش ثبات و سخت گردند. این موضوع باعث مختل شدن رونویسی ، ترجمه و تولید مجدد RNA می‌گردد.

تأثیر سرما بر مورفولوژی (شکل ظاهری) گیاه

با کاهش دما و درنتیجه‌ی تغییرات فیزیولوژیکی که در بالا ذکر شد، میزان تولید کربوهیدرات‌ها توسط گیاه کاهش‌یافته و رشد کند یا متوقف می‌گردد و به‌این‌ترتیب ارتفاع گیاه نسبت به سن آن کوتاه می‌ماند.

در دماهای پائین جذب عناصر غذایی توسط ریشه به حداقل می‌رسد و به‌این‌ترتیب علائم کمبود عناصر مختلف در گیاه قابل‌مشاهده خواهد بود. علائم کمبود معمولاً به‌ترتیب در مورد عناصر کلسیم، فسفر، نیتروژن و مس بروز می‌کند.

راه‌های مقابله‌ی گیاه با تنش سرما

گیاهان برای مقابله با گونه‌های فعال اکسیژن از ترکیباتی به نام آنتی‌اکسیدان در سلول‌های خود استفاده می‌کنند که اثر گونه‌های فعال اکسیژن را خنثی می‌کنند و یا خود آنها را از بین می‌برند. آنتی‌اکسیدان‌ها به دو دسته آنزیمی و غیر آنزیمی تقسیم می‌شوند. آمینواسیدها و مشخصاً آمینواسید پرولین در زمره‌ی آنتی‌اکسیدان‌های غیر آنزیمی قرار‌ دارند. توصیه به استفاده از آمینواسیدها در مقابله با تنش دقیقاً به دلیل خاصیت آنتی‌اکسیدانی آن‌هاست.

ساکارز نیز به‌عنوان یک ترکیب ضروری برای مقابله‌ی گیاه با تنش سرما شناخته می‌شود.

نتیجه‌گیری

تنش سرما می‌تواند تأثیرات جبران‌ناپذیری بر رشد و نمو و عملکرد گیاهان بگذارد. بنابراین توجه به کنترل دما در گلخانه‌ها و انتخاب تاریخ کاشت مناسب برای گیاهان مزرعه‌ای از ضرورت ویژه‌ای برخوردار است. برای کنترل دما در گلخانه می‌توان از هیترهای گلخانه‌ای به تعداد متناسب با مساحت و ارتفاع گلخانه و نصب لایه‌ی انرژی سیوینگ با قابلیت جمع شدن و باز شدن آسان در ارتفاع وتر استفاده کرد.

بالا بودن ذخیره‌ی کربوهیدرات می‌تواند عاملی برای مقابله با تنش سرما باشد و از طرفی ساخته‌شدن هر نوعی از آنتی‌اکسیدان‌ها در گیاه نیازمند وجود یک یا چند عنصر خاص است. بنابراین توجه ویژه به تغذیه‌ی مناسب گیاه در دوره‌ی رشد، می‌تواند تا حد زیادی در مقاومت گیاه به تنش سرما مؤثر باشد. در صورت قرار گرفتن گیاه در معرض سرما، بهتر است با محلول‌پاشی آمینواسید نسبت به ایجاد مقاومت در گیاه اقدام کرد.