مقاله آشنایی با نقش نیتریک‌اکسید در مقاومت به سرما

ویژگی اصلی هر گیاه این است که یک موجود زنده است و هر موجود زنده‌ای از جمله گیاهان برای بقا و ادامه زندگی باید بتواند به محرک‌های مختلف در هر زمان پاسخ بدهد و بر اساس مقتضیات زمان و مکان استراتژی‌های ویژه‌ای را برای ادامه حیات اتخاذ کند. هر موجود زنده‌ای تحت تاثیر دو گروه عوامل محرک و تاثیرگذار قرار می‌گیرد که عبارتند از عوامل بیرونی و عوامل درونی. هومون یک مولکول آلی است که در مقادیر کم در یک یا چند سلول تولید و برای انتقال اطلاعات ویژه‌ای به سلول‌های دیگر ارسال می‌گردد و بعد از انتقال پیام غیرفعال و یا تجزیه می‌شود.

 

نقش نیتریک‌اکسید در مقاومت به سرما

یکی از مهم‌ترین استرس‌های محیطی که گیاهان در طول دوره رشد با آن مواجه می‌شوند، استرس سرما است است که به صورت سرمازدگی (شکل 1) و یا یخ‌زدگی می‌باشد.

آثار خسارت ناشی از سرمازدگی در گیاهان

شکل 1ـ آثار خسارت ناشی از سرمازدگی در گیاهان

در استرس سرمازدگی که در دماهای بالای صفر درجه سانتی‌گراد اتفاق می‌افتد پروتئین‌های ساختاری و آنزیم‌ها و نیز غشاهای سلولی قابلیت‌های خود را از دست می‌دهند. در نتیجه سلول با بی‌نظمی و از دست رفتن کارکردهای دقیق خود مواجه می‌شود. در حالی‌که یخ‌زدگی که در دماهای صفر درجه سانتی‌گراد و پایین‌تر اتفاق می‌افتد به دلیل تشکیل کریستال‌های یخ آب داخل اندامک‌ها خشک شده و امکان فعالیت‌های طبیعی آنزیم‌ها و غشاهای سلولی گرفته می‌شود. همچنین به دلیل ایجاد کریستال‌های یخ سلول‌ها بریده شده و یا می‌ترکند. گیاهان مکانیسم‌های مختلفی برای مقاومت به سرما به کار می‌گیرند که بخشی از آن از طریق نیتریک‌اکسید مدیریت می‌شود. یکی از اثرات مشخص استرس سرمایی تحریک تولید رادیکال‌های آزاد و گونه‌های اکسیژن فعال و به ویژه نیتریک‌اکسید است. در گیاهان مقاوم به سرما استرس سرمایی باعث تحریک بیان ژن نیترات ردوکتاز و تولید این آنزیم شده و در نتیجه باعث سنتز نیتریک‌اکسید می‌گردد. هموگلوبین‌های غیرسمبیوزی گیاه که قادر هستند نیتریک‌اکسید را از حالت رادیکالی خارج کنند، در این شرایط تولید نمی‌شوند و از طرف دیگر تولید نیتریک‌اکسید باعث جلوگیری از فسفوریله شدن اسپینگولیپیدها و در نتیجه جلوگیری از تولید و تجمع فسفواسپینگولیپیدها می‌شود که به نظر می‌رسد این ترکیبات باعث حساسیت به سرما می‌شوند، ولی هنوز نقش دقیق آنها مشخص نشده است. از طرف دیگر نتیریک‌اکسید ژن‌های مقاومت به سرما را تحریک میکند. علاوه بر این‌که برخی پروتئین‌های مقاومت‌کننده به سرما مانند پروتئین‌های شوک حرارتی در نتیجه افزایش نیتریک‌اکسید تولید می‌شوند، اس نیتروزیلاسیون پروتئین‌ها توسط این مولکول باعث القا خاصیت مقاومت به سرما در آنها می‌گردد. این موضوع در خانواده کلم‌ها ثابت شده است. به طوری که مشخص شده در گیاهان خانواده کلم (شکل 2) در موقع تنش سرمایی نیتریک‌اکسید باعث اس نیتروزیلاسیون پروتئین‌ها و در نتیجه مقاوم شدن آنها در برابر تغییر حالت و عملکرد می‌شود.

در گیاهان خانواده کلم، نیتریک‌اکسید باعث مقامت به سرما در آنها می‌شود.

شکل 2ـ در گیاهان خانواده کلم، نیتریک‌اکسید باعث مقامت به سرما در آنها می‌شود.

 نیتریک‌اکسید که به دنبال تولید نیترات ردوکتاز در اثر سرما تولید می‌شود، باعث افزایش تولید فاکتورهای تنظیم کننده محوری مقاومت به سرما می‌گردد که این فاکتور باعث بیان ژن‌های مقاومت به سرما می‌شوند. همزمان با کاهش فسفوریله شدن اسفینگولیپیدها میزان حساسیت بافته را به سرما کاهش می‌دهد. بنابراین اثر نیتریک‌اکسید در مقاومت به سرما هم به تغییر در بیان ژن‌ها مربوط می‌شود و هم به تغییر در ساختارهای سلولی.

از طرف دیگر علاوه‌بر این‌که نیتریک‌اکسید خود در غلظت‌های پایین به عنوان آنتی‌اکسیدان عمل می‌کند، بلکه با فعال کردن سیستم‌های آنتی‌اکسیدانی باعث حذف رادیکال‌های آزاد تولید شده در جریان استرس می‌شود. همچنین با جلوگیری از فعالیت پراکسیدازهای چربی‌ها از اکسیداسیون چربی‌ها و تخریب غشاها جلوگیری می‌کند. این امر به خوبی در گیاهانی مثل گوجه‌فرنگی، ذرت و گندم به اثبات رسیده است.

 

اصغری،  محمدرضا(1394). هورمون‌ها و تنظیم کننده‌های رشد گیاهی جدید (چاپ اول). ارومیه: انتشارات دانشگاه ارومیه.