Өсімдіктер жазғы стресске (бетаин) қалай қарсы тұрады?

Жазда өсімдіктер жоғары температура, күшті жарық, құрғақшылық (су стрессі) және тотығу стрессі сияқты көптеген қысымдарға тап болады. Бетаин маңызды осмостық реттегіш және қорғаныш үйлесімді еріткіш ретінде өсімдіктердің осы жазғы стресстерге төзімділігінде маңызды рөл атқарады. Оның негізгі функцияларына мыналар кіреді:

1. Өткізуді реттеу:
Жасуша тургорының қысымын ұстап тұру:

Жоғары температура мен құрғақшылық өсімдіктердің су жоғалтуына әкеледі, бұл цитоплазмалық осмостық потенциалдың жоғарылауына (тығыздануына) әкеледі, бұл қоршаған вакуольдерден немесе су сіңіру қабілеті жоғары жасуша қабырғаларынан жасушалардың сусыздануына және солуына оңай әкеледі. Бетаин цитоплазмада көп мөлшерде жиналады, цитоплазманың осмостық потенциалын тиімді түрде төмендетеді, жасушаларға жоғары тургор қысымын сақтауға көмектеседі, осылайша сусыздануға қарсы тұрады және жасуша құрылымы мен функциясының тұтастығын сақтайды.

Betaine өсімдігі

Тепе-теңдік вакуолярлы осмостық қысым:

Осмостық қысымды ұстап тұру үшін вакуольде көп мөлшерде бейорганикалық иондар (мысалы, K⁺, Cl⁻ және т.б.) жиналады. Бетаин негізінен цитоплазмада болады және оның жиналуы цитоплазма мен вакуольдер арасындағы осмостық қысым айырмашылығын теңестіруге көмектеседі, шамадан тыс сусызданудан цитоплазманың зақымдануын болдырмайды.

құлпынай бетаин

2. Биомолекулаларды қорғау:
Тұрақты ақуыз құрылымы:

Жоғары температура ақуыздың денатурациясын және инактивациясын оңай тудыруы мүмкін. Бетаин молекулалары оң және теріс зарядтарды (цвиттерионды) тасымалдайды және сутектік байланыс және гидратация арқылы ақуыздардың табиғи конформациясын тұрақтандыра алады, жоғары температурада дұрыс емес бүктелуден, агрегациядан немесе денатурациядан қорғайды. Бұл фермент белсенділігін, фотосинтездегі негізгі ақуыздарды және басқа метаболикалық ақуыздардың функцияларын сақтау үшін өте маңызды.

Қорғаныш пленка жүйесі:

Жоғары температура және реактивті оттегі түрлері жасуша мембраналарының (мысалы, тиракоидты мембраналар мен плазмалық мембраналардың) липидті қос қабатты құрылымын зақымдауы мүмкін, бұл мембрананың қалыптан тыс сұйықтығына, ағып кетуіне және тіпті ыдырауына әкеледі. Бетаин мембрана құрылымын тұрақтандыра алады, оның қалыпты сұйықтығын және селективті өткізгіштігін сақтай алады және фотосинтетикалық органдар мен органеллалардың тұтастығын қорғай алады.

3. Антиоксидантты қорғаныс:
Осмостық тепе-теңдікті сақтау және стресстен туындаған екінші реттік зақымды азайту.

Антиоксидантты ферменттердің (мысалы, супероксиддисмутаза, каталаза, аскорбат пероксидазасы және т.б.) құрылымы мен белсенділігін тұрақтандырады, өсімдіктің өзіндік антиоксиданттық қорғаныс жүйесінің тиімділігін арттырады және реактивті оттегі түрлерін жоюға жанама түрде көмектеседі.
Реактивті оттегі түрлерін жанама түрде жою:

Жазда күшті күн сәулесі мен жоғары температура өсімдіктерде көп мөлшерде реактивті оттегі түрлерінің пайда болуына себеп болып, тотығу зақымын тудыруы мүмкін. Бетаиннің өзі күшті антиоксидант болмаса да, оған келесі жолдармен қол жеткізуге болады:

4. Фотосинтезді қорғау:
Жоғары температура және күшті жарық кернеуі фотосинтездің негізгі механизмі, фотосистема II-ге айтарлықтай зиян келтіреді. Бетаин тилакоидты мембрананы қорғай алады, фотосистема II кешенінің тұрақтылығын сақтай алады, электрон тасымалдау тізбегінің үздіксіз жұмысын қамтамасыз етеді және фотосинтездің фототежелуін жеңілдетеді.

 

5. Метил доноры ретінде:

Бетаин тірі организмдердегі маңызды метил донорларының бірі болып табылады, метионин цикліне қатысады. Стресс жағдайында ол метил топтарын қамтамасыз ету арқылы кейбір стресске бейім заттардың синтезіне немесе метаболикалық реттелуіне қатысуы мүмкін.

Қысқаша айтқанда, аптап ыстық жазда бетаиннің өсімдіктерге тигізетін негізгі қызметі:

Суды сақтау және құрғақшылыққа төзімділік:осмотикалық реттеу арқылы сусызданумен күресу.
Ыстыққа төзімділіктен қорғау:ақуыздарды, ферменттерді және жасуша мембраналарын жоғары температураның зақымдануынан қорғайды.

Тотығуға төзімділік:антиоксиданттық қабілетті арттырады және фотооксиданттық зақымдануды азайтады.
Фотосинтезді сақтау:фотосинтетикалық мүшелерді қорғайды және негізгі энергиямен қамтамасыз етеді.

Сондықтан, өсімдіктер жоғары температура мен құрғақшылық сияқты стресс сигналдарын қабылдаған кезде, олар бетаин синтезі жолын белсендіреді (негізінен хлоропласттардағы холиннің екі сатылы тотығуы арқылы), стресске төзімділігін арттыру және қатал жазғы ортада тіршілік ету қабілетін жақсарту үшін бетаинді белсенді түрде жинайды. Кейбір құрғақшылық пен тұзға төзімді дақылдар (мысалы, қант қызылшасының өзі, шпинат, бидай, арпа және т.б.) бетаинді жинауға күшті қабілетке ие.

Ауыл шаруашылығы өндірісінде бетаинді экзогенді бүрку дақылдардың (мысалы, жүгері, қызанақ, чили және т.б.) жазғы жоғары температура мен құрғақшылық стрессіне төзімділігін арттыру үшін биостимулятор ретінде де қолданылады.

 


Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 1 тамыз