بخشی از مقاله
چکیده
شوری خاک یکی از مشکلات اساسی در مزارع دنیا بوده و یکی از مهمترین تنشهای غیر زیستی گیاهان زراعی میباشد. از این رو یکی از راهکارها، معرفی ارقام و واریتههای متحمل به شوری است. امروزه استفاده از فنآوری مهندسی ژنتیک جهت بهبود تحمل به شوری، یکی از راههای توانمندسازی گیاهان حساس برای حفظ میزان رشد و افزایش بهرهوری در شرایط تنش شوری محسوب میگردد.
گیاه سالیکورنیا از جمله گیاهان هالوفیتی است که دارای فعالیت مناسبی از پروتئین آنتیپورتر SOS1 میباشد. گیاه سالیکورنیا از جمله گیاهان شورپسندی است که با وجود ژنهای مختلف و مکانیسمهایی تحمل به شوری را دارا بوده وگیاهی یکساله، از خانوادهی اسفناجیان میباشد. ژنSOS1 عامل اصلی تحمل و مقاومت به شوری در گیاه سالیکورنیا میباشد که در بخشهایی از غشای پلاسمایی مستقر بوده و یونهای سدیم را به سیتوپلاسم انتقال میدهد.
مقدمه
شوری خاک یکی از مشکلات اساسی مزارع در دنیا و از جملهی مهمترین تنشهای غیرزیستی گیاهان زراعی میباشد، به طوری که نزدیک به 1000 میلیون هکتار از کل وسعت زمین تحت تاثیر شوری خاک قرار میگیرد
گیاه سالیکورنیا از جمله گیاهان شورپسندی است که با وجود ژنهای مختلف و مکانیسمهایی تحمل به شوری را دارا میباشد. گونههای مختلف سالیکورنیا سازگار با محیطزیست بوده و نقش حیاتی را در اکوسیستم بازی میکند، از جمله به عنوان محافظی در برابر فرسایش سواحل ناشی از نیروی امواج و به عنوان فیلتری برای محافظت از زمین در برابر آلایندهها نقش دارند
همچنین گونههای سالیکورنیا مصارف بسیار متنوعی دارند، به عنوان نمونه یک گیاه دارویی برای انسان یا استفاده از آن به عنوان یک افزودنی در تولید صابون و شیشه اشاره کرد
ژن SOS1 عامل اصلی مقاومت و تحمل به شوری در گیاه سالیکورنیا میباشد که در بخشهایی از غشایپلاسمایی مستقر بوده و یونهای سدیم را به سیتوپلاسم انتقال میدهد - Shi et al., 2002 - به طوری که یونهای سدیم با پروتون های تولید شده توسط پمپ H+-ATPase جایگزین میگردد
ترکیبات مهم سالیکورنیا و ارزش غذایی آن
گیاه سالیکورنیا و بذرهایش سرشار از پروتئین - حدود 35درصد - و سطوح بالایی از اسیدهایچرب اشباعنشده - حدود 30درصد - میباشد. همچنین مطالعات فیتوشیمیایی این گیاه خبر از حضور استرولها، ساپونینها، آلکالوئیدها، فلاوونوئیدها و ترکیبات فنلی میدهد
محققین فعالیت آنتی اکسیدانی سالیکورنیا را مورد بررسی قرار دادند و مشخص گردید که مقادیر قابل ملاحظهای آنتی اکسیدان آلفا توکوفرول در اسیدهایچرب این گیاه وجود دارد
این گیاه همچنین غنی از ویتامینهای گروه B و ویتامینهای A و C بوده و حاوی موادمعدنی مختلف از جمله Ca2+، I- و Fe3+ میباشد
اهمیت اقتصادی سالیکورنیا و کاربردهای آن
همانطور که در بالا اشاره شد گیاه سالیکورنیا گیاهی سرشار از پروتئین، موادمعدنی، ویتامینها و حاوی دانههای روغنی میباشد که به این دلیل میتواند گزینه مناسبی برای غذای انسان و دام باشد .قابل ذکر است که این گیاه در دنیا با نام نمک سبز معروف میباشد.
از دیگر کاربردهای سالیکورنیا استفاده از آن به عنوان علوفه دام میباشد؛ چرا که پس از روغنگیری دانههای این گیاه کنجالههای باقیمانده حدود 65 درصد از وزن محصول را شامل میشوند که حاوی 42 درصد پروتئین بوده و میتواند به عنوان ماده غذایی با ارزش غذایی فراوان مورد استفاده دام و طیور قرار گیرد
مصارف دارویی گیاه سالیکورنیا
گیاه سالیکورنیا دارای خواص دارویی بسیار مفیدی میباشد که عمدتاً در زمینه طب سنتی در کشورهای شرقآسیا استفاده میشود که از آن در درمان بسیاری از بیماریها از جمله هپاتیت، برونشیت، ناراحتیهای کلیوی و بیماریهای رودهای استفاده میشود . - Isca et al ., 2014 - تحقیقات اخیر نیز خبر از پیشگیری و درمان سرطان با استفاده از این گیاه را میدهد؛ چرا که فلاوونوئیدها و برخی از ترکیبات موجود در این گیاه دارای فعالیت آنتی اکسیدانی میباشند
مکانیسمهای مقاومت به شوری در هالوفیتها
گیاهان سازوکارهای متعدد بیوشیمیایی و مولکولی را برای غلبه بر تنش شوری در خود توسعه میدهند. مسیرهای بیوشیمیایی که منجر به تحمل شوری در گیاهان و تولید محصولات میانجامد، احتمالاً به صورت همکاری با هم عمل میکنند
استراتژیهای بیوشیمیایی شامل:
1 انباشتگی یا دفع انتخابی یونها 2 کنترل جذب یون به وسیله ریشهها 3 تغییر در مسیر فتوسنتز 4 القاء آنزیمهای آنتی اکسیدانی 5 القای هورمونهای گیاهی 6 تنظیم اسمزی 7 غیره.
قابل ذکر است که هالوفیتهای دولپهای و تکلپهای از استراتژیهای متنوعی برای تحمل به شوری استفاده میکنند؛ به طوریکه هالوفیتهای تکلپه ای تمایل به جذب Na+ کمتر داشته و K+ بیشتری را در ساقههای خود نگه میدارند تا تعادل اسمزی توسط تولید قند به دست بیاید در حالیکه هالوفیتهای دولپهای Na+ بیشتری را تمایل دارند در ساقههای خود ذخیره کنند که NaCl تعادل اسمزی را ایجاد کرده و به عنوان اسموتیکوم به کار گرفته میشود
سالیکورنیا به عنوان نمونه بارز هالوفیتهای دولپهای نسبت بالایی از Na:K در خود انباشته میسازد که این انباشته ساختن یونهای معدنی در واکوئلها صورت میگیرد. گیاه برای برقراری تعادل اسمزی، محلولهای اسمزی سازگار را در سیتوپلاسم انباشته میکند، که این توزیع نامتقارن مواد محلول، فعالیت متابولیکی را از اثرات سمی غلظتهای بالای یونهای معدنی محافظت میکند
ژنهای درگیر در ایجاد مقاومت به شوری در سالیکورنیا
مهمترین عامل درگیر در تحمل به شوری در هالوفیتها به ویژه سالیکورنیا آنتیپورترها هستند. آنتیپورترها گروه مهمی از پروتئینها هستند که نقش مهمی در هموستازی یونی در گیاهان دارند. آنتیپورترهای SOS1 و NHX1 در حفظ غلظت مناسب یونهای سدیم و پتاسیم در سیتوزول و نهایتاً به حداقل رساندن سمیت آنها در سلول نقش دارد
شکل 1 غشاهای پلاسمایی و تونوپلاستی، خروج سدیم و ورود پروتون
در سالیکورنیا رمزگردان SOS1 ژنی به طول 3774 جفت باز میباشد و آنتیپورتر غشایپلاسمایی پروتئین 1159 اسیدآمینه ای را تولید میکند SOS1 . - Shi et al., 2002 - در بخشهایی از غشایپلاسمایی مستقر بوده و یونهای سدیم را به سیتوپلاسم انتقال میدهد که یونهای سدیم با پروتونهای تولید شده توسط پمپ H+-ATPase جایگزین میگردد
مسیرهای ایجاد مقاومت دربرابر ایجاد تنش شوری در سالیکورنیا توسط کمپلکس SOS
مسیر مقاومت به تنش شوری در سیستم SOS حاوی سه نوع پروتئین میباشد که شامل: SOS1، SOS2 و .SOS3
SOS1 در غشایپلاسمایی مستقر بوده و یونهای سدیم را از سیتوپلاسم به بیرون سلول انتقال میدهد . - Shi et al., 2002 - ژن SOS2 یک پروتئینکیناز سرین ترئونین میباشد . - Halfter et al., 2000 - ژن SOS3 حساس به کاهش یون کلسیم که دارای موتیف EF-hand بوده که عامل اصلی در درک علامت کاهش یون کلسیم در اثر تنش شوری و ورود و تجمع بیش از حد یونهای سدیم در محیط سلولی میباشد
طبق گزارشات این پروتئینهای SOS و برخی عوامل و پروتئینهای دیگر با یکدیگر در ارتباط بوده و یک شبکه منطقی را تشکیل میدهند به طوریکه وجود یونهای سدیم در آپوپلاست توسط حسگرهایی درک میگردند و این امر باعث کاهش میزان کلسیم و فعال شدن ژن SOS3 میشود، به دنبال آن SOS2/SOS3 فعال شده و این شبکه ژنهای SOS1 و NHX1 را که محصولات آن ها به ترتیب در غشاهایپلاسمایی و تونوپلاستی مستقرند، فعال میکند و به این ترتیب باعث فعال شدن پمپهای H+-ATPase و H+-PPase مستقر در غشاهایپلاسمایی و تونوپلاستی میگردند تا سدیم را از سیتوزول دریافت و پروتون را جایگزین آن کنند و سدیم را به خارج از سلول هدایت نمایند
نتیجه گیری
طبق تحقیقات صورت گرفته، فعالیت گروهی از آنتیپورترها با یکدیگر و تشکیل شبکه ژنی منظم، باعث ایجاد مقاومت به تنش شوری در گیاه سالیکورنیا میگردد و با توجه به ارزشهای غذایی،اقتصادی و دارویی این گیاه و همچنین نقش آن در بیابانزدایی و خاکپالایی، اهمیت و پتانسیلهای بالای این گیاه در مناطقی با خاکهای شور و غیرقابل کشت را نشان میدهد.
