نگاهى به مهندسى توليد متابوليت هاى ثانويه

تركيبات همه كاره


كسرى اصفهانى


بعضى از موجودات زنده خصوصاً گياهان، طيف وسيعى از تركيبات موسوم به متابوليت هاى ثانويه را توليد مى كنند. در مفهوم كلى، متابوليت هاى ثانويه تركيباتى آلى هستند كه نقش ضرورى در رشد و نمو موجود زنده ندارند. گياهان براى بيوسنتز اين مواد انرژى زيادى را به كار مى برند. زمانى كه اين تركيبات اثرى بر رشد و تمايز گياه نداشته باشند، قاعدتاً بايد منافع ديگرى داشته باشند. مطالعه در زمينه وظايف اين تركيبات در گياهان، يك موضوع جذاب و مهم براى بسيارى از پروژه هاى تحقيقاتى شده است و نقش اكولوژيكى تعدادى از اين تركيبات مورد بررسى و تحقيق قرار گرفته است. با مطالعاتى كه تاكنون صورت گرفته است، به نظر مى رسد كه متابوليت هاى ثانويه، به عنوان موادى طبيعى، نقش اكولوژيكى مهمى در واكنش هاى دفاعى گياهان و همچنين گرده افشانى و انتشار دانه هاى گياهان به وسيله حشرات و حيوانات دارند. بعضى از اين تركيبات به عنوان علف كش و حشره كش در صنعت استفاده مى شوند در حالى كه برخى ديگر كاربرد صنعتى ندارند. دسته بزرگى از متابوليت هاى ثانويه كاربرد دارويى و پزشكى دارند. تركيبات ديگرى از اين گروه نيز نقش مهمى در تغذيه انسان و دام دارند.
• تفاوت هاى متابوليت هاى ثانويه با متابوليت هاى اوليه
سلول ها خصوصاً سلول هاى گياهى دو دسته از تركيبات را توليد مى كنند؛ متابوليت هاى اوليه و متابوليت هاى ثانويه.
• متابوليت هاى اوليه
متابوليت هاى اوليه مستقيماً در رشد و متابوليسم درگير هستند و شامل كربوهيدرات ها، ليپيدها، پروتئين ها و اسيدهاى نوكلئيك مى شوند. در گياهان متابوليت هاى اوليه طى فرايند فتوسنتز توليد شده و سپس در ساخت تركيبات سلول نقش آفرينى مى كنند. اين تركيبات در حجم زياد و با ارزش اقتصادى پائين توليد مى شوند و عمدتاً به عنوان ماده خام صنعت، موادغذايى و افزودنى ها كاربرد دارند. روغن هاى گياهى، اسيدهاى چرب (براى ساخت صابون و شوينده ها) و كربوهيدرات هايى مانند ساكاروز، نشاسته، پكتين و سلولز مثال هايى از متابوليت هاى اوليه هستند. قيمت اين قبيل تركيبات به طور ميانگين دو دلار در هر كيلو بوده و توليد آنها در حجم انبوه امكان پذير است. البته برخى از متابوليت هاى اوليه مانند ميواينوزيتول و بتاكاروتن گران هستند كه علت قيمت بالاى آنها، سختى استخراج و تخليص آنها است.
• متابوليت هاى ثانويه
متابوليت هاى ثانويه از بيوسنتز متابوليت هاى اوليه به دست مى آيند و به عنوان تركيبات فرعى و انتهايى متابوليسم اوليه در نظر گرفته مى شوند. همچنين اين تركيبات در فرآيندهاى متابوليسمى وارد نمى شوند. مهمترين متابوليت هاى ثانويه آلكالوئيدها، فنوليك ها، روغن هاى ضرورى، استروئيدها، ليگنين ها، تانن ها و فلاوونوئيدها هستند. متابوليت هاى ثانويه عمدتاً در گونه ها و خانواده هاى خاصى از سلسله گياهان توليد مى شوند. اين تركيبات به مقدار كمى در سلول ذخيره شده و عمدتاً در سلول هاى تخصصى و در مرحله خاصى از چرخه زندگى گياه توليد مى شوند و همين امر استخراج و تخليص آنها را در مقايسه با متابوليت هاى اوليه كه در تمام سلول ها توليد مى شوند، دشوار مى كند. گياهان دارويى از لحاظ ميزان متابوليت هاى ثانويه بسيار غنى هستند و تركيبات آنها را در انگليسى Medicinal يا Officinal مى نامند. اين تركيبات كه از گروه متابوليت هاى ثانويه هستند، اثرات فيزيولوژيكى عميقى بر پستانداران دارند و از مهمترين تركيبات دارويى هستند. از اين گياهان و اثرات فيزيولوژيك تركيبات موثره آنها به عنوان داروى خوراكى استفاده شده و در نتيجه اين تركيبات، داروهاى گياهى يا داروهاى طبيعى نام گرفته اند. استفاده از داروهاى با منشاء گياهى بدون انجام فرآورى خاصى، يعنى استفاده از پودر گياه يا مواد موثره آن بدون خالص سازى عصاره گياهى، از قديم رواج داشته و حتى در حال حاضر و در پزشكى مدرن از طيف وسيعى از داروهاى با منشاء گياهى استفاده مى شود. گرچه تعدادى از اين داروها به طور مصنوعى براى مصارف ساخته مى شوند ولى هنوز بسيارى از آنها از منابع طبيعى به دست مى آيند. به محض اينكه اثر فيزيولوژيك يك گياه دارويى خاص كشف شود، تلاش ها براى يافتن خصوصيات دقيق شيميايى ماده موثره آن (داروى گياهى) و در پى آن، يافتن روش توليد شيميايى اين تركيبات به طور تجارتى صورت مى گيرد. براى تعيين خصوصيات شيميايى و شناسايى يك متابوليت ثانويه، جداسازى آن به صورت كاملاً خالص الزامى و اولين قدم است. روش هاى جداسازى گوناگون و مراحل آن اكثراً طولانى است. متابوليت هاى ثانويه به صورت خالص و با نسبت هاى مشخص در پزشكى استفاده مى شوند. البته در كنار خالص سازى مواد موثره گياهان دارويى، آنها بدون تغيير نيز در سامانه هاى مختلف تهيه دارو استفاده مى شوند. اين نكته را نبايد فراموش كرد كه در كنار متابوليت هاى ثانويه، تعدادى از متابوليت هاى اوليه نيز اثرات فيزيولوژيكى قوى دارند. اكثر اين تركيبات پروتئينى بوده و عملكردهاى مختلفى دارند. هورمون ها و زهرمارها مثال هايى از پروتئين هاى با اثرات فيزيولوژيكى قوى هستند. آنتى بيوتيك ها، واكسن ها و تعدادى از پلى ساكاريدها كه نقش هورمونى دارند، از جمله متابوليت هاى اوليه با اثر فيزيولوژيكى قابل ملاحظه هستند.
• مسيرهاى توليد متابوليت هاى ثانويه
اسكلت كربنى متابوليت هاى ثانويه از كربوهيدرات ها تامين شده و طى فرآيند فتوسنتز ايجاد مى شود. متابوليت هاى اوليه ديگرى كه در توليد متابوليت هاى ثانويه نقش دارند، اسيدهاى آمينه هستند. استيل كوآنزيم و اسيد مِوالونيك نيز نقش مهمى در توليد انواع ترپنوئيدها دارند. مسير اسيد شيكيميك نيز در توليد ليگنين ها و ايندول آلكالوئيدها نقش آفرينى مى كند.
• مهندسى توليد متابوليت هاى ثانويه در گياهان
در حال حاضر دستاوردهاى زياد و گوناگونى در مهندسى متابوليك متابوليت هاى ثانويه به دست آمده است. مسيرهاى بيوشيميايى مختلفى با استفاده از ژن هاى رمزكننده آنزيم هاى مهندسى شده و پروتئين هاى تنظيمى بررسى شده اند. در عين حال از ژن هاى آنتى سنس نيز براى مسدود كردن مسيرهاى بيوشيميايى و افزايش توليد متابوليت ثانويه خاصى استفاده مى شود. متابوليت هاى ثانويه وظايف مختلفى در طول چرخه زندگى گياه دارند. از جمله اين وظايف انجام نقش تركيبات واسطه در برهم كنش گياه و محيط اطرافش و برهم كنش گياه با حشرات، ريزسازواره ها و حتى گياهان اطراف است. توليد متابوليت هاى ثانويه همچنين ممكن است بخشى از سامانه دفاعى گياه باشد. اين تركيبات در توليدمثل گياه نيز نقش دارند كه از طريق جذب حشرات گرده افشان اين كار را انجام مى دهند. متابوليت هاى ثانويه گياهى نقش مهمى در ايجاد كيفيت مواد غذايى (رنگ، طعم و بو) مختلف دارند. همچنين رنگ گياهان زينتى و گلبرگ گل ها كه مهمترين خاصيت اين دسته از گياهان است، توسط متابوليت هاى ثانويه ايجاد مى شود. بسيارى از متابوليت هاى ثانويه نيز براى توليد دارو، رنگ، حشره كش ها، طعم دهنده هاى غذايى و عطر استفاده مى شوند. به دليل كاربردهاى فراوان، متابوليت هاى ثانويه موضوع جالبى براى تحقيقات اصلاح نباتات از طريق فنون مولكولى و مهندسى ژنتيك محسوب مى شوند. در ده سال گذشته تحقيقات چندانى در ارتباط با متابوليت هاى ثانويه انجام نشده است. مانع بزرگ در انجام اين تحقيقات اطلاعات اندك از مسيرهاى توليد زيستى متابوليت هاى ثانويه و برهم كنش آنزيم هاى درگير در اين مسير است. همچنين تعداد معدودى از ژن هاى مربوط به متابوليت هاى ثانويه در دسترس است. يكى از مسيرهايى كه مطالعات بيشترى در سطح ژن هاى دست اندركار آن نسبت به ديگر متابوليت هاى ثانويه انجام شده است، مسير توليد فلاوونوئيدها و آنتوسيانين ها است. اكثر ژن هاى درگير در مسير توليد آنتوسيانين ها همسانه سازى شده و مطالعات فراوانى در سطح بيوشيميايى، مولكولى و ژنتيك اين دست از متابوليت هاى ثانويه صورت گرفته است. يكى از مهمترين دلايل مطالعات بيشتر در اين زمينه، آسانى بررسى اين مواد از روى رنگ گل ها به فنوتيپ قابل غربال گرى است. ديگر مسير توليد متابوليت هاى ثانويه كه در سطح آنزيم هاى درگير و مواد واسط مورد مطالعه قرار گرفته است و اهميت زيادى در داروسازى دارند، ايندول آلكالوئيدها هستند. اما در اين مسير هم ژن هاى محدودى مشخص شده اند. هدف از مهندسى ژنتيك مسير يك متابوليت ثانويه، افزايش مقدار يك ماده خاص يا گروهى از تركيبات و يا حتى كاهش مقدار اين تركيبات است. براى دستيابى به هدف دوم كه كاهش ميزان توليد يك ماده خاص يا گروهى از مواد ناخواسته است، راه هاى مختلفى وجود دارد. [اين مواد ممكن است تركيبات سمى در يك محصول گياهى، مواد مانع خالص سازى يك فرآورده صنعتى يا موادى از اين دست باشد.] يكى از اين راه ها، مسدود كردن يك مرحله از مسير توليد متابوليت ثانويه و مختل كردن توليد يا فعاليت آنزيم مربوط به آن مرحله است. اين هدف مى تواند با كاهش ميزان mRNA مسئول توليد اين آنزيم، با استفاده از فناورى آنتى سنس، RNAi يا بيان بالاى يك آنتى بادى عليه آنزيم مسئول محقق شود. فناورى آنتى سنس به خوبى براى تغيير رنگ گل ها استفاده شده است. راه هاى ديگر دستيابى به اين هدف، تغيير مسير به سوى مسيرهاى موازى يا افزايش كاتابوليسم ماده نهايى است. اما ممكن است هدف از انجام تحقيقات، افزايش توليد يك تركيب خاص در گياه بوده يا انتقال ژن هاى مربوط به مسير توليد يك متابوليت ثانويه به يك گياه يا يك ريزسازواره مورد نظر باشد. همچنين ممكن است توليد يك ماده جديد كه به صورت طبيعى در گياهان توليد نشود هدف يك پروژه توليدى- پژوهشى باشد. در برخى روش ها با تغيير ميزان بيان يك يا چند ژن، بر موانع توليد يك ماده غلبه مى كنند و در روش هاى ديگر، با حذف مسيرهاى موازى (رقابتى) يا كاهش كاتابوليسم ماده مورد نظر، مقدار آن ماده را در گياه مى افزايند. ايجاد تغييراتى در بيان ژن هاى تنظيمى كه كنترل مسير توليد زيستى متابوليت هاى ثانويه را برعهده دارند نيز از جمله روش هاى افزايش يا كاهش توليد تركيب مورد نظر است. در ادامه اين مطلب برخى از نتايج به دست آمده از بررسى نحوه توليد متابوليت هاى ثانويه ژن هاى مسئول و تنظيم بيان ژن هاى درگير ارائه مى شود.
• فلاوونوئيد ها و آنتوسيانين ها
ـ ژن هاى مسئول بيوسنتز فلاوونوئيد ها و آنتوسيانين ها
بيوسنتز فلاوونوئيد و آنتوسيانين از اولين مسير هاى متابوليت هاى ثانويه بود كه مهندسى ژنتيك آنها صورت گرفت. دليل اين موضوع اين بود كه مسير بيوسنتز آنها به خوبى شناخته شده بود و نتايج تغييرات انجام شده به راحتى از روى تغيير رنگ گل ها قابل مشاهده است.
آزمايش هاى زيادى شامل افزايش بيان ژن هاى مختلف براى ايجاد رنگ هاى جديد گل يا توليد تركيبات جديد در گياه انجام شده است.
به خاطر خواص آنتى اكسيدانى اين تركيبات افزايش ميزان توليد و مقدار آنها در غذا هاى گياهى موضوع جالب توجهى براى دانشمندان بوده است. اكثر پژوهش هاى انجام شده در زمينه بيوسنتز فلاوونوئيد ها و آنتوسيانين ها در گياه گوجه فرنگى صورت گرفته است. مشخص شده است كه آنزيمى از گروه آيزومراز به نام CHI از آنزيم هاى مراحل اوليه مسير توليد فلاوونوئيد نقشى كليدى در افزايش توليد فلاوونول دارد. افزايش بيان ژن CHI گياه اطلسى باعث افزايش سطح فلاوونوئيد در پوست گوجه فرنگى به ميزان ۷۸ برابر مى شود همچنين با توليد گياهان گوجه فرنگى اصلاح ژنتيكى شده، ميزان فلاوونوئيد آنها بيش از ۲۰ برابر گياهان شاهد بوده است. اين موضوع حاكى از آن است كه افزايش توليد تركيبات مفيد براى سلامتى در محصولات حاصل از گوجه فرنگى امكان پذير است.
بيوسنتز ايزوفلاوون ها كه تركيباتى ضدميكروبى هستند، بر اثر آلودگى ميكروبى در حبوبات القا مى شود. افزايش بيان ژن ايزوفلاوون سنتتاز كه يك آنزيم سيتوكروم P450 است، باعث توليد اين تركيبات در آرابيداپسيس، توتون و ذرت كه به طور عادى توانايى توليد اين مواد را ندارند، مى شود. توليد اين تركيبات در اين گياهان بستگى به در دسترس بودن پيش ماده هاى مسير فنيل پروپانوئيد دارد. القا يا مهندسى اين مسير مى تواند در اصلاح و بهبود سامانه بيوسنتز ايزوفلاوون در گياهان ميزبان مهم باشد.
ـ ژن هاى تنظيم كننده، توليد فلاوونوئيد ها و آنتوسيانين ها
يك روش براى مهندسى بيان ژن هاى يك مسير بيوشيميايى استفاده از عوامل رونويسى خاصى است كه ژن هاى مسير هاى بيوشيميايى متعددى را كنترل مى كنند. در دانه ذرت توليد آنتوسيانين توسط تركيبى از دو عامل رونويسى R و Cl تنظيم مى شود. پروتئين هاى R شباهت زيادى با پروتئين هايى كه توسط ژن هاى مهره داران رمز مى شود (ژن c-MYC) دارد در حالى كه پروتئين هاى Cl مشابه محصولات ژن هاى c-MYB است. القاى مسير توليد فلاوونوئيد با افزايش بيان اين دو عامل رونويسى R و C1 در سلول هاى تمايز نيافته ذرت در محيط كشت صورت مى گيرد. در برنج افزايش بيان اين دو عامل رونويسى مربوط به گياه ذرت در كنار يك ژن ديگر باعث فعال شدن مسير بيوسنتز آنتوسيانين و همچنين افزايش مقاومت گياه برنج به قارچ ها مى شود. در آرابيداپسيس، يك عامل رونويسى از نوع MYB به نام PAP1 تشخيص داده شده است كه افزايش بيان آن باعث توليد رنگدانه هاى بنفش پررنگ در زمان نمو گياه مى شود. اين مثال ها نشان مى دهد كه مى توان با افزايش بيان يك يا چند عامل رونويسى (حتى با استفاده از ژن هاى بيگانه در گياه ميزبان)، بر اين سامانه قدرتمند تنظيمى ژنتيكى در هنگام نمو گياه، غلبه كرد. عوامل رونويسى گاهى به عنوان مانع ذخيره سازى تركيبات طبيعى نيز عمل مى كند. غيرفعال سازى ژن عامل رونويسى MYB4 در آرابيداپسيس مى تواند باعث افزايش سطح موادى شود كه تحمل گياه را نسبت به تشعشعات اشعه ماوراءبنفش مى افزايند. افزايش بيان ژن هاى توليدكننده پروتئين FaMYB1 كه از دسته پروتئين هاى MYB است و از گياه توت فرنگى به توتون منتقل شده است، باعث كاهش توليد رنگدانه هاى گل شده و سطح آنتوسيانين و فلاوونول در گياه توتون پايين مى آيد. تحليل اين اتفاق اينگونه است كه FaMYB1 در ميوه توت فرنگى به عنوان يك مانع در برخى از مراحل مسير توليد فلاوونوئيد عمل مى كند.
• آلكالوئيدها
ـ ژن هاى بيوسنتز ايندول آلكالوئيدها
مسير ترپنوئيد ايندول آلكالوئيد موضوع بسيارى از تحقيقات مهندسى ژنتيك بوده است چرا كه حدود ۱۵ نوع از تركيبات اين مسير از نظر صنعتى اهميت دارند كه آلكالوئيد ضدتومور وينبلاستين از آن جمله است.
همه اين آلكالوئيدها در يك قسمت از مسير بيوشيميايى تا توليد ماده واسط استريكتوزيدين مشترك هستند و از اين نقطه، مسير در گونه هاى مختلف گياهى توليدكننده مواد آلكالوئيدى منشعب مى شود.
بيشتر مطالعات انجام شده براى تهيه نقشه ژنتيكى بخش اوليه و مشترك مسير و افزودن ميزان بيان ژن هاى اين بخش از مسير بوده است. هدف از اين كارها افزايش فعاليت مسير توليد آلكالوئيدها است. به طور مثال، ژن هاى رمزكننده تريپتوفان دِكربوكسيدلاز (TDC) و STR-SS در سلول هاى گياه Catharnthus roseus به خوبى مورد مطالعه قرار گرفته است. افزايش بيان TDC باعث افزايش ماده حدواسط تريپتامين شده در حالى كه به افزايش سطح آلكالوئيدها نمى انجامد اما با حضور STR، افزايش ميزان آلكالوئيدها قابل ملاحظه است. با افزودن ماده حدواسط تريپتوفان و ترپنوئيدها به محيط غذايى لاين هاى سلولى مورد آزمايش، آنها ظرفيت توليد ميزان بالايى از آلكالوئيدها را تا حدود يك ميلى مول در ليتر بروز دادند. اين موضوع به اين معنى است كه شاخه ترپنوئيدى مسير بيوسنتز متوقف شده است. مطالعات تكميلى نشان مى دهد كه مراحل محدودكننده ديگرى نيز وجود دارند كه در اينجا از ذكر آنها خوددارى مى كنيم. TDC و STR در گياهان ديگرى كه مواد آلكالوئيدى توليد نمى كنند نيز بيان مى شود. تغذيه كشت سلولى سلول هاى گياه توتون با سِكولوگانين، باعث توليد استريكتوزيدين شده اما اين ماده كه يك گلوكو آلكالوئيد است، به جاى ذخيره در واكوئل براى توليد ايندول آلكالوئيد در مراحل بعدى (همانند آنچه در Catharnthus roseus اتفاق مى افتد)، به محيط كشت ترشح مى شود. اين موضوع اهميت جنبه هاى فيزيولوژيكى را در توليد زيستى متابوليت هاى ثانويه نشان مى دهد به طورى كه نه تنها ژن هاى رمزكننده آنزيم هاى درگير كاتاليز مراحل توليد زيستى در اين امر مشاركت دارند بلكه ژن هاى ديگرى نيز از جمله ژن هاى تنظيم pH و ژن هاى مربوط به انتقال مواد نيز يك پاى قضيه هستند.
ـ ژن هاى تنظيم كننده توليد ايندول آلكالوئيد
دو عامل رونويسى به نام هاى ORCA2 و ORCA3 كه در چندين مرحله از مسير بيوشيميايى توليد آلكالوئيد در Catharnthus roseus نقش تنظيمى دارند، تعيين شده اند.
افزايش بيان ORCA3 به تنهايى باعث افزايش توليد آلكالوئيدها نمى شود چرا كه اين عامل رونويسى، ژن G10H را كه يك آنزيم سيتوكروم P450 موثر در كاتاليز مرحله اول توليد سكولوگانين است، تنظيم نمى كند. اما پس از تغذيه سلول ها با پيش ماده سكولوگانين كه همان لوگانين است، توليد آلكالوئيدها تا ميزان ۳ برابر افزايش مى يابد. هر دو اين عوامل تنظيمى (ORCA2 و ORCA3) درگير توليد زيستى ترپنوئيد ايندول آلكالوئيد بوده گرچه كنترلى بر ژن G10H ندارند. اين موضوع نشان مى دهد كه ژن هاى ديگرى نيز درگير تنظيم فعاليت اين مسير هستند كه مى تواند موضوع پژوهش هاى بعدى در اين زمينه باشد.
نتايج تمامى اين مطالعات يك پيام مهم را نيز داشت، براى افزايش بيان يك دسته از آنزيم هاى درگير در يك مسير بيوشيميايى مى توان از ژن هاى تنظيمى استفاده كرد به جاى آنكه بيان هر يك از ژن ها را به طور جداگانه افزايش داد.

روزنامه شرق

1,976 total views, 2 views today

Share

3 فکر می‌کنند “نگاهى به مهندسى توليد متابوليت هاى ثانويه”

  1. “لطفا درباره نقش متابوليت ها در توليد سموم و حشره كش هاي الي توضيح بديد

    [پاسخ]

  2. هومیس و یا مواد هــومیک عبارتند از برخی ترکیبات موجود در ساختار بعضی از خاک ها که به آن خاک غنا و برکت می دهند، این مواد در اثر یکسری واکنش های مینرالینزه شدن تدریجی به وجود می آیند و مواد هـومیک در اصل به عنوان 90% – 85% ساختار آلی خاک های با قدرت زراعی بالا را تشکیل می دهند. این مواد در اثر فعل و انفعالات صورت گرفته بر روی باقی مانده بدن حیوانات و یا گیاهان متلاشی شده در خاک تشکیل می شوند. خود مواد هـومیک با توجه به نوع ساختار و نیز ترکیب مواد مختلف در ساختمان آنها به انواع مختلف تقسیم بندی می شوند. مواد هـومیک در داخل محلول های اسیدی و قلیایی به صورت متفاوت حل می شوند که بر این اساس مواد هـومیک به 3 دسته کلی قابل تقسیم می باشند : 1) مواد هـومین که در هیچ یک از رده های PH حل نمی گردند. 2) اسیدهای هـومیکی قابل انهلال در PH>2 . 3) اسیدهای فولو و*** که در تمام PH قابل انحلال می باشند. هر مولکول موجود در ساختار مواد هـومین با مولکولهای دیگر آن ماده متفاوت است و این مربوط به نوع ساختار و شکل ترکیبی آن می باشد. حل شدن مواد باقی مانده بر خاک و تاثیرات میکروارگانیزم های موجود در خاک در آن واحد با 2 نوع مکانیسم مختلف صورت می گیرد : 1) مولکول های بزرگی مانند پروتین ها، چربی ها و نشاسته به مولکول های کوچکتری تقسیم می شوند. 2) سنتز مواد هـومین به توسط مولکول های بدست آمده از شکستن مولکول های بزرگتر. در این میان تاثیر مواد و جانوران زنده ای که درون خاک زندگی می کنند، من جمله برخی کرم های حلقوی بعد از هر بارندگی نیز به تعداد زیاد در خاک مشاهده می گردند، در تشکیل این مواد هـومینی غیر قابل انکار است چنانچه چارلز داروین ( نظریه پرداز معروف تکامل تدریجی ) قبلا به تاثیر این جانداران بسیار مفید در بارور کردن خاک اشاره کرده بود. زیرا مواد هومینی براحتی هضم نمی شوند . دانشمند معروف پریا نیشنیکوف، بر تاثیرات گیاهان و درختان بر ساخت مواد هـومین در خاک اشاره کرده است. برای گیاهان و درختان، شکسته شدن ساختار مواد هو موسی بر اثر وجود میکرو ارگانیزم های همزیست است. مواد هومین موجود طبیعی، بسیار کم در طبیعت از لحاظ بیولوژیکی و شیمیایی فعال هستند زیرا در ترکیب ساختار آنها فلزات موجود درخاکها که مانع آزادی عمل آنها به صورت طبیعی می شوند و جذب آنها را به خودی خود برای گیاهان و درختان غیر ممکن می کنند، لذا برای جذب بیشتر آنها توسط گیاهان و درختان، این مواد را به روش های بیوشیمیایی فعال می کنند تا قابلیت انحلال آنها در آب بیشتر شود و در نهایت به راحتی جذب گیاه گردند. مواد فعال کننده که برای شکستن ساختار مولکولی بزرگ این مواد و تبدیل آنها به مولکول های ریز قابل استفاده می شوند، بعد از اضافه کردن محلولی، از مولکول شکسته شده، و جدا می گردند و بنابراین، این مواد کودی می توانند از طریق روزنه های گیاه و غشاء نازک آنها جذب و مورد استفاده گیاه واقع گردند. =2در تکنولوژی تولید کوده اورگانیک مایع ( Ferbanat L ) از روش شکستن مولکول های بزرگ و تبدیل آنها به مولکول های کوچک استفاده می شود. مواد فعال ساز بیولوژیکی خاک و گیاهان+ عناصر میکرو > > میکروهـومات >> مواد هـومین<

    اسیدهای هـومیک برای مناطق نسبتا خشک و زمین های زراعی وسیع مهم می باشند چون در فعال کردن میکروارگانیسم های موجود در خاک کمک زیادی می کنند. میکرو هـومات ها در مناطق کم آب و نسبتا خشک به گیاه کمک می کنند تا طول دوران رشد زیادی را داشته باشد. از میکروارگانیسم های ( باکتری ها ) موجود در مناطق ریشه گیاه می توان به Pseudomonas , Bacillus , Azomonas , Agrabacterium , Flaro Bacterium , Acrobacter اشاره کرد که به گیاه یا درخت تاثیر مثبت می گذارند، یعنی در رشد گیاه و نیز در از بین بردن باکتری های منفی مزاحم نقش عمده ای دارند. این باکتری ها در سنتزهورمون های گیاه نیز نقش عمده ای دارند. باکتری های موجود در خاک ( در ناحیه ریشه گیاهان )، خاک و گیاه سه قسمت از یک اکوسیستم می باشند که در کنار هم زندگی همزیستی دارند.(باکتری+خاک+گیاه) فعالیت های متا بولیکی ریشه) از یک طرف گیاه در حال رشد غذای لازم را برای زندگی باکتری های موجود در آن ناحیه را فراهم می کندو از طرف دیگر این باکتری ها با فعل و انفعالات صورت گرفته در بنیانشان غذای لازم را برای رشد گیاه فراهم نموده وفعالیت های بیولوژیکی وفیزیولوژیکی ریشه ای را بیشتر میکنند و تمام این حرکات و واکنش ها در خاک صورت می گیرد. علاوه بر این باکتری های موجود در ناحیه ریشه گیاه، از گیاه در برابر مواد هومین ریخته شده در منطقه ریشه محافظت کرده و نیز بین تولید این مواد و استفاده گیاه از آنها یک حالت تعادل برقرار می کند و بنابراین خاک را همواره با قابلیت باروری بالا حفظ می کند. قرار گرفتن باکتری های موجود در منطقه ریشه گیاه بستگی به سن گیاه، مورفولوژی ریشه و نوع مواد غذایی میکروارگانیسم ها بستگی دارد که این به تاثیرات محیط نیز مرتبط می باشد. دو نوع باکتری Pseudomanas(په سه دو ماناس) و(باکی لوس) Bacillus دارای قابلیت بزرگ کردن و حالت آنتی بیوتیکی برای گیاه می باشند. در ضمن این نوع باکتری ها برای متابولیست ثانویه نیز به کار گرفته می شوند و علاوه بر این باکتری (آسوکیاتی وس)(ASSOCIATIVUS در حفاظت از گیاه نیز به کار می رود. بنا به این دلایل استفاده از Ferbanat L برای زمانهای طولانی رایج خواهد بود. نظریه هیلت نر سال 1904 HILTNER نتیجه اینکه استفاده از Ferbanat L در تولید محصولات زراعی به دلایل داشتن پتانیسل بالا در استفاده اکولوژیک و قابلیت بالای آن در تنظیم نیتروژن و مقاوم کردن گیاه در برابر آفت ها و نیز افزایش رشد گیاه دارای اهمیت بسیار فراوانی است. استفاده از کود Ferbanat L باعث می شود تا دیگر نیازی به سموم و داروهای گیاهی برای از بین بردن علف های هرز نباشد. استفاده از فربانات.ال باعث افزایش قابلیت زراعی زمین های روستاها می گردد. قابلیت باروری خاک از 12% تا%70 بالا می رود که دیگر نیازی به استفاده از هورمونهای مضر نخواهد بود و مهمترین مزیت استفاده از Ferbanat L رسیدن به سطح محصولات بسیار استاندارد و با کیفیت عالی می باشد. یکی از مهم ترین مزیت های استفاده از این میکروهـومات ها تاثیر بسیار مثبت آنها در افزایش قابلیت سنتز(پروتین وکربن هیدرات) گیاه و متابولیسم آنها خواهد بود. افزایش قابلیت زراعی خاک و مقاومت آن در برابر باکتری ها و یا علف های هرز، عدم نیاز به مواد شیمیایی و سمی از دیگر مزایای استفاده از Ferbanat L می باشد. دانمارک یکی از کشورهایی است که اهداف بالا را در سال 2010 به واقعیت خواهد رساند. علاوه بر آن کشورهای اتحادیه اروپا و در راس آن انگلستان رسیدن به اهداف بالا را سرلوحه برنامه های کشاورزی مدرن و ارگانیگ قرار داده اند. تولید بالا در محصولات کشاورزی تنها از طریق استفاده از کودهای شیمیایی امکان پذیر نیست. علاوه بر این استفاده از این نوع کودها سالیانه در تمام نقاط جهان کاهش نیز می یابد ( به دلیل آثار شیمیایی و گاها سمی آنها ). این در حالی است که مصرف کود ارگانیک مانند Ferbanat L روز به روز بیشتر می گردد و بر مصرف سالیانه آنها به طور متوسط %25 اضافه می شود. واکنش های بین میکروهـوما تها و نیز میکروارگانیسم های ( باکتری های ) موجود در ریشه گیاهان تاثیر بسیار زیادی در رشد گیاه و تامین تغذیه آن دارند. متاسفانه به دلیل آشنایی کم کشاورزان و تولید کنندگان محصولات کشاورزی با کودهای آلی هنوز استفاده رایج از این نوع کودها، در مناطق روستایی متداول نشده است. امروزه استفاده از کودهای شیمیایی به دلیل آثار مخرب و زیانبار آنها بر روی محیط زیست در حال منسوخ شدن است. استفاده از برخی باکتری های مفید آلی بصورت کمپلکس میکروبیولوژیکی مانند (آ سوکیا تی وس)ومیکرو هومات ها وباکتری های پاتوژنیکی ریشه. همگی سهم بیشتری در جهت روند رشد وبرداشت محصولات طبیعی را داشته و خاک را برای بارور کردن هر چه بیشتر آن… نتایج زیر را به دنبال داشته است : 1) خاک های با رورشده به این روش، در حدود%25 – %70کاهش استفاده از کودهای شیمیایی فسفاته و نیتروژن دار ازت را به دنبال داشته است. 2) تولید محصولات کشاورزی با استاندارد و کیفیت و نیز کمیت بالا را تضمین می کند. 3) استفاده از علف کشهای بسیار گران را منسوخ می کند. PESTIT 4) زمین های زراعی زیادی را می توان با این روش بارورتر کرد. 5) تمام فضولات به دست آمده ناشی از جانداران و گیاهان’که قبلا دفع می شدند در این روش مورد استفاده قرار می گیرند. 6) در این روش قابلیت با روری و مساعد بودن زمین زراعی جهت کشت افزایش می یابد که این مساله همراه با اضافه کردن مواد بیولوژیک و عناصر حیاتی به خاک ممکن می گردد. 7) افزایش تولید محصولات کشاورزی به مقدار 30%-50% محصولات کشاورزی تولید شده به این روش به دلیل استفاده از کودهای ارگانیک ( نه شیمیایی، غیرسمی و غیر هورمونی ) خواهند بود

    [پاسخ]

  3. با سلام و خسته نباشي خدمت استاد بزرگوارمون. خواهش مندم درصورت امكان در مورد بهبود اين امر يعني متابوليت در كشاورزي مطلبي نيز عنوان گردد با سپاس فراوان دانشجوي سال اخر زراعت وحيد احدي

    [پاسخ]

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *