گليسين بتايين
بتا- آلانين بتايين

محافظ اسمزي
محافظ اسمزي

در گياهان، استرس‌هاي سرما، خشكي و شوري، تجمع اسميت‌ها و آنتي اكسيدان‌هاي سازگار را تحريك مي‌كنند . در مخمر و جانوران، مسيرهاي پروتئين كينازهاي فعال شده با ميتوژن (MAPK)، مسئول توليد اسميت‌ها و آنتي اكسيدان‌هاي سازگار هستند. اين مسيرهاي MAPK بوسيله دريافت كننده‌ها/ حسگرهايي چون پروتئين تيروزين كيناز، دريافت كننده‌هاي جفتي G-protein و هيستيدين كينازهاي دو جزئي، فعال مي‌شوند. از بين اين پروتئين‌هاي دريافت كننده، هيستيدين كينازها بطور واضح در گياهان شناسايي شده‌اند .
1-14-5-1-پرولین
بيش از 70 درصد ترکيبات آمينی توليد شده در زمان تنش شوری را پرولين تشکيل می­دهد. در واقع پرولين مهمترين ترکيب آمينی تجمع يافته در گياهان در زمان وقوع تنش شوری می­باشد و به نظر می­رسد تجمع ساير ترکيبات آمينی در زمان تنش شوری، اهميت کمتری داشته باشد .[Karamanos, 1995] اگرچه پرولين در تمام اندام­های گياه در طی تنش تجمع می­يابد، ولی سريع­ترين و وسيع­ترين انباشت را در برگ­ها دارد ] حيدری شريف­آباد، 1380[. تجمع پرولين تحت شرايط تنش با افزايش ميزان پيش­ماده­های بیوسنتز پرولين نظير اسيد گلوتاميک، اورنی­تين و آرژنين در ارتباط می­باشد ]اشرف و فولاد، 2007[. افزايش توليد پرولين در اثر تنش شوری باعث می­ شود، گلوتامين که پيش­ماده ساخت کلروفيل و پرولين است، کمتر در مسير بيوسنتز کلروفيل شرکت داشته باشد ] حيدری شريف­آباد،1380[. نحوه سنتز پرولين به صورت دياگرام شکل (1-4) می­باشد ]اشرف و فولاد، 2007[.
شکل1-9-مراحل سنتز پرولين
رهنمون و همکاران ]1392[، تأثير سطوح مختلف شوري را بر تغييرات پرولین در 47 ژنوتیپ بادام بررسی و گزارش کردند که به موازات انباشت يون­هاي سديم و كلر در برگ، ميانگين محتواي پرولين آزاد به طور معني­دار و با الگوي خطي از 7/37 در ژنوتيپ هاي بادام شاهد به 9/117ميكرومول بر گرم مادة تر در ژنوتيپ­هاي تحت 75 ميلي مول نمك افزايش یافت.
] غلامی و راحمی، 1389[ اثر تیمار شوری را بر برخی از خصوصیات بیوشیمیایی پایه GF₆₇₇ بررسی و گزارش کردند که میزان پرولین با افزایش غلظت شوری تا 60 میلی مولار به­ طور معنی­داری نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت. افزایش بیشتر غلظت شوری تا 75 میلی­مولار، تاثیر معنی­داری بر افزایش غلظت پرولین نداشت.
]دژمپور و همکاران، 1391[، اثر تنش شوری کلریدسدیم در چهار سطح (0، 3، 6 و 9 دسی زیمنس بر متر) را بر تغییرات محتوای پرولین برخی از پایه­ های جنس پرونوس شامل HS₃₀₂ (P. armeniaca × P. cerasifera)، پایه بذری HS₃₁₂ وHS₃₁₄ (Prunus amygdalus × P. persica)، پایه GF₆₇₇ و رقم سهند، بررسی و گزارش کردند، اگر چه غلظت پرولين برگ با افزايش سطوح شوري افزايش معنی­داری داشت، اما در اين خصوص ژنوتيپ ها، عكس العمل متفاوتي از خود نشان دادند .بیشترین میزان افزایش در محتوای پرولین در پایه بذری HS₃₁₄ و در تیمار شوری 9 دسی زیمنس بر متر، مشاهده شد.
با اعمال تنش خشکی روی نهال­های دو رقم بادام به نام­های راميلت و گاريگوس گزارش شد، در اثر تنش خشکی در رقم گاريگوس مقدار زيادی تنظيم­کننده­ های اسمزی در برگ­ها تجمع پيدا کرد که در حفظ تورژسانس برگ­ها در اين شرايط نقش مهمی دارد .
بن‌حسنی و همکاران ، با بررسی اثر کلرید سدیم با غلظت‌های 100، 200 و 400 میلی‌اکی والان بر لیتر بر روی پایه آتلانتیکا عنوان کردند که میزان پرولین به‌طور معنی‌داری در همه تیمارها افزایش یافت و بیشترین میزان پرولین در تیمار 400 میلی‌اکی والان بر لیتر مشاهده شد. ایشان گزارش کردند که محتوای پرولین در پایه آتلانتیکا بسیار زیاد است که این نشان می‌دهد که پایه آتلانتیکا می‌تواند به‌عنوان پایه مقاوم به شوری برای گونه ورا مورد استفاده قرار گیرد.

]جلیل مرندی و همکاران، 1388[، تحمل دو پايه سيب گمي و M₂₆ را به غلظت­هاي مختلف نمک کلرورسديم در محيط کشت نودسونسي مورد ارزيابي قرار دادند. نتایج تحقیقات آنها نشان داد که غلظت پرولین در پایه گمی تا تیمار 80 میلی مولار و در پایه M₂₆ تا تیمار 60 میلی مولار کلروسدیم به­ طور معنی­داری نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت. در مجموع، آن­ها گزارش کردند که پایه گمی در مقایسه با پایه M₂₆ در شرایط کشت درون شیشه ­ای، تحمل بیشتری به شوری داشت.
1-14-5-2-کربوهیدرات­های محلول و نامحلول
در بيشتر درختان ميوه در اثر تنش­های شوری و خشکی، تخريب و هيدروليز مولکول­های درشت تر نظير نشاسته و تبديل آنها به ترکيبات قندی نظير ساکاروز و بعد به مولکول­های کوچک­تری مانند گلوکز و فروکتوز باعث منفی­تر شدن پتانسيل آب در سلول­ها و تنظيم اسمزی می­ شود . در واقع بين افزايش تجمع اين ترکيبات و مقاومت به تنش درگياهان، ارتباط مستقيمی وجود دارد .
] غلامی و راحمی، 1389[ اثر تیمار شوری را برخی از خصوصیات بیوشیمیایی پایه GF₆₇₇ بررسی و گزارش کردند که میزان قندهای محلول در شرایط تنش شوری با غلظت­های کمتر (15، 30 و 45 میلی مول در لیتر) کمی کاهش یافت ولی در تیمار شوری با غلظت­های بالاتر ( 60 و 75 میلی مول در لیتر) نسبت به گیاهان شاهد مقداری افزایش نشان داد. کاهش میزان قندهای محلول می ­تواند به دلیل کاهش میزان آسیمیلاسیونCO2 و کاهش میزان فتوسنتز در شرایط تنش شوری و خشکی باشد و افزایش میزان قندهای محلول در شرایط تنش شوری در غلظت­های 60 و 75 میلی مول در لیتر به دلیل کاهش و توقف رشد رویشی در اثر کاهش رطوبت و کاهش جذب آب می باشد [Levitt, 1980]
با بررسی اثر تنش شوری بر رشد رويشی و توليد ميوه دو رقم توت فرنگی السانتا و کرونا گزارش شد که در هر دو رقم با افزايش سطح شوری، مقدار گلوکز، فروکتوز، سوکروز و نشاسته کاهش يافت و کاهش در ميزان اين کربوهيدرات­ها در رقم السانتا بيشتر از رقم کرونا بود. محققين کاهش ميزان کربوهيدرات­ها را به دلیل کاهش سطح برگ در نتيجه کاهش فتوسنتز گياه دانستند .
بن‌حسنی و همکاران ، با بررسی اثر کلرید سدیم با غلظت‌های 100، 200 و 400 میلی‌اکی والان بر لیتر بر روی پایه آتلانتیکا گزارش کردند که بیشترین تجمع قند­های محلول در تیمارهای 200 و 400 میلی‌اکی والان بر لیتر مشاهده شد.
]جلیل مرندی و همکاران، 1388[، تحمل دو پايه سيب گمي و M₂₆ را به غلظت­هاي مختلف نمک کلرورسديم در محيط کشت نودسونسي مورد ارزيابي قرار دادند. نتایج تحقیقات آنها نشان داد که غلظت قندهای محلول در پایه گمی تا تیمار 100 میلی مولار و در پایه M₂₆ تا تیمار 80 میلی مولار کلروسدیم به­ طور معنی­داری نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت.
چارتزولاکيس و همکاران ، اثر تیمار شوری را روی نهال­های 5 ساله دو رقم زيتون کورونيکی و ماستويديس بررسی و گزارش کردند شوری باعث افزايش ميزان مانيتول تا حد 3/41 درصد در رقم ماستويديس و تا حد 8/15 درصد در رقم کورونيکی شد.
ديچيو و همکاران ، با تحقيقی روی برخی از ارقام زيتون بيان کردند که تنظيم اسمزی در شرايط تنش خشکی و شوری باعث افزايش مقاومت گياهان نسبت به تنش می­ شود و مکانيسمی است که گياهان را از اثرات منفی تنش محافظت می­ کند و از آنجايی که درختان زيتون قادرند به خوبی در شرايط تنش خشکی تنظيم اسمزی را انجام دهند، لذا مقاومت آنها به خشکی بيشتر است. تنظيم اسمزی در اين درختان با تجمع يک سری ترکيبات سازگار در سلول­های گياهی انجام می­گيرد و با بهره گرفتن از اين ترکيبات تورژسانس سلول­ها حفظ شده و روزنه­ها در طول دوره تنش نيز می­توانند باز بمانند و همين مسئله باعث می­ شود که درختان زيتون در طول دوره شوری و خشکی نيز، فتوسنتز خود را حفظ کنند.
1-14-6- اثرات تنش شوری بر پراکسیداسیون لیپیدها در بادام و ساير درختان ميوه
اسید­های چرب غیر اشباع^[35] (PUFA) از مهم­ترین ترکیبات لیپید­های غشاء هستند که در برابر پراکسیداسیون بسیار آسیب­پذیر هستند. یکی از اصلی­ترین اثرات تخریبی و مضر ROS ها، توانایی آن­ها برای شروع واکنش­های زنجیره­ای اکسیداتیو اسید­های چرب غیراشباع است که منجر به پراکسیداسیون لیپیدها و تخریب غشاء می­ شود . پراکسیداسیون لیپید­ها با حمله رادیکال­های فعال اکسیژن آغاز می­ شود. رادیکال هیدروکسیل و اکسیژن یکتا، می­توانند با گروه متیلن PUFA واکنش داده و رادیکال­های پروکسی و هیدرو پراکسید­ها مزدوج را تولید نمایند .
PUFA-H+X^•PUFA^•+X-H
PUFA^•+O₂PUFA-OO^•
رادیکال پروکسیل تشکیل شده، بسیار واکنش­پذیر است و قادر است تا زنجیره واکنش­های پراکسیداسیون را تشویق کند.
PUFA–OO^•+PUFA–HPUFA–OOH+PUFA^•
تشکیل دی‌ان‌های مزدوج تغییر یافته وقتی اتفاق می­افتد که رادیکال­های آزاد، به هیدروژن­های گروه متیل حمله می­ کنند و باند دوگانه را جدا کرده و منجر به آرایش مجدد باند­ها شوند ،(شکل 1-5).

شکل 1-10- یک دی­ان معمولی با باند دوگانه (A) که در اثر حمله رادیکال­های آزاد باند­های دوگانه آرایش مجدد و متفاوت با فرم اولیه پیدا می­ کنند به عنوان دی­ان ای مزدوج تغییر یافته شناخته می­شوند (B).
آنزیم لیپواکسیژناز (لینولئات: اکسیژن اکسیدوردوکتاز)، یکی از آنزیم­ های اکسیداتیو است که هیدرو پراکسیداسیون اسید­های چرب غیر اشباع را کاتالیز می­ کند و پراکسیداسیون لیپید­ها را سرعت می­بخشد . افزایش فعالیت لیپواکسیژناز، نشانه افزایش پراکسیداسیون لیپید تحت شرایط تنش است .
اندازه گیری محصولات نهایی پراکسیداسیون لیپید­ها، یکی از راه­های تشخیص تنش اکسیداتیو است [Smirnof, 1993]. درنتیجه پراکسیداسیون اسید­های چرب غیر اشباع، آلدئید­های غیر اشباع α و β مانند 4-هیدروکسی نوننال^[36] (4-HNE) و مالون دی­آلدئید^[37] (MDA) تولید می­شوند. این ترکیبات ثانویه آلدئیدی حاصل از پراکسیداسیون لیپید­ها، به طور معمول به عنوان شاخص تنش اکسیداتیو محسوب می­شوند .
مالون دی­آلدئید یک آلدهید فعال و ترکیبی الکترون ‌دوست است که معمولاً به شکل خالص دیده‌ نمی‌شود . تجمع مالون دی­آلدئید در شرایط تنش سبب افزایش نفوذپذیری غشاء پلاسمایی شده و نشت یونی افزایش می‌یابد ]ریزی و همکاران، 2009[.
اثر تنش شوری در چهار سطح 0، 40، 80 و 120 میلی مولار بر تغییرات محتوای مالون دی­آلدئید در 8 جنس مختلف بادام شامل P. reuteri، P. lycioides ،P. glauca ، P. elaagnifolia، P. arabica،P. oreientalis ، P. communis و P. scoparia بررسی و گزارش شد که در جنس P. lycioides با افزایش غلظت شوری تا 120 میلی مولار، غلظت مالون دی­آلدئید به­ طور معنی­داری افزایش یافت در حالی­که در جنس­هایP. elaagnifolia،P. oreientalis و P. communis با افزایش غلظت شوری تا 120 میلی مولار، غلظت مالون دی­آلدئید به­ طور معنی­داری کاهش یافت. در سایر جنس­های مطالعه شده، ابتدا با افزایش غلظت شوری تا 40 میلی مولار، غلظت مالون دی آلدهید افزایش و سپس با افزایش بیشتر غلظت شوری، غلظت آن کاهش یافت. آن­ها پیشنهاد کردند که بررسی تغییرات غلظت مالون دی­آلدئید نمی­تواند به عنوان یک فاکتور تعیین کننده به منظور تشخیص جنس­های حساس از متحمل به شوری به­کار رود .
حبیبی و امیری ]1392[، تغییرات در محتوای مالون دی­آلدئید را در دو پاية نارنج و پونسیروس تحت شرایط تنش شوري درون شيشه اي با غلظت­های 0، 50، 100، 150 و 200 میلی مولار بررسی و گزارش کردند که محتوای مالون دی­آلدئید با افزایش غلظت شوری در هر دو پايه افزایش يافت. در مجموع، پاية پونسیروس میزان مالون دی­آلدئید بيشتري نسبت پاية پونسيروس داشت. طبق نتايج به دست آمده، پاية نارنج در شرايط درون شيشه­اي، مقاوم­تر از پاية پونسيروس به تنش شوري بود و تحمل بيشتري در سطوح بالاي شوري داشت.
بررسی واکنش‌های بیوشیمیایی پنج رقم انگور در چهار سطح پتانسیل آب خاک نشان داد پایداری نسبی غشاء سلولی، با افزایش شدت تنش خشکی کاهش یافت. درصد پایداری نسبی در 5/1- مگاپاسکال در ارقام خوشناو، شاهانی و بیدانه سفید نسبت به بقیه ارقام بطور معنی‌داری کاهش یافت .
در مطالعه دیگری، دو پایه حساس و مقاوم سیب به تنش خشکی بررسی و نتایج نشان داد، در اثر تنش خشکی میزان مالون دی­آلدئید در پایه حساس افزایش بیشتری ‌یافت .
1-15- اثرات تنش شوری بر وضعیت عناصر غذایی در بادام و ساير درختان ميوه
مكانيسم­هاي مختلفي در جهت تحمل شوري وجود دارند كه از جمله آنها می­توان به توزيع يكنواخت يون­هاي نمكي در داخل واكوئل هاي سلول، تجمع متابولیت­هاي متعادل كننده اسمزی در داخل سيتوپلاسم، قابليت كاهش جذب كلر يا سديم توسط ريشه­ها و عدم انتقال كلر يا سديم به قسمت­ های هوايي اشاره کرد .
در تحقیقات انجام شده روی گیاهان مختلف تحت شرایط تنش شوری نشان داده شده است که سديم، باعث عدم تعادل اسمزی، تخريب غشا­های سلولی، کاهش رشد، جلوگيری از تقسيم و بزرگ­شدن سلول­ها می­ شود، ولی پتاسيم در حفظ تعادل اسمزی، باز و بسته شدن روزنه­ها و فعال­سازی تعدادی از آنزيم­ها نظير پيروات­کيناز موثر می­باشد . گياه به صورت انتخابی جذب پتاسیم را به سدیم ترجيح می­دهد ولی در صورت بيشتر بودن غلظت يون سديم در محلول خاک، کمبود پتاسیم در گياه قطعی است .
پتاسيم علاوه بر ايفاي نقش اساسي در متابوليسم‌هاي حياتي، در شرايط تنش شوري بسيار با اهميت جلوه مي‌كند به نحوي كه مديريت كارآمد پتاسیم در مقابل سدیم در گياه در بقاي آن در شرايط شوري اساسي است . برخي گياهان توانايي اين را دارند كه سيتوپلاسم سلول­هاي خود را از كاهش شديد مقادير پتاسیم محافظت كرده و از واكوئل‌ها به عنوان مخزني براي بافر كردن يون پتاسيم بهره ببرند. در همين رابطه گياهان متحمل توانايي آن را دارند كه مقادير پتاسیم سيتوسولي خود را در حضور کلرید سدیم بهتر حفظ نمايند .
نیتروژن یکی از اجزای تشکیل دهنده بسیاری از مولکول­های مهم از قبیل پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، برخی هورمون ها (از قبیل ایندول استیک اسید و سایتوکینین) و کلروفیل می باشد ]حیدری شریف آباد، 1381[. درختان میوه می توانند نیتروژن را به فرم نیترات^[38] و یا به فرم آمونیوم^[39] و همچنین مولکول اوره از خاک جذب نمایند. سپس نیتروژن به گروه آمینی که از بنیانهای ساختمانی پروتئین ها و آنزیم­ها، هستند تبدیل می گردد ]بابالار و پیرمرادیان، 1387[. نیتروژن به عنوان یک فاکتور اصلی تعیین کننده رشد گیاه می باشد. تاثیر نیتروژن روی رشد رویشی، گلدهی، تشکیل میوه، محصول دهی، رسیدگی و مسایل فیزیولوژی پس از برداشت برای اکثر محصولات باغبانی ثابت شده است ]ملکوتی و طباطبایی، 1384[. کاهش جذب نیتروژن در محیط شور می ­تواند به علت کاهش تراوایی ریشه گیاه، کاهش فعالیت میکروبی خاك، کاهش جذب نیترات در اثر عرضه زیاد آنیون کلر در محیط ریشه و کاهش فعالیت نیتراتی شدن در خاك باشد ]حیدری شریف آباد، 1382[. همچنین گزارش شده است، کاهش ميزان تجمع نيتروژن در برگ گیاهان تحت شرایط تنش شوری می ­تواند ناشي از اثر آنتاگونيسی يون كلر درجذب نيترات، كاهش متابوليسم نيتروژن در اثر كاهش فعاليت آنزيم نيترات ردوكتاز برگ و كاهش مصرف آب بدليل كاهش جذب آب توسط گياه باشد . کمبود نیتروژن در گیاهان تحت شرایط تنش شوری به صورت زرد شدن برگ­ها یا رنگ پریدگی (کلروز^[40]) به خصوص در برگ­های پیر گیاه مشاهده می­ شود ]کافی و همکاران، 1378[. به علاوه کمبود نیتروژن در گیاه ممکن است سبب باریکی و اغلب چوبی شدن ساقه شود. این چوبی شدن ممکن است ناشی از ساخت بیش از حد کربوهیدرات ها باشد ]کافی و همکاران، 1378[.