نقش آنزیم‌ها در رشد و نمو گیاهان

در دنیای کود و مواد مغذی گیاهی شما می‌توانید انواع مختلفی از مایعات و پودرهای عجیب و شگفت‌انگیز را در قفسه‌های فروشگاه نزدیک محل زندگیتان پیدا کنید. کشاورزان معمولاً مواد مغذی و مکمل‌های پرورش گل را بر اساس محتوای تغذیه‌ای آن‌ها انتخاب می‌کنند؛ کشاورزان به‌راحتی مزایای این ورودی‌ها را، چه مواد مغذی پایه که به طور مستقیم بر اساس ارزش‌های NPK انتخاب‌ شده‌اند و چه افزودنی‌هایی که p/k یا cal/mag را تأمین می‌کنند، مستقیماً در گیاه خود مشاهده خواهد کرد. باید دیوانه باشید که این مواد را خریداری نکنید، درست است؟ شما می‌دانید که گیاهتان از نظر فیزیکی به آن‌ها نیاز دارد.

با این حال، موادی که انتخابشان برای کشاورز مدرن چنین بدیهی نیست محصولاتی هستند که نتایج‌شان غیرمستقیم است. نتایج این مواد شاید به اندازه‌ی نتایج موادی که قبلاً ذکر شد واضح نباشند اما در عین حال مزایای کلیدی فراوانی برای گیاه دارند به طوری که نادیده گرفتن آن‌ها عاقلانه نیست. یکی از بهترین نمونه‌های این محصولات آنزیم‌ها هستند. آنزیم‌ها جزو آن محصولاتی نیستند که پرورش‌دهنده می‌تواند به‌آسانی مزایای استفاده‌شان را تجسم کند. خوب، بگذارید در اینجا از معمای مرموز آنزیم‌ها پرده برداریم. ما را در ادامه این مسیر همراهی کنید تا ببینیم که آنزیم‌ها دقیقاً چه هستند و چطور می‌توانیم بیشترین بهره را از آن‌ها ببریم.

آنزیم‌ها چه هستند؟

آنزیم‌ها را می‌توان به‌عنوان کمک‌کننده‌های بیوشیمیایی کوچک در نظر گرفت. آن‌ها مانند مُبلّغ‌های پروتئینی کوچکی هستند که تنها هدفشان کمک به مولکول‌های دیگر برای انجام وظایف مختلفشان است. مسلماً همه ما می‌توانیم با این قضیه ارتباط برقرار کنیم درست است؟ ما همه گاه‌گاهی به کمک نیاز داریم، این‌طور نیست؟ برای مثال: اگر شما برای پر کردن فرم‌های مزایای دولتی کمک دریافت نکنید، آن‌وقت پول اضافی برای رفتن به رستوران را نخواهید داشت. خب مشخص است که این پروتئین‌ها فرم پر نمی‌کنند اما در عوض وظایف بسیار پیچیده‌تری دارند.

آنزیم‌ها چه‌کار می‌کنند؟

آنزیم‌ها تقریباً در هر واکنش بیوشیمیایی که رخ می‌دهد نقش کاتالیزور را ایفا می‌کنند. آن‌ها از طریق کاهش انرژی فعال‌سازی موردنیاز سوبسترا باعث تسریع واکنش‌ها می‌شوند. برای مثال توانایی بدن شما برای هضم غذا و تجزیه‌ی آن به منبعی از مواد مغذی که بدن بتواند جذب کند، به آنزیم‌ها بستگی دارد. بدون حضور آن‌ها، این فرایند به‌قدری آهسته رخ می‌دهد که شما صرف‌نظر از اینکه چقدر غذا می‌خورید خیلی سریع از سوءتغذیه خواهید مرد؛ هر چقدر هم که شیک پروتئین یا نوشیدنی‌های انرژی‌زا مصرف کنید نمی‌تواند شما را نجات دهد.

اما آنزیم‌ها واقعاً چه هستند؟

به‌طورکلی، آنزیم‌ها از پروتئین و در صورت لزوم گروهی از مولکول‌های همراه تشکیل شده‌اند. پروتئین‌ها از زنجیره‌های آمینواسیدی تشکیل شده‌اند. اگر بخواهیم دقیق‌تر بگوییم، هنگام شکل‌گیری زنجیره‌ها‌، این آمینواسیدها به ریشه‌های (residues) آمینواسیدی تبدیل می‌شوند، چون با ایجاد هر پیوند آن‌ها یک مولکول آب را از دست می‌دهند.

گروه همراه می‌تواند شامل مولکول‌های زیر باشد:

• کو فاکتورها - مولکول‌هایی (مانند یون‌های آهن یا روی) که سرعت واکنش را افزایش می‌دهند.
• کو آنزیم‌ها - مولکول‌های آلی (معمولاً مشتق شده از ویتامین‌ها) که به طور ضعیف به آنزیم‌ها متصل می‌شوند و به عملکرد آن‌ها کمک می‌کنند. گروه پروستتیک، مولکول‌های آلی یا یون‌های فلزی هستند که با پیوند بسیار قوی، اغلب پیوند کووالانسی، به آنزیم متصل هستند.

شکل فیزیکی جایگاه فعال، کاملاً منطبق با سوبسترا است. هر آنزیم منحصربه‌فرد، هدف منحصربه‌فرد خودش را دارد.

آنزیم‌ها چگونه کار می‌کنند؟

زنجیره‌های پروتئینی و کو فاکتورهایی که در بالا توصیف شدند می‌توانند به شکل‌های عجیب و شگفت‌انگیزی با یکدیگر ترکیب شوند. این شکل و ساختار سه‌بعدی منحصربه‌فرد آن نقش مهمی در عملکرد آنزیم حاصل ایفا می‌کند. هر آنزیم متفاوت، جایگاه فعال منحصربه‌فرد خود را دارد. این جایگاه‌های فعال اساس عملکرد آنزیم‌ها را تشکیل می‌دهند.

این قضیه به عنوان «اصل قفل و کلید» شناخته می‌شود. همان‌طور که هر آنزیم ساختار سه‌بعدی منحصربه‌فرد خودش را دارد، جایگاه فعال مختص خود (قفل) را نیز دارد و تنها با سوبسترایی که مکمل شکل آن است (کلید) واکنش نشان می‌دهد. تعداد و نوع جایگاه‌های پیوند در دسترس روی سطح جایگاه فعال به اندازه شکل فیزیکی آن اهمیت دارد. همان‌طور که می‌دانید، جایگاه فعال از زنجیره‌های بلندی از ریشه‌های آمینواسیدی تشکیل شده است. آمینواسیدهایی که این زنجیره‌ها را تشکیل می‌دهند، به نوبه خود گروه‌های جانبی آمینواسیدی خود را دارند که به عنوان گروه‌های R شناخته می‌شوند. نحوه‌ی واکنش با سوبسترا تنها از طریق تعداد گروه‌های R موجود در جایگاه فعال (که معمولاً بین ۳ تا ۱۲ هستند) مشخص نمی‌شود بلکه نوع این گروه‌ها نیز بر آن تاثیر دارند.

بنابراین، هنگامی‌که سوبسترا کاملاً در جایگاه فعال قرار گرفت (و پیوندهای لازم را با گروه‌های R موردنیاز برقرار کرد)، آنزیم تلنگر شیمیایی کوچکی به سوبسترا می‌زند. به عنوان مثال ممکن است تنها تغییری جزئی در pH نیاز باشد. این تلنگر بیوشیمیایی منجر به پایین آمدن انرژی فعال‌سازی واکنش و تجزیه‌ی سوبسترا به محصولاتش می‌شود.

یک مثال عالی که اکثر علاقه‌مندان به هیدروپونیک با آن آشنا هستند هیدروژن پر اکسید (H2O2) است. H2O2 به وسیله آنزیمی به نام کاتالاز به آب (H2O) و اکسیژن (O2) تجزیه می‌شود.

این قضیه تقریباً مانند کامل کردن یک پازل است که در پایان آن اتفاقی غیرمنتظره رخ می‌دهد؛ فرض کنید که مدت‌هاست که روی چندین قطعه آخر پازل کار می‌کنید اما هنوز نتوانسته‌اید جای مناسب آن‌ها را پیدا کنید. در نهایت تسلیم می‌شوید و به سایت یوتیوب مراجعه می‌کنید تا ببینید که چگونه باید پازل را کامل کنید. با استفاده از این اطلاعات کاتالیزوری شما می‌توانید به سرعت پازل را تکمیل کرده و از شکل نهایی آن لذت ببرید. با این حال، هنگامی‌که آخرین قطعه را سر جایش قرار می‌دهید قطعات پازل دوباره از هم جدا می‌شوند و می‌توان یک بار دیگر از آن استفاده کرد.

احتمالاً می‌توانید حدس بزنید که تولید آنزیم برای هدفی خاص باید بسیار انتخابی باشد. هر آنزیم خاص کاتالیزور یک واکنش خاص است. جایگاه فعال هر آنزیم باید شکل صحیحی داشته باشد، تعداد صحیحی از پیوندهای R را داشته باشد و دارای گروه همراه صحیح باشد، در غیر این صورت هیچ واکنشی را کاتالیز نخواهد کرد. اگر هرکدام از این موارد درست نباشند آنزیم کار نمی‌کند و بهتر است زحمت استفاده از آن را به خود ندهید. یک مثال از آنزیم مناسب برای کشت گیاهان آنزیمی است که علاوه بر تجزیه‌ی دیواره سلول‌های مرده، پکتینی که این سلول‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند نیز تجزیه کند.

مزایای عملی کشت با آنزیم‌ها

احتمالاً با خودتان فکر می‌کنید: «این توضیحات علمی جالب هستند اما در عمل برای من و باغ من چه معنایی دارند؟ جایگاه‌های فعال و گروه‌های R برای من اهمیتی ندارند، می‌خواهم بدانم که استفاده از آن‌ها برای بگونیای من که برنده‌ی جایزه شده است‌ چه فایده‌ای دارد.» پاسخ این سوال به توانایی برخی آنزیم‌های خاص در افزایش سرعت تجزیه مواد آلی بستگی دارد. در ظاهر این امر فرآیندی کاملاً بی‌اهمیت به نظر می‌رسد اما در حقیقت می‌تواند از طرق مختلف تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد کلی محصولات شما داشته باشد.

علاوه بر شکل مناسب جایگاه فعال، باید تعداد صحیحی از پیوندهای R وجود داشته باشند تا انجام واکنش امکان‌پذیر شود.

چرخه بهتر مواد مغذی

این احتمالاً واضح‌ترین و سودمندترین مزیت آنزیم‌ها برای گیاهان شما است. گیاهان نیازمند مواد مغذی هستند. می‌توانید از این قضیه مطمئن باشید! مسلماً اگر مطمئن نبودید صدها پوند خرج خرید بطری‌های مایعات برای آن‌ها نمی‌کردید. با این حال، آن بطری مایع تنها منبع غذا برای گیاهان شما نیست. محیط کشت غنی از مواد مغذی است که فقط با یک تلنگر در جهت مناسب دوباره می‌توانند در دسترس گیاهان شما قرار بگیرند.

مواد آلی، مواد گیاهی در حال پوسیدن و رسوبات نمک‌های معدنی می‌توانند توسط آنزیم‌ها تجزیه شده و دوباره به قالبی در دسترس برای گیاهان تبدیل شوند.

رشد باکتری‌ها و قارچ‌های مفید را افزایش می‌دهد

تجزیه ریشه‌های مرده علاوه بر تولید مواد مغذی باعث آزاد شدن قندهای طبیعی در محیط کشت نیز می‌شوند. این قندها عمدتاً از تجزیه پکتینِ بین دیواره سلولی ریشه‌های مرده حاصل می‌شوند و برای تجزیه آن‌ها به آنزیم‌های خاصی نیاز است. قندهای طبیعی حاصل، منبع تغذیه‌ای ایده آلی را برای ادامه تکثیر فراهم کرده و به حفظ منطقه ریشه‌ای سالم کمک می‌کنند.

محافظت در برابر پاتوژن‌های مرگبار

تجزیه سریع ماده آلی مرده و در حال پوسیدگی و سپس تبدیل آن (به یک قالب در دسترس) در یک منطقه ریشه‌ای به طور قابل‌ملاحظه‌ای خطر ابتلا به بیماری را در گیاهان شما کاهش می‌دهند. ریشه‌های مرده و مواد آلی در حال پوسیدگی، منبع غذایی بسیاری از پاتوژن‌ها هستند که این میکروارگانیسم‌ها برای رشد در گلدان شما از آن‌ها استفاده می‌کنند. معمولاً آن‌ها در ابتدا از این مواد مرده استفاده می‌کنند تا انرژی‌شان را افزایش دهند، سپس به گیاه سالم حمله می‌کنند. با از بین بردن این منبع اولیه مواد غذایی، آن‌ها قادر نخواهند بود به‌راحتی رشد کنند، بنابراین خطری برای گیاه نخواهند داشت و گیاه شما سالم می‌ماند.

به رشد ریشه سالم کمک می‌کند

با افزایش تکثیر باکتری‌های مفید در محیط کشت، رشد و تکامل ریشه افزایش یافته و شما اثرات مفید آن را مشاهده خواهید کرد. با این حال، تنها جمعیت بیشتر میکروب‌ها نیست که باعث افزایش رشد ریشه می‌شود؛ اضافه کردن برخی از ویتامین‌ها که کو آنزیم‌ها را تشکیل می‌دهند، باعث تولید هورمون‌های خاصی در ریزوسفر شده و به تحریک رشد ریشه تا بیشترین حد ممکن کمک می‌کند.

ترکیب سوبسترا با آنزیم انرژی فعال واکنش را کاهش می‌دهد و سوبسترا به محصولات حاصل تجزیه می‌شود.

حفظ ساختار و یکپارچگی خاک

تجزیه و حذف سریع مواد در حال پوسیدگی گلدان شما تمیز نگه می‌دارد. به علاوه، این بدان معنی است که مواد آلی مرده و در حال پوسیدگی هیچ فضایی را اشغال نمی‌کنند. وقتی‌که مواد فیزیکی کمتری در گلدان باشند می‌توان انتظار داشت که سطح هوادهی به تناسب بالاتر باشد که این نیز به داشتن منطقه‌ی ریشه‌ای سالم کمک می‌کند. این مخصوصاً برای کشاورزانی که از محیط‌های کشت خود برای کاشتن پی‌درپی محصولات استفاده می‌کنند، اهمیت دارد؛ خاک حاوی توپ ریشه (روت بال) به‌راحتی با استفاده از آنزیم‌ها دوباره قابل‌استفاده می‌شود.

همه را برای من تجزیه کن

علاوه بر ایجاد فرصت‌هایی جذاب برای بازی با کلمات مانند عنوان این پاراگراف، استفاده از آنزیم‌ها تأثیرات مثبت متنوعی روی محصول شما می‌گذارد. ما برخی از این تأثیرات را در اینجا ذکر کرده‌ایم اما این به هیچ‌ وجه شامل تمام آن‌ها نمی‌شود. با اینکه مزایای استفاده از محصول آنزیمی استثنایی به اندازه‌ کود مخصوص گلدهی ملموس نیست اما این لزوماً بدین معنی نیست که آنزیم‌ها اهمیت کمتری دارند.

امیدوارم سؤالی که حالا نوک زبانتان است این نباشد که آیا از محصول آنزیمی استفاده کنید یا نه. اکنون نباید شک داشته باشید که گیاهان شما از آنزیم سود می‌برند یا نه. سؤالی که باید در حال حاضر از خود بپرسید این است که از کدام محصول آنزیمی باید استفاده کنید. بدون تردید در قفسه‌های فروشگاه نزدیک محل زندگی‌تان محصولات آنزیمی بسیاری دیده‌اید و انتخاب اینکه پول و زمانتان را صرف کدام‌یک از آن‌ها بکنید می‌تواند کار دشواری باشد.

مهم‌تر از همه، باید از کارایی آن مطمئن باشید. خوشبختانه راه بسیار ساده‌ای برای امتحان کارایی آنزیم‌ها وجود دارد. برای یادگیری روش کامل آن می‌توانید به وب‌سایت ما سری بزنید تا یکی از دانشمندان برتر ما چگونگی آن را به شما نشان بدهد. تمام چیزی که شما نیاز دارید چند فنجان، کاغذ، سس سیب، آب و آنزیم‌های موردنظر شما هستند. طولی نخواهد کشید که شما مانند کارشناسی خبره آنزیم‌هایتان را درجه‌بندی کرده و فقط از بهترین آن‌ها برای گیاهانتان استفاده می‌کنید.