هورمونهای گیاهی در کشاورزی نقش بسیار مهمی در افزایش بهرهوری محصولات دارند. این ترکیبات با تنظیم فرآیندهایی مانند جوانهزنی، رشد ریشه و شاخساره، زمینه استقرار بهتر گیاه در مزرعه و بستر کاشت را فراهم میکنند. استفاده صحیح از هورمونها باعث بهبود گلدهی، افزایش تشکیل میوه و یکنواختی محصول میشود. آنها با تقویت تحمل گیاه به تنشهایی مانند خشکی، شوری و دمایی، پایداری تولید را افزایش میدهند. هورمونهای گیاهی در کنترل ریزش گل و میوه و بهتعویق انداختن پیری نقش مؤثری دارند. مدیریت هورمونی میتواند کیفیت ظاهری و بازارپسندی محصولات را بهبود بخشد. در مجموع، بهکارگیری آگاهانه هورمونهای گیاهی یکی از ارکان کشاورزی نوین و افزایش عملکرد اقتصادی محصول است.
طبقهبندی هورمونهای گیاهی و ویژگیهای هر گروه
- اکسین
اکسین یکی از اصلیترین هورمونهای رشد در گیاهان است. شکل رایج آن ایندول-۳-استیک اسید (IAA) است که از آمینواسید تریپتوفان ساخته میشود. اکسینها در تحریک تقسیم و کشیدگی سلولی در ریشهها تأثیرگذارند و به صورت مستقیم موجب افزایش تعداد و طول ریشهها و توسعه ریشههای جانبی میشوند. افزایش سطح ریشهها به گیاه این امکان را میدهد تا سطح بیشتری از خاک را برای جذب آب و عناصر غذایی پوشش دهد که در نهایت به رشد بهتر گیاه کمک میکند. ازاینرو، ریشهها به عنوان مخزن مواد مغذی و آب در گیاه عمل میکنند که در مواقع کمبود منابع از این ذخایر برای حفظ فرآیندهای متابولیکی استفاده میشود. در سطح بیوشیمیایی اکسینها با تأثیر بر متابولیسم کربوهیدراتها و پروتئینها به ویژه از طریق تحریک فعالیت آنزیمهای مرتبط با فرآیندهای فتوسنتزی و سنتز پروتئینها به بهبود رشد ریشهها و انتقال انرژی کمک میکنند. همچنین با تنظیم فعالیتهای آنتی اکسیدانی در گیاه به کاهش اثر استرسهای محیطی مانند خشکی و شوری کمک کرده و ریشهها را قادر میسازند تا مواد مغذی را به صورت موثر ذخیره کنند و در شرایط تنش از این ذخایر استفاده نمایند.
- جیبرلین
جیبرلینها گروه مشخصی از هورمونهای گیاهی هستند که اسید جیبرلیک یکی از بهترین و معروفترین ترکیبات این گروه میباشد. جیبرلینها در طویل شدن سلولها، گل دهی، طویل شدن و تشـکیل ریشـه، رشـد بـرگ، جوانه زنی بـذور و شکسـتن دوره خـواب نقـش مهمی در گیاهان دارند.
- سیتوکینین
سیتوکینینها، در تنظیم چرخه سلول گیاهی و بسیاری از فرآیندها نقش ایفا میکنند. این هورمونها روی متابولیسم عمومی گیاه و بهویژه بر فعالیت آنزیمها و کوآنزیمهای موثر در بیوسنتز مواد و رشد گیاه اثر میگذارند. ســیتوکینین بسـیاری از فعالیـتهای فیزیولوژیکی القا شده تحت تنش خشکی را تعـدیل میکند. سیتوکینین مـیتوانـد به صورت مستقیم پارامترهای فتوسنتزی مثل محتوای کلروفیـل، سـنتز و تجزیه پروتئینهای فتوسنتزی، ترکیبات و ساختار کلروپلاستها، انتقال الکترون و فعالیتهای آنزیمی را تحت تاثیر قرار دهد.
- اتیلن
اتیلن با طبیعتی گازی شکل در طول فضاهای بین سلولی و برون بافتی گیاه حرکت کرده، به سرعت در گیاه منتشر میشود و رسیدگی میوه، فرآیندهای مرتبط با پیری برگ و گل، ریزش برگ و میوه، توسعهی ریشههای مویین و رشد گیاهچه را تنظیم میکند. همچنین اتیلن بیان ژنهای مرتبط با تنشهای فیزیولوژیکی و بیماریزایی را تنظیم میکند. این هورمون همچنین در برهمکنشهای گیاه-بیمارگر نقش دارد و اغلب با علائم برگ ریزی، زردی یا بافت مردگی مرتبط میباشد.
- آبسیزیک اسید
اسید آبسیزیک (ABA) از مسیر زیست ساخت کاروتنوئید در گیاهان به وجود می آید و بسیاری از جنبههای رویشی گیاه را تحت تأثیر قرار میدهد و به صورت معمول با برهمکنش متضادی با اکسین، سیتوکینین، جیبرلین، اتیلن و برازینواستروئیدها عمل میکند .هورمون ABA به عنوان یکی از تنظیم کنندههای رشد گیاهی معرفی شده است که در فرآیندهای مختلف رشدی گیاه ازجمله بلوغ جنین، نمو و جوانهزنی دانه، تقسیم و طویل شدن سلولی، باز و بسته شدن روزنهها، نمو ریشه و پاسخ به تنشهای محیطی مانند خشکی، شوری، سرما، تاریکی، عوامل بیماریزا، حمله بیمارگرها و اشعه ماوراءبنفش نقش دارد. اسید آبسیزیک با تأثیر بر جذب و توزیع یونها در بافتهای گیاهی، تحریک سنتز آنزیمهای آنتی اکسیدان و سنتز اسمولیتهای سازگار، در القای مقاومت به تنش خشکی در گیاهان نقش دارد. از سویی، هورمون ABA میتواند بر متابولیتهای ثانویهای مانند آنتوسیانین و فلاونوئیدها اثر گذاشته و میزان آنها را در گیاهان ازجمله گیاه شاهدانه افزایش دهد. همچنین این هورمون باعث کاهش متابولیتهای اولیه مانند کلروفیل و کاروتنوئیدها در گیاهان میشود.
- جاسمونیک اسید
اسید جاسمونیک یک مولکول سیگنال دهنده گیاهی است که ارتباط نزدیکی با مقاومت گیاه در برابر تنشهای غیرزیستی دارد. در شرایط تنش غیرزیستی، اسید جاسمونیک معمولا در پاسخهای فیزیولوژیکی درگیر است.
پاسخهای فیزیولوژیکی اغلب شامل موارد زیر هستند:
- فعالسازی سیستم آنتیاکسیدانی (مانند رادیکال آنیون سوپراکسید، پراکسیداز و NADPH -اکسیداز
- تجمع اسیدهای آمینه (ایزولوسین و متیونین) و قندهای محلول
- تنظیم باز و بسته شدن روزنهها
نقش اسید جاسمونیک در پاسخ گیاه به تنشهای غیرزیستی
- براسینواستروئید
براسینواستروئیدها به عنوان هورمونهای گیاهی استروئیدی نقش بسیار مهمی در رشد رویشی گیاه مانند رشد لوله گرده، رشد طولی ساقه، اپیناستی برگ (تمایل برگ ها به سمت پایین)، بیوسنتز اتیلن و نمو و رسیدن میوه بازی میکنند. براسینواستروئیدها همچنین در پاسخ گیاهان به تنشهای زیستی و غیر زیستی مانند سرما، شوری، گرما و فلزات سنگین نیز نقش بسیار مهمی دارند. نقش حفاظتی براسینواستروئیدها در مقابل تنش سرمازدگی در گیاهچههای برنج، ذرت، خیار و بادمجان نیز گزارش شده است.
- سالیسیلیک اسید
سالیسیلیک اسید به عنوان یک تنظیم کننده میتواند با تولید مولکولهای پیامرسان مانند گونههای فعال اکسیژن موجب تنظیم عملکردهای فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و پیامرسانی در فرآیندهای متابولیسمی گیاه شود. این هورمون با ماهیت فنولی دارای نقشهای متعددی در رشد گیاه و متابولیسمهای وابسته همچون فتوسنتز، تنفس، همانندسازی، جوانه زنی، پاسخهای دفاعی، القای متابولیتهای اولیه و ثانویه، هدایت روزنهای و نقشهای آنتی اکسیدانتی میباشد. سالیسیلیک اسید میتواند از طریق گلیکوزیلاسیون، متیلاسیون و ترکیب اسیدآمینه به فرم غیرفعال تبدیل گردد و تحرک این هورمون در گیاه را تنظیم نماید. به گونهای که تغییر در نسبت فرم فعال و غیرفعال میتواند نقش این هورمون در رشد گیاه و فرآیندهای متابولیسمی را تنظیم نماید. تعداد و اندازه سلول میتواند نقش مهمی را در رشد نهایی گیاه ایفا کنند که عمدتا توسط فرآیندهای تقسیم و گسترش سلولی کنترل میشود و این فرآیندها توسط محدودیتهای ژنتیکی و پیامهای محیطی تعیین میشوند.
برهمکنش هورمونها در تنظیم رشد رویشی
اکسین و آبسیزیک اسید (ABA)
- ABA در کنترل خواب بذری (seed dormancy) و جوانهزنی نقش دارد.
- اُکسین در تقویت خواب بذری از طریق فعالکردن مسیرهای ABA مشارکت میکند و به همین ترتیب بر جوانهزنی اثر میگذارد.
اکسین و براسینواستروئیدها (BR)
- BRها هورمونهای استروئیدی هستند که رشد سلولی را تحریک میکنند.
- این دو هورمون میتوانند همافزایی یا تنظیم متقابل بهخصوص در تنظیم رشد ریشه و تقسیم سلولی داشته باشند.
اکسین و سیتوکینین (CK)
اکسین معمولاً رشد ریشه را تحریک میکند.
CK باعث تقسیم سلولی و رشد ساقه/شاخ و برگ میشود.
اکسین و اتیلن (Ethylene)
- اتیلن در فرآیندهایی مثل رسیدن میوه، پاسخ به تنش و تنظیم رشد ریشه مؤثر است.
- اتیلن میتواند مقدار و توزیع اکسین را تغییر دهد و بالعکس، اکسین میتواند ثبات عوامل سیگنالدهی اتیلن را افزایش دهد.
اکسین و جیبرلیک اسید (GA)
- هر دو هورمون در جوانهزنی، رشد میوه و توسعهی ساقه نقش دارند و در بعضی مرحلهها به هم مثبت تأثیر میگذارند.
اکسین و جاسمونیک اسید (JA)
- جاسموناتها بیشتر در واکنش به آسیبها و تنشها نقش دارند و معمولاً رشد را مهار میکنند.
- در ریشه، JA با کاهش فعالیت اکسین موجب کاهش رشد میشود.
اکسین و سالیسیلیک اسید (SA)
- SA یک هورمون دفاعی است که در پاسخ به بیماری فعال میشود.
- هر دو از پیشمادههای شیمیایی مشترک استفاده میکنند و مسیرهای آنها میتوانند بر هم اثر بگذارند.
معایب استفاده از تنظیم کنندههای رشد در محصولات کشاورزی
- ورود ناخواسته هورمونها به محصولات، خاک و آبهای زیرزمینی
- سمیت بالقوه هورمونهـا بـرای انسـان و جانوران از جمله سرطان زایی، اختلال در رشـد و تولید مثل، سمیت عصبی و سمیت حاد، مشخصـاً در تنظیم کنندههای رشد فنوکسـی کـه در گـروه علفکشها قرار دارند.
مزایــای اســتفاده از تنظیم کننـدههای رشــد در محصولات کشاورزی
- تولید پایدار محصولات زراعی و بـاغی در شرایط وجود و عدم تنشها
- افزایش تولید محصولات کشاورزی
- تولید محصول سالم
- افزایش بازارپسندی محصولات
- بهبود انبارداری و انبارمانی محصولات
- کاهش هزینههای کارگری (مانند تنـک کردن گل و میوه)
- تعیـین جنســیت گــل بــه دلخــواه تولیــد کننده و یا اصلاح کننده نباتات
- افزایش تحمل به آفات و بیماریها
- سازگاری بسیار زیـاد بـا محـیط زیسـت بدون پسماند یا با پسماند بسیار کم
- افزایش اسـتقرار گیاهان و یکنواخت سازی نهالها و گیاهان در نهالستانها
- بهبود مدیریت برداشت و افزایش زمـان بهره برداری از ماشین آلات (مانند نیشکر)
- کمک به ریزش برگ
- افزایش دوره برداشـت و رسـیدن محصول (گوجه، موز، پرتقال و…)
- تأخیر پیری در گیاهان
- تولید محصولات بدون بذر
- افزایش تولید و شکل گیری بذر و میوه
- جلوگیری از خواب بذر
- جلوگیری از جوانه زنی بذر
- کنترل گلدهی
- استفاده در کشت بافت
- افزایش عمر گلهای بریده
اکورمون و سوپرفیوتاپ حاوی هورمونهای گیاهی طبیعی مانند اکسین، سیتوکینین و جیبرلینها میباشند. این ترکیبات در غلظتهای خیلی پایین به عنوان تنظیم کننده رشد عمل میکنند.
اکورمون باعث تحریک گیاه به فتوسنتز شده، پیری گیاه را به تاخیر انداخته و ریزش نابهنگام میوهها را کاهش میدهد و سوپرفیوتاپ درفعال کردن رشد رویشی و تولید گل و میوه نقش بسزایی دارد.
همچنین سیتوگروئر حاوی هورمون سیتوکینین است که پروسه تقسیم سلولی را سرعت میبخشد و سبب درشت شدن اندازه میوهها میگردد.
منابع
یداللهی زاده, شمیلا, عبدالهی, فرزین, یاوری, & جعفری. (۱۴۰۳). اثر مدت زمان روشنایی و هورمون اسید آبسیزیک بر خصوصیات مورفولوژیکی و رنگدانههای گیاه شاهدانه (. Cannabis sativa L). تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران, ۴۰(۱), ۱-۱۷.
فرج زاده معماری تبریزی, یوسف پور دخانیه. (۱۴۰۴). تأثیر کاربرد نانو اسید هیومیک و اکسین بر روابط منبع و مخزن در گیاه دارویی سنبلالطیب (Valeriana officinalis L.). تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران, ۴۱(۳), ۵۴۸-۵۶۰.
زند, بهنام, سروشزاده, قناتی, مرادی, & فؤاد. (۱۳۹۲). تأثیر محلولپاشی عنصر روی و هورمون اکسین بر تغییرات هورمونی و رشد گیاه ذرت (Zea mays L.). علوم زیستی گیاهی, ۶(۲۲), ۶۳-۷۶.
Jackson, M.B. 2018. Ethylene in root growth and development. Pp. 159-181. In: A.K. Mattoo (ed.) The plant hormone ethylene. CRC Press, USA.
Parizipour, M. H. G., Tahmasebi, A., & Asgari, A. (2024). A review on the role of ethylene in the pathogenicity and resistance against cotton pathogens. Iranian Journal Cotton Researches, ۱۱(۲), ۲۳-۳۶.