کلزا که با نام علمی Brassica شناخته می‌شود، یک گیاه چندمنظوره است که به دلیل دانه‌های غنی از روغن و کاربردهای متعدد، اهمیت کشاورزی قابل توجهی دارد. در حوزه بیوشیمی کلزا، دو ترکیب نقش اساسی دارند: گلوکوزینولات ها و اسید آروسیک. این ترکیبات به دلیل اثرات منحصر به فردشان بر رشد، دفاع و نمو کلی گیاه کلزا مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این مقاله جامع، ما به دنیای گلوکوزینولات ها و اسید آروسیک خواهیم پرداخت و عملکرد و نقش آنها در گیاه کلزا را درک خواهیم کرد.
گلوکوزینولات ها ترکیبات فعال بیولوژیکی هستند که در خانواده گیاهان Brassicaceae از جمله بروکلی، کلم، گل کلم، کلزا، خردل و ترب کوهی یافت می شوند. این ترکیبات غنی از گوگرد در واکوئل‌های گیاه ذخیره می‌شوند و به ویژه در دانه‌ها، ریشه‌ها و برگ‌های جوان به وفور یافت می‌شوند. آنها به عنوان یک مکانیسم دفاعی قوی در برابر گیاهخواران، آفات و پاتوژن ها عمل می‌کنند.
مکانیسم دفاعی و آللوپاتی
یکی از عملکردهای قابل توجه گلوکوزینولات ها نقش آنها در دفاع گیاه است. هنگامی که بافت گیاه، چه از طریق تغذیه گیاهخوار یا آسیب فیزیکی، آسیب می بیند، آنزیم‌هایی به نام میروزینازها وارد عمل می‌شوند. میروزینازها گلوکوزینولات‌ها را به ترکیبات فعال بیولوژیکی مختلف از جمله ایزوتیوسیانات ها، نیتریل ها و تیوسیانات ها تجزیه می‌کنند. این ترکیبات اثرات سمی و دافع گیاهخواران از خود نشان می‌دهند و در نتیجه مانع از تغذیه و کاهش آسیب به گیاه می‌شوند.
اثرات آللوپاتیک
علاوه بر این، گلوکوزینولات ها در آللوپاتی نقش دارند، که توانایی گیاهان برای آزاد کردن مواد شیمیایی است که بر رشد و نمو گیاهان همسایه تأثیر می‌گذارد. هنگامی که گلوکوزینولات‌ها تجزیه می‌شوند، ترکیبات فراری را آزاد می‌کنند که می‌تواند از جوانه زنی و رشد گیاهان رقیب جلوگیری کند و به حفظ حیات کلزا در محیط خود کمک کند.
پیامدهای سلامت انسان
گلوکوزینولات‌ها همچنین برای سلامت انسان اهمیت دارند، زیرا با خواص ضد سرطانی بالقوه مرتبط هستند. با مصرف سبزیجات چلیپایی مانند کلزا، گلوکوزینولات‌ها ممکن است به ترکیبات فعال زیستی تجزیه شوند که در پیشگیری از انواع خاصی از سرطان موثر است.
مطالعات اخیر اثرات مفید گلوکوزینولات ها از جمله عملکردهای تنظیمی در التهاب، پاسخ به استرس، متابولیسم فاز I و فعالیت های آنتی اکسیدانی و همچنین خواص ضد میکروبی مستقیم را نشان داده اند. با این حال، گونه های دامی که با جیره غذایی با گلوکوزینولات بالا تغذیه می شوند ممکن است اثرات نامطلوبی از جمله کاهش مصرف خوراک و رشد، تحریک دستگاه گوارش، گواتر، کم خونی و ضایعات کبدی و کلیوی را نشان دهند. گوگرد بالا می تواند با کمبود مواد معدنی و فلج اطفال همراه باشد. بنابراین، اگرچه منبع تغذیه خوبی است، اما بهتر است از تغذیه بیش از حد براسیکا خودداری شود.
در حالت تعادل، شواهد بیشتری برای تأثیر مثبت گلوکوزینولات ها بر انسان وجود دارد. شواهد کمی از میزان دوز مضر در انسان وجود دارد. پختن یا جوشاندن، قرار گرفتن در معرض آب از طریق شستشوی گلوکوزینولات ها در آب کاهش می دهد.
ارزیابی های ایمنی
ایمنی گلوکوزینولات ها در رژیم غذایی انسان توسط هیچ کشوری ارزیابی نشده است.
محدودیت های ایمنی سطوحی از قرار گرفتن در معرض رژیم غذایی هستند که خطر قابل ملاحظه ای برای تمام عمر ندارند.
اروسیک اسید هماهنگ کننده رشد و دفاع
اسید اروسیک (EA) یک اسید چرب تک غیراشباع با زنجیره بسیار بلند (Fatty Acid) است که به دلیل آب‌گریزی و مقاومت در برابر آب، یک محصول اولئوشیمیایی مهم با طیف وسیعی از کاربردها در متالورژی، ماشین‌آلات، لاستیک، صنایع شیمیایی و زمینه‌های دیگر است. اسید اروسیک EA به راحتی در بدن انسان هضم و جذب نمی‌شود و «روغن کلزا با EA بالا» (با نام مخفف HEAR) اغلب حاوی گلوکوزینولات است. گلوکوزینولات ها و EA در دوزهای بالا برای سلامتی مضر هستند و می‌توانند منجر به بیماری شوند. به‌طور فزاینده‌ای، محققان تلاش کرده‌اند تا محتوای EA در دانه‌های روغنی Brassicaceae را برای کاربردهای صنعتی افزایش دهند و در مقابل، محتوای EA را برای اطمینان از ایمنی غذا کاهش دهند. برای تولید روغن کلزا با EA پایین (با نام مخفف LEAR) و روغن کلزا با EA بالا (با نام مخفف HEAR) ، بیوتکنولوژی احتمالاً نقش اساسی ایفا می کند. روشن کردن مسیرهای متابولیک EA می تواند به بهبود دانه های روغنی Brassicaceae از طریق فناوری تراریخته کمک کند.
روغن کلزا با محتوای EA بالا می تواند به عنوان سوخت موتور دیزل توسط ترانس استریفیکاسیون کاتالیز شده قلیایی استفاده شود و همچنین به عنوان یک ماده خام شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
EA عمدتاً از HEAR ها استخراج می‌شود، و بنابراین تعداد فزاینده‌ای از کشورها بر روی HEAR ها تمرکز می‌کنند و آنها را در مقادیر زیادی برای برآوردن نیازهای صنعتی پرورش می‌دهند. علاوه بر این، افزایش محتوای EA در HEARs می تواند به کاهش هزینه تولید EA و افزایش چشم انداز بازار آن کمک کند.
هم HEARs و هم دانه‌های کلزای کم EA (LEARs) وجود دارند که اولی برای صنعت و دومی به دلایل ایمنی بهداشتی مهم است. قبل از توسعه LEARs، محتوای EA روغن کلزا به طور کلی بین 45 تا 50 درصد بود. با این حال، آزمایش‌های جانورشناسی متعدد نشان داده‌اند که مصرف طولانی‌مدت مقادیر زیاد روغن کلزا با محتوای بالای EA می‌تواند منجر به فیبروز میوکارد، کاردیومیوپاتی، رسوبات چربی در ماهیچه قلب و کلیه‌ها، رشد کوتاه‌قد و کاهش وزن در حیوانات شود. حتی می تواند بر عملکرد تولید مثل مردان تأثیر بگذارد. این عمدتا به متابولیسم ناقص EA در بدن نسبت داده می شود که منجر به تجمع تری گلیسرول ها می شود.
در سال 2019، کمیسیون اروپا (EU) مقررات 2019/1870 را صادر کرد که بر اساس آن حداکثر محتوای EA در روغن‌ها و چربی‌های گیاهی که در اختیار مصرف‌کننده نهایی قرار می‌گیرد، نباید بیشتر از 2% باشد، همراه با مصرف روزانه قابل تحمل (TDI) 7.5 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن EA. علاوه بر این، محتوای EA در روغن کاملینا، روغن خردل و روغن گل گاوزبان نباید بیش از 5٪ EA و روغن خردل نباید بیش از 3.5٪ EA داشته باشد.
اروسیک اسید در گیاه کلزا
آروسیک اسید، همچنین به عنوان اسید ایندول-3-استیک (IAA) شناخته می شود، یک اکسین طبیعی است، یک کلاس از هورمون‌های گیاهی که جنبه های مختلف رشد و نمو گیاه را تنظیم می‌کند. در کلزا، اسید آروسیک به عنوان یک تنظیم‌کننده کلیدی رشد عمل می‌کند و نقش اساسی در فرآیندهایی مانند افزایش طول سلول، رشد ریشه و نوروتروپیسم ایفا می‌کند.
ترویج رشد و توسعه
اسید آروسیک مسئول افزایش طول سلول است که به رشد کلی گیاه کمک می‌کند. جهت تقسیم سلولی و ازدیاد طول را تنظیم می‌کند و ساختار و عملکرد مناسب گیاه را تضمین می‌کند. علاوه بر این، با افزایش طول و انشعاب ریشه در رشد ریشه نقش دارد و توانایی گیاه برای دسترسی به مواد مغذی و آب را افزایش می‌دهد.
فتوتروپیسم و تروپیسم
واکنش کلزا به نور توسط اسید آروسیک از طریق پدیده ای به نام فوتوتروپیسم تنظیم می‌شود. فوتوتروپیسم خم شدن گیاهان به سمت منبع نور است که قرار گرفتن آنها در معرض نور خورشید را برای فتوسنتز بهینه می‌کند. اسید آروسیک به تنظیم این فرآیند کمک می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که برگ‌های گیاه نور مطلوب را برای تولید انرژی کارآمد دریافت می‌کنند.
پاسخ به استرس و سازگاری
علاوه بر تنظیم رشد، اسید آروسیک نیز در پاسخ گیاه به استرس نقش دارد. هنگامی که گیاه کلزا با شرایط نامطلوبی مانند خشکی، شوری یا عوامل بیماری‌زا مواجه می شود، سطح اسید آروسیک افزایش می‌یابد. این افزایش به گیاه کمک می‌کند تا با ایجاد مکانیسم‌های حفاظتی مختلف و پاسخ های فیزیولوژیکی خود را با استرس سازگار کند.
سوالات متداول:
- چگونه گلوکوزینولات ها از گیاهخواران جلوگیری می کنند؟
گلوکوزینولات ها به ترکیباتی تبدیل می شوند که برای گیاهخواران سمی هستند و آنها را از تغذیه از گیاه باز می دارد.
- آیا گلوکوزینولات ها می توانند برای سلامت انسان مفید باشند؟
بله، برخی از محصولات تجزیه گلوکوزینولات پتانسیل پیشگیری از انواع خاصی از سرطان را در صورت مصرف از طریق سبزیجات چلیپایی نشان داده اند.
- آللوپاتی چیست؟
آللوپاتی توانایی گیاهان در آزادسازی مواد شیمیایی است که بر رشد گیاهان مجاور تأثیر می گذارد و به گیاه تولید کننده مزیت رقابتی می دهد.
- نقش آروسیک اسید در رشد کلزا چیست؟
اسید آروسیک رشد سلولی را تحریک می کند، رشد ریشه را تنظیم می کند و فوتوترو را تسهیل می کند.
- اسید آروسیک چگونه به گیاهان کمک می کند تا با استرس سازگار شوند؟
سطح اسید آروسیک در پاسخ به استرس افزایش می‌یابد و مکانیسم‌های محافظتی و پاسخ‌های فیزیولوژیکی را ایجاد می‌کند که به سازگاری و زنده ماندن گیاه کمک می‌کند.
- فتوتروپیسم چیست و اسید آروسیک چگونه بر آن تأثیر می گذارد؟
فتوتروپیسم خم شدن گیاهان به سمت نور است. اسید آروسیک این فرآیند را تنظیم می‌کند و اطمینان حاصل می کند که برگ ها نور مطلوبی را برای فتوسنتز دریافت می کنند.
در دنیای پیچیده بیوشیمی گیاهی، گلوکوزینولات ها و اسید آروسیک به عنوان ترکیبات قابل توجهی با نقش های چندوجهی وجود دارند. گلوکوزینولات ها به عنوان مکانیسم دفاعی طبیعت عمل می کنند و از گیاه کلزا در برابر علفخواران و رقبای همسایه محافظت می کنند. از سوی دیگر، اسید آروسیک، رشد، نمو و پاسخ های استرس را تنظیم می کند و سازگاری و بقای گیاه را در شرایط مختلف محیطی تضمین می کند. فعل و انفعال پیچیده این ترکیبات، روش‌های جذابی را که گیاهان در اکوسیستم‌هایشان حرکت می‌کنند، برجسته می‌کند و بر اهمیت درک پیچیدگی‌های بیوشیمیایی آنها تأکید می‌کند.
