มหัศจรรย์ จุลธาตุ ....

[kimzagass]

บทบาทของจุลธาตุ


แม้ว่าพืชจะต้องการจุลธาตุในปริมาณที่น้อย คือ ไม่เกิน 100 มก./กก.ก็ตาม แต่จุลธาตุทุกธาตุก็มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเมแทบอลิซึมของพืช สำหรับบทบาทของจุลธาตุโดยสังเขปมีดังนี้



3.1 เหล็ก
บทบาทของเหล็กมีดังนี้
1. เป็นองค์ประกอบของโปรตีน : สำหรับโปรตีนที่มีเหล็กในโครงสร้าง คือ ฮีมโปรตีน และที่รู้จักกันโดยทั่วไป ได้แก่
- ไซโทโครม ซึ่งอยู่ในโซ่การเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอน ของการสังเคราะห์แสงและการหายใจ
- เอนไซม์ ไซโทโครม ออกซิเดส เป็นเอนไซม์ในการหายใจ
- ฮีมเอนไซม์ ชนิดอื่นได้แก่ เอนไซม์ คาทาเลส

2. โปรตีนบางชนิดมีเหล็กและกำมะถันเป็นองค์ประกอบ เช่น เฟอรีดอกซิน ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวส่งอิเล็กตรอนในกระบวนการสำคัญ เช่น การสังเคราะห์แสง การรีดิวซ์ไนไทรต์ การรีดิวซ์ซัลเฟต และการตรึงไนโตรเจน

3. เหล็กทำหน้าที่เป็นโคแฟกเตอร์ ของเอนไซม์หลายชนิด ซึ่งมีความสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์คลอโรฟีลล์ การตรึงไนโตรเจน และการลดพิษของอนุมูลอิสระ

4. เหล็กมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโครงสร้างของคลอโรพลาสต์ในใบ จึงช่วยให้การทำหน้าที่ของคลอโรพลาสต์มีความสมบูรณ์




3.2 แมงกานีส
บทบาทของแมงกานีสมีดังนี้
1. เป็นองค์ประกอบของโปรตีนในสารสี 680 (P680) ของระบบแสง II ในกระบวนการสังเคราะห์แสง ซึ่งก่อให้เกิดปฏิกิริยาการแตกตัวของน้ำ แล้วส่งอิเล็กตรอนให้สารสี 680 โดยมีคลอไรด์เป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยาดังกล่าว

2. เป็นโคแฟกเตอร์ของเอนไซม์กว่า 35 ชนิด เช่น ซูเปอร์ ออกไซด์ ดีสมิวเทส ซึ่งทำหน้าที่ลดพิษของอนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์

3. มีบทบาทในการสังเคราะห์โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และลิพิด

4. ส่งเสริมการยืดตัวของเซลล์ราก




3.3 ทองแดง
บทบาทของทองแดงมีดังนี้
1. มีบทบาทในการสังเคราะห์แสง โดยเป็นองค์ประกอบของพลาสโทไซยานิน อันเป็นโปรตีนซึ่งทำหน้าที่พาหะ ให้อิเล็กตรอนเคลื่อนย้ายจากระบบแสง II ไปยังระบบแสง I

2. มีบทบาทในการหายใจ โดยเป็นองค์ประกอบในเอนไซม์ ไซโทโครม ออกซิเดส ซึ่งทำหน้าที่ถ่ายทอดอิเล็กตรอนขั้นตอนสุดท้าย ของกระบวนการหายใจซึ่งเกิดในไมโทคอนเดรีย

3. มีบทบาทในการทำลายอนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์ โดยทำหน้าที่ร่วมกับสังกะสีเป็นโคแฟคเตอร์ ของเอนไซม์ ซูเปอร์ออกไซด์ ดีสมิวเทส (Cu-Zn-SOD)

4. เป็นโคแฟกเตอร์ของเอนไซม์อีกหลายชนิด เช่น เอนไซม์ แอสคอร์เบต ออกซิเดส ซึ่งเกี่ยวข้องกับวิตามิน ซี และเอนไซม์ อะมีน ออกซิเดส ซึ่งมีบทบาทในการเปลี่ยนสารประกอบไนโตรเจนบางชนิดในพืช

5. มีบทบาทในการควบคุมเมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรตและลิพิด รวมทั้งการสัง เคราะห์ลิกนิน เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของพืช



3.4 สังกะสี
บทบาทของสังกะสีมีดังนี้
1. เอนไซม์หลายชนิดมีสังกะสีเป็นองค์ประกอบหลักอยู่ในโครงสร้าง (zinc-enzyme)

2. มีบทบาทในการสังเคราะห์แสง โดย
- เป็นโคแฟกเตอร์ของเอนไซม์คาร์บอนิก แอนไฮเดรส ซึ่งช่วยในการรักษาสมดุลระหว่าง CO2 และ HCO-3 เพื่อให้มี CO2 ที่ละลายในไซโทซอลของมีโซฟีลล์เพียงพอสำหรับการสังเคราะห์แสง และ

- ร่วมกับโพแทสเซียมในการควบคุมการปิดและเปิดของปากใบ เพื่อให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในใบได้เต็มที่

3. ช่วยกระตุ้นกิจกรรม เช่น ดีไฮโดรจีเนส แอลโดเลส ไอโซเมอเรส และทรานส์ฟอสฟอรีเลส

4. มีบทบาทในเมแทบอลิซึมของ ดีเอ็นเอ และ อาร์เอ็นเอ ช่วยในการสังเคราะห์โปรตีน

5. มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ทริพโทเฟน ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของการสังเคราะห์ IAA

6. ช่วยให้เยื่อหุ้มเซลล์และออแกเนลล์มีความสมบูรณ์ โดยจับกับฟอสโฟลิพิดและหมู่ซัลฟีดริลอันเป็นองค์ประกอบของเยื่อ หรือจับกับส่วนที่เหลือของซีสเทอีนในโซ่พอลิเพ็บไทด์สร้างให้เป็นสารเชิงซ้อนที่มีเสถียรภาพ

7. ควบคุมการเกิดอนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์ ตลอดจนทำลายฤทธิ์ของซูเปอร์ออกไซด์ เนื่องจากสังกะสีเป็นองค์ประกอบของ Cu-Zn-SOD ดังที่ได้กล่าวแล้วในเรื่องทองแดง




3.5 โมลิบดีนัม
บทบาทของโมลิบดีนัมมีดังนี้
1. มีบทบาทในการตรึงไนโตรเจน เนื่องจากไนโทรจีเนสเป็นเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการตรึงไนโตรเจนของจุลินทรีย์ ประกอบด้วยโปรตีนที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบอยู่ 2 ชนิด ชนิดแรกคือ Mo-Fe- โปรตีน ส่วนชนิดที่สองเป็นโปรตีนที่มีเหล็กเพียงอย่างเดียว

2. เกี่ยวข้องกับการใช้ไนเทรตไอออนที่เซลล์พืชดูดได้ เนื่องจากเอนไซม์ไนเทรต รีดักเทส (nitrate reductase) ซึ่งทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยารีดักชันของไนเทรตเป็นไนไทรต์ เป็นเอนไซม์ที่มีเหล็ก และโมลิบดีนัมในโครงสร้าง

3. เอนไซม์อื่น ๆ ที่ต้องการโมลิบดีนัม ได้แก่
- ซานทิน ออกซิเดส/ดีไฮโดรจีเนส ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้สารประกอบที่ได้จากการตรึงไนโตรเจนในปมรากถั่ว และ
- และเอนไซม์ซัลไฟต์รีดักเทส ในกระบวนการใช้ประโยชน์กำมะถัน

4. มีบทบาทในการสังเคราะห์โปรตีน ช่วยให้ไรโบโซม ประสานกับ อาร์เอ็นเอ นำรหัส

5. มีบทบาททางใดทางหนึ่งในกระบวนการสังเคราะห์วิตามิน ซี

6. มีอิทธิพลต่อโครงสร้างของเยื่อ เนื่องจากมีบทบาทในการสังเคราะห์ฟอสโฟลิพิด

7. ช่วยให้เมล็ดพืชมีชีวิต (viability) และแข็งแรง (vigor)




3.6 โบรอน
บทบาทของโบรอนมีดังนี้
1. ธาตุนี้ในผนังเซลล์เกือบทั้งหมดรวมอยู่กับสารเพ็กทิก โดยอยู่ในสารเชิงซ้อนชื่อแรมโนกาแลกทูรอแนน II ซึ่งเป็นพอลิแซกคาไรด์ที่มีในสารเพ็กทิก อันเป็นองค์ประกอบของผนังเซลล์ปฐมภูมิ จึงทำให้ผนังเซลล์แข็งแรง และมีความยืดหยุ่น

2. ช่วยให้เยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มออแกเนลมีโครงสร้างสมบูรณ์ และทำหน้าที่ได้อย่างเหมาะสม

3. โบรอนกระตุ้นกิจกรรมของ H+-ATPase ได้เมื่อมีออกซิน จึงมีบทบาทในการสร้างศักย์เยื่อ และส่งสริมการดูดธาตุอาหารต่างๆ

4. ส่งเสริมการเคลื่อนย้ายของน้ำตาล และอินทรีย์สารโมเลกุลเล็กๆ ทางโฟลเอ็ม ทั้งในระยะใกล้และระยะไกล จึงช่วยให้ยอดอ่อน รากอ่อน ดอกและผลเจริญได้ตามปรกติ

5. มีบทบาทสำคัญในการเจริญเติบโตของพืชในระยะเจริญพันธุ์ เช่น ทำให้ดอกและละอองเรณูสมบูรณ์ งอกได้ดี ยอดเกสรเพศเมียพร้อมที่จะรับละอองเรณู ส่งเสริมการพัฒนาเมล็ด ได้เมล็ดที่สมบูรณ์และมีความงอกดี

การขาดโบรอนในช่วงการกำเนิดไมโครสปอร์ (microsporegenesis) ของดอกข้าวสาลี ทำให้เกสรเพศผู้ในอับเรณู (anthers) เป็นหมัน (male sterility) เนื่องจากธาตุนี้มีบทบาทในการพัฒนา และการทำหน้าที่ของเซลล์ในผนังอับเรณู โดยโบรอนช่วยในการเคลื่อนย้ายซูโครสไปเลี้ยงเซลล์ที่กำลังขยายขนาดได้อย่างเพียงพอ เซลล์เหล่านั้นจึงเจริญอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ โบรอนยังส่งเสริมเมแทบอลิซึมของซูโครสในเซลล์ของผนังอับเรณู ตลอดจนไมโครสปอร์ที่อยู่ภายในด้วย




3.7 คลอรีน
บทบาทของคลอรีนมีดังนี้
1. มีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาฮิลล์ของคลอโรพลาสต์ จึงเกี่ยวข้องโดยตรงกับการแยกน้ำให้เป็นออกซิเจนในระบบแสง II อันเป็นบริเวณเดียวกับที่แมงกานีสมีบทบาทในเรื่องนี้

2. ช่วยในการควบคุมการเปิดและปิดปากใบ โดยเสริมการทำงานของโพแทสเซียมซึ่งมีหน้าที่โดยตรง สำหรับการเปิดและปิดของปากใบ มีความสำคัญต่อการสังเคราะห์แสง และการคายน้ำของพืช

3. ทำหน้าที่เร่งกิจกรรมของ ATPase ที่โทนอพลาสต์ (เยื่อหุ้มแวคิวโอล) เพื่อให้เกิดการสะสมไอออนและตัวละลายภายในแวคิวโอล เพิ่มการดูดน้ำของเซลล์ ซึ่งช่วยกระตุ้นให้เซลล์เต่งและยืดตัว





3.8 นิกเกิล
บทบาทของนิกเกิลมีดังนี้
1. เป็นโคแฟกเตอร์ของเอนไซม์ยูรีเอส (urease) ซึ่งทำหน้าที่ไฮโดรไลส์ยูเรีย ให้คาร์บอนไดออกไซด์และแอมโมเนีย เอนไซม์นี้มีน้ำหนักโมเลกุล 590 กิโลดาลตัน ประกอบด้วยหกหน่วยย่อย แต่ละหน่วยย่อยมีนิกเกิลสองอะตอม ทำหน้าที่ควบคุมโครงสร้างซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์นี้

2. มีบทบาทสำคัญต่อการงอกของเมล็ดพืช โดยช่วยเพิ่มอัตราการงอก ตลอดจนความแข็งแรงของต้นอ่อน



4. สรุป
บทบาทของธาตุอาหารพืชเริ่มจากระดับโมเลกุล ซึ่งระบุได้ว่าแต่ละธาตุเป็นองค์ประกอบในอินทรีย์สารชนิดใด หรือเข้าทำหน้าที่กระตุ้นกระบวนการชีวเคมีในไซโทซอลหรือออร์แกเนลล์ใดบ้าง จนส่งผลให้พืชมีการเจริญเติบโตในวัฒนภาค(vegetative growth) และระยะเจริญพันธุ์ (reproductive growth) ตามปกติ บทบาทของธาตุอาหารในแง่นี้มักเป็นจริงกับพืชชั้นสูงโดยทั่วไป ทั้งนี้ยกเว้นบางพืชที่มีกิจกรรมด้านเมแทบอลิซึมบางส่วนแตกต่างออกไปบ้าง เมื่อกระบวนการทางสรีระทุกกระบวนการดำเนินไปตามปกติ พืชย่อมเจริญเติบโตดีที่สุดตามศักยภาพ ดังนั้นบทบาทของธาตุอาหารพืชในระดับโมเลกุล จึงเป็นรากฐานสำคัญทางวิชาการ และการศึกษาในแนวทางนี้มีความก้าวหน้ายิ่งขึ้นตามลำดับ โดยเฉพาะด้านชีววิทยาโมเลกุล (molecular biology) ส่วนการศึกษาอิทธิพลของธาตุอาหารต่อปริมาณและคุณภาพผลผลิตพืชเศรษฐกิจ หากต้องการทราบบทบาทของธาตุนั้นในส่วนที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับผลผลิต ก็มักวัดผลของการให้ธาตุดังกล่าวต่อการเปลี่ยนแปลงด้านชีวเคมีของพืชควบคู่กันไป ซึ่งช่วยให้ทราบบทบาทของแต่ละธาตุในส่วนที่ช่วยเพิ่มผลผลิตและคุณภาพผลผลิตของแต่ละพืชชัดเจนยิ่งขึ้น




บรรณานุกรม
ยงยุทธ โอสถสภา.2546. ธาตุอาหารพืช. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กรุงเทพมหานคร.
ยงยุทธ โอสถสภา. 2547. การให้ปุ๋ยทางใบ. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กรุงเทพมหา- นคร.


http://www.dryongyuth.com/journal/%E0%B8%AB%E0%B8%99%E0%B9%89%E0%B8%B2%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%88%E0%B8%82%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B8%98%E0%B8%B2%E0%B8%95%E0%B8%B8%E0%B8%A3%E0%B8%AD%E0%B8%87-%E0%B8%88%E0%B8%B8%E0%B8%A5%E0%B8%98%E0%B8%B2%E0%B8%95%E0%B8%B8.pdf