Та ургамлын гаднын буюу стресс нөлөөг тэсвэрлэх чадварын талаар онолын мэдлэгээ бидэнтэй хуваалцвал ямар вэ? Ургамалын стресс гэж чухам юуг ойлгох вэ?
Эхлээд ургамлын амьдралд стресс үүсгэгч хүчин зүйлүүдийг тодруулах хэрэгтэй байх. В.В. Полевой (1989) ургамлын амьдралд стресс үүсгэгч хүчин зүйлийг дараах гурван бүлэгт ялгаж авч үзсэн байдаг. Үүнд: 1) физик стрессорууд буюу чийгийн илүүдэл ба дутагдал, гэрэл, температур, радио идэвхт цацраг, механик үйлчилгээ; 2) химийн стрессорууд буюу зарим төрлийн давс, хий болон бусад бодисууд (ксенобиотикууд буюу организмд байдаггүй хөндлөнгийн нэгдлүүд болох пестицид, үйлдвэрийн хаягдлууд г.м.); 3) биологийн стрессорууд болох өвчин үүсгэгчид, хортон амьтан, ургамал хоорондын өрсөлдөөн (competitiveness) гэж ангилан үзсэн байдаг. Эдгээр хүчин зүйлүүд ургамлын бодисын солилцооны үйл ажиллагаанд өөрчлөлт оруулах замаар стресст нөхцөл, стресс үүсэж байгаа юм.
Ургамал гаднын хүчин зүйлийн нөлөөг амьтдаас ялгаатай хэлбэрээр хэрхэн яаж хүлээн авч хариу үйлдэл үзүүлдэг бол?
Ургамалд амьтадтай адил стресст нөхцөлд ялгарах гормон, мэдрэлийн систем огт байхгүй. Ургамал стресс нөхцөлд амьдралын үйл ажиллагаагаа идэвхжүүлдэггүй сулруулдаг бол амьтан эсрэгээрээ идэвхжүүлдэг онцлогоороо хоорондоо ялгаатай. Орчны хүчин зүйлсийн нөлөөлөл олон янз байдаг – зарим нь илүү хүчтэй байхад зарим нь бараг мэдэгдэхгүй байж ч болно. Түүнийг хүлээж авах нь организмын онцлог ба шинж чанараас хамаарах нь ойлгомжтой юм. Түүхэн хөгжлийн явцад ургамалд амьдрах орчиндоо дасан зохицох чадвар үүссэн ба энэ нь улам төгс хэлбэрийг олсон байна. Мөн элдэв сөрөг нөлөөллөөс өөрийгөө хамгаалах, хариу үйлдэл үзүүлэх хэлбэр нь олон янзаар хэлбэржсэн байх ба энэ нь бодисын солилцоо (метаболизм)-ны механизмаас эхлээд анатоми, морфологийн (өргөс, хатгуур зэрэг) төвшинд тодорч харагддаг.
Гаднын хүчин зүйлээс ирж буй стресст нөхцөлд ургамлын эсэд чухам ямар нарийн механизм явагддаг бол?
Ургамал орчны хүчин зүйлийн таагүй үйлчилгээнд хэвийн байдлаа алдаж хүндрэлтэй нөхцөлд өртдөг. Үүнээс үүдэлтэйгээр “дасан зохилдлогооны синдром” буюу стресс бий болж түүнд өвөрмөц бус өөрчлөлт гарч хариу үйлдэл үзүүлдэг. Дж. Грайм стресс нөхцөл фитоценозын хэмжээнд бүтээмжийг хязгаарлан ургац буурах байдлаар илэрдэг болохыг анх тодорхойлсон байдаг. Экологийн стресс нөхцөлд ургамал найдвартай ургах нь эсийн үйл ажиллагааны идэвх, бүтцийн зохион байгуулалтыг алдахгүй байх чадвараар тодорхойлогдоно. Ер нь амьд организмын чухал шинж чанар бол гадаад орчны төрөл бүрийн хүчин зүйлийн үйлчилгээнд дотоод орчноо харьцангуй тогтвортой (гоместаз) хадгалах чадвартай байхад оршино. Ургамлын амьдралд стресс үүсгэгч хүчин зүйлүүдийн нөлөөлөх байдал эсийн эрчим хүчний процесс доройтох, мембраны хэвийн үйл ажиллагаа алдагдах, нэвтрүүлэх чадвар ихсэх, плазмалем деполяризацад орох зэрэг шинжээр илэрнэ. Нөгөө талаар стресст нөхцөлд үүсэх уурагын нийлэгжилт идэвхжихийн зэрэгцээ бусад нийлэгжилтийн процесс буурах ба цитоплазм ээдэх, гидролизын процессууд эрчимждэг.
Тэгвэл энэ бүхэн ургамлын стресст нөхцөлд дасан зохицох, хариу үйлдэл үзүүлэх үндсэн үйл ажиллагааны суурь болно гэсэн үг үү?
Тиймээ. Дээр дурдсан эдгээр өөрчлөлтүүд хүчин зүйлийн тааламжгүй үйлчилгээнд хурдан хариу үйлчилгээ үзүүлэхэд чиглэгдэж байдаг. Орчны хүчин зүйлийн таагүй (стрессор) үйлчилгээнд ургамал дасан зохицож хамгаалах чадварыг ургамлын тэсвэрийн физиологид молекулын ба эсийн төвшинд нэлээд нарийн тодорхой авч үздэг. Тодруулбал чийгийн илүүдэл, дутагдалд, халуун хүйтэн, хортой хий г.м. хүчин зүйлүүдэд ургамал хэрхэн зохицох, тэсвэрлэх талаар тод томруун авч үздэг болно. Энэтхэгийн ургамлын физиологич Д.Бос анх удаа судалгааныхаа дүнд ургамал ба амьтан хүрээлэн байгаа орчиндоо хариу урвал үзүүлэх нь адил механизмаар явагддаг болохыг тогтоосон байдаг. Энэ үзэл санааг Д.Н. Насонов, В.Я. Александров цаашид эрчимтэй хөгжүүлж хүрээлэн байгаа орчны төрөл бүрийн таагүй нөхцөлөөс протоплазмд үзүүлэх нөлөө төстэй болохыг тогтоосон байдаг. Эдгээр эрдэмтдийн үзэж байгаагаар орчны зохимжгүй үйлчилгээ ямарч эсийн протоплазмд дараах тодорхой дараалалтайгаар өөрчлөлт үүсгэдэг байна. Үүнд: 1) цитоплазмын дисперсийн зэрэг буурах, 2) мембраны нэвтрүүлэх чадвар нэмэгдэх, 3) уураг задарч шинж чанараа алдах, 4) бөөм үхэлд ойртох, 5) цитоплазм бүлэгнэх зэрэг болно. Эдгээр өөрчлөлтүүд ямар ч гэмтлийн үед бий болох бөгөөд уг гэмтэл нь сэргэж арилсны дараа үгүй болдог. Өвөрмөц бус эдгээр шинжүүд аль нэгэн эдийн эсэд болон нэг эст организмуудад янз бүрийн гэмтэл үүсэхэд дагалдан гарах нь ажиглагдана. Дээр дурдсан физик-химийн өвөрмөц бус гэмтлийн шинжүүд үхэлд хүргэх (паранекроз) аюултай болно.
Энэ үед эсийн үйл ажиллагаанд өөрчлөлт орох уу? Эсэд чухам ямар механизм явагдах вэ?
Энэ чиглэлээр хийсэн эрдэмтдийн олон судалгаа бий. Стресс үүсгэгч хүчин зүйлсээс өдөөсөн хүчтэй ба хурдтай нэмэгдэх элдэв нөлөөнд ургамлын эсэд олон арван механизм явагддаг байна. Эдгээрээс товч дурдвал: плазмын мембран дахь потенциалд деполяризаци явагдах ба ингэснээр мембраны нэвчилт идэвхэжнэ. Эсийн цитоплазмд кальци (Ca2+) нэвтрэн орно. Ингэснээр эсийн хана ба эсийн доторх хэсгүүд болох вакуоль, эндоплазмын тор, митохондрид хүрнэ. Цитоплазмын рН орчин хүчиллэг тал руу хэлбийж зуурамтгай чанар, гэрлийн тархалт нэмэгдэнэ. O2-ийн шингээлт нэмэгдэж, Аденозинтрифосфатийн алдагдал хурдсан чөлөөт радикал урвал үүснэ. Гидролизийн процессын өсөлт явгадна. Стресст уургийн нийлэгжилт идэвхэжнэ. Эсийн хуваагдал ба өсөлтийн явц дарангуйлалд орно. Эсийн шингээлтийн идэвхжил, хэвийн нөхцөлд явагдах физиологийн болон бодисын солилцооны бусад дийлэнх үйл явц сааталд өртдөг болохыг эрдэмтэд тогтоосон.
Стресст нөхцөлд ургамал уураг нийлэгжүүлэхийг идэвхжүүлдэг зохилдлоготой гэж дурдлаа. Үүнийг тодруулбал?
Олон арван ургамалд дулааны цочролын уургууд тогтоогдсон байдаг. Зарим ургамлын уургийн нийлэгжилт +45 оС-ийн температурт идэвхэждэг. Эдгээр уураг нь цитоплазмд урьдчилан бий болсон байдаг бөгөөд стресс үүсэхэд хуваагдаж идэвхэждэг байна. Олон тооны ургамлуудад (арвай, буудай, хөвөн гэх мэт) усны дутагдлын үед цитоплазм дахь пролины агууламж 100 дахин нэмэгддэг гэсэн судлаачдын дүгнэлт бий. Ургамал пролиныг осмотик идэвхтэй органик бодис болгон хуримтлуулж, өөрийн эсэд ус хадгалагдах үйл явцыг дэмжүүлдэг.
Эсийн төвшинд явагдах нарийн механизмын талаар та бид ярилцлаа. Харин организмын хувьд дасан зохицох, стресст механизм хэрхэн яаж явагдах вэ?
Ургамал организмын төвшинд эсэд агуулагдах дасан зохицох бүх механизмыг өөртөө хадгалаад зогсохгүй тэдгээрийг бүхэлд нь шинээр хүлээн авч өөрийгөө хөгжүүлдэг. Өөрөөр хэлбэл эдгээр нь физиологийн идэвхт бодис ба эрхтэн хоорондын өрсөлдөөнт харилцаа болж хөгждөг байна. Жишээлбэл, стресст нөхцөлд үетэн ургамлын үр боловсрох оронд бүх үр гүйцэд боловсордоггүй. Харин дутуу боловсорч үлдсэн үр нь ердийн хэмжээгээр боловсордог. Мөн тааламжгүй нөхцөлд ургамлын хөгшрөлтийн явц хурдсаж, түрүүлж гарсан навч хагдран унах ба ингэснээр шим тэжээлийн бүтээгдэхүүнийг залуу эрхтнээ тэтгэхэд ашигладаг зохилдлого үүснэ. Стресст нөхцөлд ургамалд этилен, абсцизын хүчлийн нийлэгжилт огцом нэмэгдэх, бодисын солилцоо буурах, өсөлтийн явц саатах, навч гундах, хагдрах үйл ажиллагаа явагдах ба ургамлын хувьд тайван байдалд шилждэг байна.
Тэгвэл популяцын төвшинд ямар нөлөө үзүүлэх вэ?
Урт хугацаанд үргэлжилсэн хүчтэй стресст нөхцөлд ургамал нь өөрийн биологийн потенциалыг ашиглаж дууссанаар үрэгдэж үгүй болдог. Үрэгдсэн ургамлууд популяцаас хасагдах бөгөөд харин үүний үр дүнд тэдгээрийн үрээр дамжин генетикийн хувьд шалгарсан, стресст нөхцөлд илүү тэсвэртэй ургамал үүсдэг ажээ. Ингэснээр популяц дахь дасан зохицох, хүчин зүйлийн нөлөөг тэсвэрлэх чадвар нэмэгдэнэ гэсэн үг юм. Өөрөөр хэлбэл стресст нөхцөл нь ийм байдлаар популяцын төвшинд ургамалд шинэ сонголт үүсгэж, түүхэн хөгжлийн явцад генетикийн хувьд шинэ организм, шинэ зүйл бий болоход хүргэдэг байна. Мөн үүний зэрэгцээ ауксин, цитокинин, гибберлины агууламж буурч өсөлт сааруулагч фитогормоны идэвх шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэнэ. Урт хугацааны эсвэл хүчтэй стрессын үйлчилгээнд гадаад орчны өөрчлөлтийг мэдрэх чадвар муутай ургамлууд богино хугацаанд үхэж үрэгдэх нь олонтой тохиолддог. Популяцын төвшинд авч үзвэл үрээс ургасан үр удам нь стресс нөхцөлд генетикийн хувьд нилээд тэсвэртэй байх тул зохилдлогоо сайтай бодьгалын тоо өсөн нэмэгддэг болно. Ямар нэгэн хүчин зүйлд популяц, сортын тэсвэрлэлтийн төвшин нь популяци бүрдүүлэгч организмуудын тэсвэржилт тэдгээрийн тааламжгүй нөхцөлд өндөр бүтээмжтэй байх нь тодорхойлогдоно.
Ургамлын гаднын хүчин зүйлээс үүдэлтэй стресст нөхцөлийг тэсвэрлэх чадварын төрөл ба хэлбэрийг хэрхэн ангилах вэ?
Ургамал нь төрөл бүрийн орчинд олон янзын эрсдэлтэй нөхцөлийг тэсвэрлэх бөгөөд орчны тааламжгүй нөхцөлд идэвхтэй амьдралын хэмнэлээ зогсоодоггүй. Жишээлбэл, зарим доод ургамал усны солилцоог зохицуулах чадвар үүсээгүй учир усны хомстлыг тэсвэрлэж агаарын, тэр бүү хэл хуурай орчинд дасан зохицож шилжин амьдардаг. Ургамалд идэвхтэй ба идэвхгүй гэсэн хоёр төрлийн эсэргүүцэл байна. Ургамлын амьдрах орчны нөхцөл байдал маш олон янз. Үүнийг дагаад эдгээр нөхцөлд ургамал дасан зохицох арга замууд мөн олон янз байдаг. Хүчин зүйлийн тэсвэрлэлтийн үндсэн төрлүүдийг дурдвал: 1. Жавар тэсвэрлэлт (хасах температурыг тэсвэрлэх чадвар). 2. Өвлийн тэсвэрлэлт (өвөлжилтийн таагүй нөхцөлийг тэсвэрлэх чадвар). 3. Хүйтний тэсвэрлэлт – (бага буюу эерэг температур, хөлдөлт үүсгэдэггүй богино хугацааны хүйтрэлтийг тэсвэрлэх чадвар). 4. Хөлдөлтийн тэсвэрлэлт (хөлдөлт, сөрөг температурыг тэсвэрлэх чадвар). 5. Дулаан тэсвэрлэлт (хэт халалт, өндөр температурыг тэсвэрлэх чадвар). 6. Ганд тэсвэрлэлт (чийг алдалтын нөлөөг тэсвэрлэх чадвар). 7. Хөрсөн дэх хүчилтөрөгчийн дутагдлыг тэсвэрлэх чадвар. 8. Давс тэсвэрлэлт (хөрсөн дэх илүүдэл давсны орчинг тэсвэрлэх чадвар). 9. Хий ба тоос тэсвэрлэлт (техногенийн гаралтай хий ба тоосжилтыг тэсвэрлэх чадвар). 10. Цацраг идэвхийн тэсвэрлэлт (цацраг идэвхт туяаны үйлчлэлд тэсвэрлэх чадвар). 11. Дархлаа (эмгэг төрүүлэгч бичил биетнийг тэсвэрлэх чадвар). Эдгээр тэсвэржилтийн талаар дараа тодорхой авч үзвэл зүгээр санагдана.
Сонирхолтой ярилцлага өгч, онолын мэдлэгээсээ хуваалцсан Танд маш их баярлалаа.
ШИНЖЛЭХ УХААН ТАНИН МЭДЭХҮЙН ЯРИЛЦЛАГА ХИЙСЭН ДОКТОР Э.АРИУНБОЛД
Эх сурвалж: https://botany.ac.mn/c/1014450
