مس در تغذیه گیاهان: کمبود، کوددهی و نقش حیاتی

مقدمه مقاله مس در تغذیه گیاهان: کمبود، کوددهی و نقش حیاتی

در مقاله‌ی روبه‌رو که توسط کارشناسان فارمرشاپ تهیه گردیده، به بررسی نقش حیاتی مس در تغذیه گیاهان می‌پردازیم. در این نوشتار، ضمن معرفی اهمیت مس به‌عنوان یک ریزمغذی ضروری، علائم کمبود و سمیت آن در گیاهان، روش‌های کوددهی و منابع مناسب مس در کشاورزی مورد بحث قرار گرفته است. هدف این مقاله ارائه‌ی اطلاعات علمی و کاربردی برای کشاورزان و علاقه‌مندان به علوم گیاهی است تا بتوانند با مدیریت صحیح تغذیه و آشنایی با نقش مس در رشد گیاه ، عملکرد و سلامت محصولات خود را ارتقا دهند.

🌱 نقش عنصر مس (Cu) در تغذیه گیاهان زراعی

غلظت و وضعیت مس در خاک

غلظت مس در پوسته زمین بین ۵۰ تا ۷۰ میلی‌گرم در کیلوگرم است و در خاک از ۱ تا ۴۰ میلی‌گرم در کیلوگرم با میانگین ۲۲ میلی‌گرم دیده می‌شود. کمبود مس یکی از منابع اصلی محدودیت تغذیه‌ای در خاک‌هاست، به‌ویژه در خاک‌های شنی با مصرف کم ماده آلی و خاک‌هایی با pH بالا و مقادیر بالای مواد آلی.

در محلول خاک، مس به‌صورت محلول تبادلی، رسوب همراه با اکسیدهای منگنز و ترکیبات آلی دیده می‌شود. غلظت آن تحت تأثیر عواملی مانند pH، ظرفیت تبادل کاتیونی، فعالیت میکروبی و میزان مواد آلی قرار دارد. با افزایش pH، غلظت مس در محلول خاک کاهش می‌یابد و در نتیجه قابلیت جذب آن توسط گیاه کم می‌شود.

🔑 اهمیت مس در گیاهان و نقش آن در کشاورزی

مس یکی از عناصر ریزمغذی ضروری برای گیاهان است که در بسیاری از فرآیندهای حیاتی نقش دارد. این عنصر به‌صورت یون‌های Cu²⁺ و Cu⁺ در گیاه وجود دارد و به‌عنوان کوفاکتور در آنزیم‌های کلیدی مانند سوپراکسید دیسموتاز، سیتوکروم c اکسیداز و پلاستوسیانین عمل می‌کند. حضور مس برای انتقال الکترون در کلروپلاست‌ها و میتوکندری، سنتز لیگنین در دیواره سلولی و دفاع گیاه در برابر استرس‌های اکسیداتیو ضروری است.

کمبود مس معمولاً در برگ‌های جوان و اندام‌های زایشی دیده می‌شود و باعث کاهش رشد، اختلال در فتوسنتز و ضعف دیواره سلولی می‌گردد. از سوی دیگر، مصرف بیش از حد یا تجمع مس در خاک می‌تواند سمی باشد و علائمی مانند کلروز، نکروز و توقف رشد ریشه و ساقه ایجاد کند. این سمیت ناشی از تولید رادیکال‌های آزاد و آسیب به پروتئین‌ها، غشاها و اسیدهای نوکلئیک است.

بنابراین، گیاهان باید غلظت مس را در محدوده‌ای باریک و کنترل‌شده نگه دارند. این کار از طریق مکانیسم‌های هموستاتیک انجام می‌شود که هم جذب کافی مس را تضمین می‌کنند و هم از تجمع سمی آن جلوگیری می‌نمایند.

🚨 علائم کمبود و سمیت مس در گیاهان

مس یکی از عناصر ریزمغذی ضروری برای گیاه است، اما کمبود یا زیادی آن می‌تواند مشکلات جدی ایجاد کند:

🔹 علائم کمبود مس

• برگ‌های جوان به رنگ سبز روشن یا زرد در می‌آیند.
• نوک برگ‌ها و جوانه‌های انتهایی خشک یا پژمرده می‌شوند.
• فتوسنتز کاهش می‌یابد و گیاه ضعیف می‌شود.
• تشکیل گل و میوه کم می‌شود.
• در غلات، کمبود مس باعث کاهش گرده‌زایی و عقیمی و بدشکلی خوشه‌ها می‌شود.
• در مرکبات، کمبود مس به شکل خشکیدگی شاخه‌های جوان (dieback) دیده می‌شود.
• تاول و خمیدگی ساقه‌ها
• کاهش چوبی شدن دیواره سلولی
• افزایش حساسیت به بیماری‌ها، به‌ویژه قارچی
• کاهش رشد ریشه‌ای و بخش‌های هوایی

🔹 علائم سمیت مس

• برگ‌ها لکه‌های قهوه‌ای یا سیاه پیدا می‌کنند.
• کلروپلاست‌ها آسیب می‌بینند و فتوسنتز کاهش می‌یابد.
• ریشه‌ها کوتاه و ضخیم می‌شوند.
• جذب آهن و مولیبدن مختل می‌شود.
• در موارد شدید، رشد گیاه متوقف می‌شود و بافت‌ها می‌میرند.

گیاهان حساس به کمبود مس

فهرست گیاهان حساس بسیار گسترده است و شامل:

گندم، جو، مرکبات، یونجه، چغندر قند، شبدر، پیاز، سیب‌زمینی، سیب، هلو، گلابی، آلو، گیلاس، مو ، گل‌های زینتی: داوودی، میخک، رز، مینا، آهار، جعفری، نرگس، بنفشه، شب‌بو، ختمی، اطلسی، کوکب، تاج‌خروس، همیشه‌بهار، پامچال، ناز، ناز فرانسوی، ناز آفتابی، ناز یخی، نازک، نازک فرانسوی، نازک آفتابی، نازک یخی، نازک زینتی و ترکیبات مختلف آن‌ها

نقش زیستی مس در گیاه

مس در ساخت ترکیباتی مانند لیگنین و اسیدهای آمینه نقش دارد. همچنین در فعالیت‌های آنزیمی و واکنش‌های اکسایش و کاهش مشارکت دارد. کمبود مس باعث کاهش لیگنین در سلول‌ها شده و مقاومت گیاه به بیماری‌ها را کاهش می‌دهد.

🧪 آزمون خاک و تجزیه گیاه برای مدیریت تغذیه مس

برای توصیه دقیق کودهای مسی، انجام آزمون خاک ضروری است. اگر آزمون خاک نشان دهد که غلظت مس قابل جذب کمتر از ۱/۱۵ میلی‌گرم در کیلوگرم خاک باشد، مصرف کودهای مسی قبل از کاشت توصیه می‌شود. همچنین تجزیه گیاه پس از مصرف کود می‌تواند نشان دهد که تا چه حد مصرف کود مؤثر بوده است. حد بهینه غلظت مس در گیاه گندم بین ۵ تا ۲۰ میلی‌گرم در کیلوگرم وزن خشک متغیر است.

🌱 کودهای مسی و روش‌های مصرف

کودهای مسی برای جبران کمبود این عنصر در گیاهان استفاده می‌شوند و به شکل‌های مختلف در دسترس هستند:

🔹 انواع کودهای مسی

1. سولفات مس (CuSO₄): رایج‌ترین و ارزان‌ترین شکل، محلول در آب، مناسب برای محلول‌پاشی یا آبیاری.
2. اکسید مس (CuO): حلالیت پایین، بیشتر برای مصرف خاکی.
3. کلرید مس (CuCl₂): کمتر رایج، اما جذب سریع دارد.
4. کلات‌های مس (Cu-EDTA، Cu-DTPA): پایدار و مؤثر در خاک‌های آهکی، جذب بهتر نسبت به نمک‌های ساده.

🌾 روش‌های مصرف کودهای مسی

محلول‌پاشی برگی: سریع‌ترین راه برای رفع کمبود، به‌ویژه در شرایط اضطراری. برای محلول‌پاشی، فقط سولفات مس قابل استفاده است چون حلالیت بالایی دارد. اکسید مس به دلیل حلالیت پایین برای محلول‌پاشی مناسب نیست.سولفات مس می‌تواند جایگزین برخی قارچ‌کش‌ها شود و در نتیجه مصرف سموم کاهش یابد. این روش برای تمام محصولات زراعی و باغی قابل توصیه است.

• نحوه مصرف: در مرحله ساقه‌روی، محلول‌پاشی با غلظت ۵ در هزار (۵ تا ۱۰ کیلوگرم کود در ۱۰۰۰ لیتر آب) برای هر هکتار مزرعه گندم یا جو توصیه می‌شود.-

مصرف خاکی: افزودن کود به خاک، مناسب برای پیشگیری و تأمین بلندمدت. کودهای معدنی مانند سولفات مس (CuSO₄·5H₂O) با ۲۵٪ مس و اکسید مس (CuO) با ۷۵٪ مس برای مصرف خاکی مناسب‌اند. از آنجا که حرکت مس در خاک محدود است، این کودها باید در نزدیکی ریشه قرار گیرند و کمترین تماس با خاک را داشته باشند. بنابراین مصرف نواری آن‌ها توصیه می‌شود. در صورت نبود امکان مصرف نواری، کود باید قبل از کاشت به‌صورت پاشتی مصرف شده و با شخم به زیر خاک برده شود.

• میزان توصیه‌شده برای گندم: ۲۰ تا ۴ کیلوگرم کود مسی در هر هکتار، قبل از کاشت و به‌صورت نواری

آبیاری (فرتی‌گیشن): تزریق کود مسی همراه با آب آبیاری، کارایی بالا در سیستم‌های مدرن.

پوشش‌دهی بذر: استفاده از ترکیبات مسی روی بذر برای افزایش مقاومت اولیه گیاه.

📌 نکات مهم در مصرف کودهای مسی

• در خاک‌های آهکی، کلات‌های مس بهترین گزینه هستند.
• در کمبود شدید، محلول‌پاشی مستقیم روی برگ‌ها سریع‌ترین نتیجه را می‌دهد.
• مصرف بیش از حد می‌تواند باعث سمیت شود، بنابراین دوز باید دقیق رعایت شود.
• توصیه کود باید براساس حد بحرانی عنصر مس در خاک منطقه انجام شود.
• مصرف کودهای آلی به دلیل افزایش قابلیت جذب عناصر غذایی، در صورت امکان توصیه می‌شود.
• کودهای حاوی عناصر ریزمغذی اثرات باقی‌مانده قابل توجهی دارند؛ بنابراین مصرف هر سه سال یک‌بار کافی است.
• عنصر مس باید در حوزه فعالیت ریشه قرار گیرد؛ لذا حتی‌المقدور به‌صورت نواری مصرف شود. در صورت عدم امکان، پس از توزیع با شخم به زیر خاک برده شود.
• هنگام تهیه محلول، ابتدا کود را به آب اضافه کرده و خوب هم زده شود.

تداخلات تغذیه‌ای و تعامل مس با سایر عناصر

مصرف کودهای حاوی پتاسیم (K)، فسفر (P) و نیتروژن (N) می‌تواند باعث کمبود مس شود. یکی از دلایل این پدیده، افزایش رشد گیاه و نیاز بیشتر به عناصر غذایی است.

افزایش مصرف نیتروژن به‌طور خاص می‌تواند غلظت مس در گیاه را کاهش دهد. همچنین غلظت بالای عناصر آهن (Fe) و روی (Zn) در محلول خاک، جذب مس را تحت فشار قرار داده و کاهش می‌دهد.
مس در گیاهان به‌تنهایی عمل نمی‌کند، بلکه با عناصر دیگر در خاک و سلول تعامل دارد. این تعامل‌ها می‌توانند باعث افزایش یا کاهش جذب و کارایی مس شوند:

• آهن (Fe): مس و آهن رقیب هم هستند. وقتی آهن کم باشد، گیاه ترکیباتی ترشح می‌کند که علاوه بر آهن، مس را هم محلول‌سازی می‌کنند و جذب آن را بالا می‌برند. اما اگر آهن زیاد باشد، جذب مس کاهش پیدا می‌کند.
• مولیبدن (Mo): مس برای سنتز کوفاکتور مولیبدن لازم است. این کوفاکتور برای فعالیت آنزیم‌های مهم مثل نیترات ردوکتاز ضروری است. بنابراین کمبود مس می‌تواند به‌طور غیرمستقیم باعث اختلال در جذب و استفاده از نیتروژن شود.
• روی (Zn): بین مس و روی رقابت وجود دارد. مصرف زیاد کودهای روی می‌تواند باعث کاهش جذب مس شود و برعکس.
• نیتروژن (N): هرچه نیتروژن بیشتری به گیاه داده شود، نیاز آن به مس بیشتر می‌شود. به همین دلیل در شرایط تغذیه بالای نیتروژن، کمبود مس سریع‌تر خودش را نشان می‌دهد.
• pH خاک: در خاک‌های اسیدی، مس آزادتر و قابل جذب‌تر است. در خاک‌های آهکی، مس کمتر جذب می‌شود و رقابت با سایر عناصر شدت می‌گیرد.

دسترسی پذیری مس در گیاه

زیست‌دسترس‌پذیری مس در گیاهان تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد. گونه گیاهی، مرحله رشد، میزان نیتروژن و ویژگی‌های شیمیایی خاک همگی تعیین‌کننده‌اند. گیاهانی که با تغذیه بالای نیتروژن رشد می‌کنند، نیاز بیشتری به مس دارند. همچنین در خاک‌های اسیدی، جذب مس بیشتر است، در حالی که در خاک‌های آهکی معمولاً محدود می‌شود.

غلظت مس در بافت‌های گیاهی معمولاً بین ۱ تا ۵ میکروگرم در هر گرم وزن خشک است و در برگ‌ها به‌طور میانگین حدود ۱۰ میکروگرم گزارش شده است. با این حال، غلظت بحرانی مس آزاد که پایین‌تر از آن کمبود رخ می‌دهد، بسیار ناچیز و در حد ۱۰⁻¹⁴ تا ۱۰⁻¹⁶ مولار است. این نشان می‌دهد که گیاهان باید توانایی بالایی در محلول‌سازی و جذب مس داشته باشند.

در خاک، مس اغلب به رس‌ها، اکسیدهای آهن و منگنز، کربنات‌ها و فسفات‌ها متصل می‌شود یا در شبکه سیلیکات‌ها حضور دارد. این ترکیبات میزان تحرک و قابلیت جذب مس را تعیین می‌کنند. در pH پایین، مس آزاد بیشتر می‌شود و جذب افزایش می‌یابد. در pH بالا، مس بیشتر به‌صورت کمپلکس‌های آلی در محلول خاک دیده می‌شود.

ریزوسفر نقش مهمی در جذب مس دارد. فعالیت‌های ریشه و میکروارگانیسم‌ها می‌توانند pH و کربن آلی محلول را تغییر دهند و در نتیجه جذب مس را افزایش یا کاهش دهند. برای مثال، در گیاهان گرامینه، ترشح فیتوسیدروفورها (ترکیبات کلات‌کننده آهن) در شرایط کمبود آهن می‌تواند جذب مس را در خاک‌های آهکی بهبود دهد.

عملکردهای مس در گیاه

مس در گیاهان در بخش‌های مختلف سلول حضور دارد و عملکردهای حیاتی متعددی را بر عهده دارد. این عنصر در سیتوزول، کلروپلاست، میتوکندری، پراکسیزوم، شبکه آندوپلاسمی و آپوپلاست یافت می‌شود.

دو پروتئین اصلی وابسته به مس در بافت‌های سبز گیاه پلاستوسیانین و سوپراکسید دیسموتاز (Cu/ZnSOD) هستند. پلاستوسیانین در انتقال الکترون فتوسنتزی نقش دارد و Cu/ZnSOD در دفاع گیاه در برابر رادیکال‌های آزاد اکسیژن. علاوه بر این‌ها، پروتئین‌های دیگری نیز وجود دارند که عملکردشان هنوز به‌طور کامل شناخته نشده است.

مس به‌عنوان کوفاکتور در گروه بزرگی از آنزیم‌های اکسیداز عمل می‌کند. مهم‌ترین آن‌ها سیتوکروم c اکسیداز در میتوکندری است که در زنجیره تنفسی نقش دارد. آمین‌اکسیدازهای دیواره سلولی نیز با تولید H₂O₂ در فرآیند لیگنیفیکاسیون و مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلول دخالت دارند. آسکوربات اکسیداز و لاکازها در آپوپلاست وضعیت ردوکس را تنظیم کرده و در تشکیل لیگنین نقش دارند. پلی‌فنل اکسیداز در تیلاکوئید برخی گیاهان وجود دارد و در دفاع در برابر استرس اکسیداتیو مؤثر است.

یکی دیگر از نقش‌های مهم مس، ارتباط آن با گیرنده اتیلن (ETR1) است که برای عملکرد خود به Cu⁺ وابسته است. همچنین شواهدی وجود دارد که مس در سنتز کوفاکتور مولیبدن دخالت دارد و این موضوع ارتباطی میان متابولیسم مس، جذب نیتروژن و سنتز فیتوکروم‌ها ایجاد می‌کند.

جذب و انتقال مس در گیاهان

جذب و انتقال مس در گیاهان یکی از موضوعات پیچیده و کمتر شناخته‌شده در تغذیه گیاهی است. بخش زیادی از اطلاعات موجود از مطالعات روی موجودات دیگر مانند مخمر به دست آمده و سپس به گیاهان تعمیم داده شده است.

مس در گیاهان به‌صورت فعال جذب می‌شود و این جذب معمولاً در فشار کم انجام می‌گیرد. مقدار جذب در گیاهان مختلف متفاوت است، اما معمولاً بین ۵ تا ۱۰ میلی‌گرم در کیلوگرم ماده خشک برای کفایت تغذیه‌ای کافی است.

در گیاه، مس به‌صورت یون‌های Cu⁺ و Cu²⁺ وجود دارد و انتقال آن از طریق آوند آبکش انجام می‌شود. با این حال، مس دارای پویایی و انتقال کم در گیاه است و علائم کمبود آن عمدتاً در برگ‌های جوان ظاهر می‌شود.

در گیاهان، چندین خانواده از ترانسپورترهای فلزی سنگین شناسایی شده‌اند که در تنظیم هموستاز مس نقش دارند. این ترانسپورترها مسئول ورود، خروج و توزیع یون‌های مس در بخش‌های مختلف سلول هستند. با این حال، هنوز اطلاعات محدودی درباره نحوه انتقال مس در مسافت‌های طولانی (مثلاً از ریشه به اندام‌های هوایی) وجود دارد.

یکی از مکانیسم‌های شناخته‌شده در گیاهان تک‌لپه‌ای، ترشح فیتوسیدروفورها توسط ریشه‌هاست. این ترکیبات معمولاً برای افزایش جذب آهن ترشح می‌شوند، اما می‌توانند تحرک مس را نیز در خاک‌های آهکی افزایش دهند. با این حال، شواهدی مبنی بر جذب مستقیم کمپلکس‌های مس-فیتوسیدروفور توسط ریشه‌ها وجود ندارد.

به‌طور کلی، گیاهان برای مدیریت مس از مجموعه‌ای از ترانسپورترها و مکانیسم‌های تنظیمی استفاده می‌کنند تا هم نیاز تغذیه‌ای خود را برآورده سازند و هم از تجمع سمی این عنصر جلوگیری کنند.

📊 جدول: جذب و انتقال مس در گیاهان

🧬 ترانسپورترهای خانواده COPT در گیاهان

خانواده COPT (Copper Transporter) مجموعه‌ای از پروتئین‌های غشایی هستند که وظیفه‌ی اصلی آن‌ها جذب یون مس (به‌ویژه Cu⁺) از محیط و انتقال آن به داخل سلول است. این ترانسپورترها در گیاهان مختلف شناسایی شده‌اند و نقش مهمی در هموستاز مس دارند.

ویژگی مهم این خانواده این است که انرژی ATP مصرف نمی‌کنند، بلکه انتقال مس توسط آن‌ها با حضور یون پتاسیم تحریک می‌شود. بیان ژن‌های COPT در بخش‌های مختلف گیاه (ریشه، گرده، جنین، روزنه‌ها و تریکوم‌ها) دیده می‌شود و هر عضو عملکرد متفاوتی دارد.

📊 جدول: ترانسپورترهای خانواده COPT

⚙️ ترانسپورترهای P1B-type ATPase در گیاهان

ترانسپورترهای خانواده P1B-type ATPase پمپ‌های سلولی وابسته به ATP هستن که یون‌های فلزی مثل مس (Cu⁺/Cu²⁺) رو از میان غشاها جابه‌جا می‌کنن. وظیفه اصلی‌شون اینه که مس رو به اندامک‌های خاص مثل کلروپلاست، تیلاکوئید یا شبکه گلژی برسونن و از تجمع سمی اون در سیتوزول جلوگیری کنن.

📊 جدول: ترانسپورترهای P1B-type ATPase

🧬 پروتئین‌های حامل مس (Copper Chaperones)

پروتئین‌های حامل مس یا Chaperones مولکول‌هایی هستن که یون‌های مس رو درون سلول به‌صورت ایمن جابه‌جا می‌کنن. چون مس آزاد می‌تونه سمی باشه، این پروتئین‌ها مثل «حامل» عمل می‌کنن و مس رو دقیقاً به آنزیم‌ها یا اندامک‌های هدف می‌رسونن. هر کدام وظیفه‌ی خاصی دارن: بعضی مس رو به سوپراکسید دیسموتاز می‌دن، بعضی به سیتوکروم c اکسیداز، و بعضی به گیرنده‌های اتیلن.

📊 جدول: پروتئین‌های حامل مس در گیاهان

📌 جمع‌بندی و نتیجه‌گیری مقاله نقش مس در تغذیه گیاهان

مس یکی از عناصر ریزمغذی ضروری برای گیاهان است که نقش‌های حیاتی در فرآیندهای فیزیولوژیک دارد. اصلی ترین نقشهای مس در تغذیه گیاهان دخالت مستقیم در فتوسنتز، تنفس سلولی، دفاع آنتی‌اکسیدانی و تنظیم هورمونی می باشد. با وجود نیاز کم گیاه به مس، کمبود یا زیادی آن می‌تواند اثرات جدی بر رشد و عملکرد گیاه بگذارد.

نکات کلیدی

• زیست‌دسترس‌پذیری مس تحت تأثیر pH خاک، میزان نیتروژن و ترکیبات آلی قرار دارد.
• عملکردهای اصلی مس شامل انتقال الکترون در فتوسنتز، فعالیت آنزیم‌های اکسیداز و تنظیم سیگنال‌های هورمونی است.
• تعامل با عناصر دیگر (آهن، روی، مولیبدن، نیتروژن) می‌تواند جذب و کارایی مس را افزایش یا کاهش دهد.
• علائم کمبود مس شامل زردی برگ‌های جوان، خشکیدگی شاخه‌ها، کاهش گرده‌زایی و ضعف عمومی گیاه است.
• علائم سمیت مس شامل لکه‌های قهوه‌ای برگ، آسیب به کلروپلاست‌ها، کوتاهی ریشه و توقف رشد می‌باشد.
• کودهای مسی در شکل‌های مختلف (سولفات، اکسید، کلرید، کلات‌ها) وجود دارند و بسته به شرایط خاک و شدت کمبود، می‌توان آن‌ها را به‌صورت محلول‌پاشی، مصرف خاکی، همراه با آبیاری یا پوشش‌دهی بذر استفاده کرد.

نتیجه عملی

مدیریت صحیح مس در تغذیه گیاهان نیازمند توجه به شرایط خاک، نوع گیاه، سطح نیتروژن و تعامل با سایر عناصر است. استفاده متعادل و هدفمند از کودهای مسی می‌تواند کمبود را برطرف کند، عملکرد گیاه را بهبود بخشد و از بروز سمیت جلوگیری نماید.

📚 منابع مقاله مس در تغذیه گیاهان: کمبود، کوددهی و نقش حیاتی

•  Molecular Mechanisms of Plant Responses to Copper: From Deficiency to Excess
  International Journal of Molecular Sciences (IJMS), 2024
  DOI: 10.3390/ijms25136993