ความเครียดของพืช ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 วิชาชีววิทยา

Cover-840x410_Draft05

เพื่อน ๆ เคยเครียดกันบ้างไหม? แล้วเพื่อน ๆ มีวิธีรับมือกับความเครียดอย่างไรกันบ้าง? เราเชื่อว่าแต่ละคนก็คงมีวิธีคลายเครียดที่แตกต่างกันออกไป ไม่ว่าจะนอนพักผ่อน เล่นเกมส์ ฟังเพลง หรือออกไปเที่ยว แต่เพื่อน ๆ รู้ไหมว่านอกจากมนุษย์ที่มีระบบประสาทและสมองที่พัฒนาดีมากแบบพวกเราแล้ว พืชและต้นไม้ต่าง ๆ ก็มีความเครียดได้เหมือนกัน! แล้วพืชเครียดได้อย่างไร? มีวิธีคลายเครียดเหมือนกับพวกเราหรือเปล่า? น่าสงสัยมากเลยใช่ไหมล่ะ วันนี้เราจะมาหาคำตอบเรื่อง "ความเครียดของพืช" ไปพร้อม ๆ กัน 

ความเครียดของพืช (Plant stress) คืออะไร

ความเครียดคือสภาวะหนึ่งที่เกิดขึ้นกับพืชเมื่อพืชต้องเผชิญกับปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโต โดยพืชจะมีการตอบสนองต่อความเครียดด้วยกลไกและรูปแบบที่แตกต่างกันออกไป

รูปแบบและสาเหตุของความเครียดของพืช

ความเครียดของพืชมีอยู่สองรูปแบบที่สำคัญ ได้แก่

1.  ความเครียดจากปัจจัยทางกายภาพ (Abiotic stress) เช่น ปริมาณน้ำที่น้อยหรือภาวะแล้ง (Drought) การมีน้ำท่วมขังบริเวณรากเป็นเวลานาน ๆ (Water-logging) ความเค็มของดิน (Salinity) ความร้อน (Heat) ความเย็น (Cold) การขาดแคลนธาตุอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต (Mineral deficiency) หรือการสะสมของแร่ธาตุบางชนิดในดินมากเกินไปจนเป็นพิษต่อพืช (Mineral toxicity) 

2.  ความเครียดจากปัจจัยทางชีวภาพ (Biotic stress) เช่น การกัดกินโดยแมลง (Insects) การรุกรานของโรคพืชและเชื้อที่ก่อให้เกิดโรค (Pathogen, microbe) การปล่อยสารที่มีผลต่อการเจริญเติบโตโดยพืชในบริเวณใกล้เคียง (Alleopathy)

ปัจจัยเหล่านี้จะชักนำให้เกิดอนุมูลอิสระในพืช ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงด้านโครงสร้างและคุณสมบัติของเซลล์ เช่น เกิดการเหี่ยวของเซลล์ การสูญเสียคุณสมบัติของการเป็นเยื่อเลือกผ่าน การเสื่อมสภาพของโปรตีน และการผลิตสารชีวโมเลกุลต่าง ๆ ซึ่งสิ่งเหล่านี้จะส่งผลกระทบต่อการเกิดกระบวนการเมตาบอลิซึม และนำไปสู่การตายของเซลล์ในที่สุด โดยการตอบสนองต่อสภาวะเครียดของพืชจะแตกต่างกันออกไปตามปัจจัยที่ก่อให้เกิดความเครียด ยกตัวอย่างเช่น  

1.  ความเครียดจากภาวะแล้ง (Drought) เมื่อพืชได้รับความเครียดจากภาวะแล้ง (Drought) พืชจะตอบสนองโดยอาการใบเหี่ยว หากขาดน้ำนานมาก ๆ ก็จะแห้งและตายไป
2.  ความเครียดจากการมีน้ำท่วมขังบริเวณรากเป็นเวลานาน ๆ (Water-logging) จะทำให้รากพืชขาดออกซิเจน เมื่อพืชไม่สามารถดึงสารอาหารจากดินมาใช้ได้ก็จะเกิดอาการเหี่ยว รากเน่าและตายได้
3.  ความเครียดจากความเค็มของดิน (Salinity) ในระยะแรกพืชจะตอบสนองด้วยการหุบปากใบให้แคบลง ลดการเจริญเติบโตของเซลล์โดยเฉพาะบริเวณยอด เกิดอาการใบเหลืองและการตายของแผ่นใบ ซึ่งจะทำให้พืชสังเคราะห์ด้วยแสงได้ลดลง ต่อมาจะเริ่มลดการเกิดกระบวนการเมตาบอลิซึม เกิดการเหี่ยวของเซลล์ และนำไปสู่การตายของเซลล์ในที่สุด

ความเครียดของพืช-2

การรับมือกับความเครียดในแบบของพืช

จากรูปแบบการตอบสนองต่อความเครียดของพืชเราจะจำแนกพืชออกเป็นสองชนิด ได้แก่ กลุ่ม Susceptibility คือพืชที่ไม่สามารถปรับตัวได้เมื่อได้รับความเครียด (ซึ่งมักจะตายไปในที่สุด) และกลุ่ม Adaptation คือพืชที่สามารถปรับตัวให้อยู่รอดได้เมื่อเกิดภาวะเครียด โดยการปรับตัวนี้จะมีสองรูปแบบที่สำคัญ ได้แก่ การหลบหนี (Escape) และการต้านทาน (Resistance)

1.  การหลบหนี (Escape) การหลบหนีของพืชไม่ใช่การวิ่งหนีแต่อย่างใด เพราะพืชไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ แต่พืชจะปรับวัฏจักรชีวิต (Life cycle) ให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและเจอสภาวะเครียดให้น้อยที่สุด เช่น พืชที่มีหัวใต้ดินบางชนิด เช่น เผือก มัน จะพักตัวอยู่ใต้ดินในฤดูแล้งในรูปของลำต้นสะสมอาหาร รวมไปถึงการพักตัวของเมล็ดพืชในฤดูแล้งเช่นกัน

2.  การต้านทาน (Resistance) เป็นการปรับตัวที่ทำให้พืชมีชีวิตรอดแม้ต้องอยู่ในสภาวะเครียด มีสองรูปแบบ คือ

2.1  การหลบหลีก (Avoidance) มักเป็นการปรับรูปลักษณ์ภายนอกหรือที่เราเรียกกันว่าการปรับตัวด้านสัณฐานวิทยา (Morphological adaptation) เพื่อให้สภาวะเครียดมีผลต่อพืชน้อยที่สุด เช่น  พืชที่มีถิ่นอาศัยอยู่ในสภาวะแห้งแล้งต้องปรับตัวเพื่อลดการสูญเสียน้ำ ยกตัวอย่างเช่น การเก็บสะสมน้ำในใบและลำต้นของพืชอวบน้ำ การเปลี่ยนใบเป็นหนามของกระบองเพชรเพื่อลดการสูญเสียน้ำ เป็นต้น

2.2  การอดทน (Tolerance) การปรับเปลี่ยนกลไกในการดำรงชีวิตหรือการปรับตัวด้านสรีรวิทยา (Physiological adaptation) ที่ทำให้พืชดำรงชีวิตในสภาวะเครียดได้ดียิ่งขึ้น เช่น การสร้างสารต้านอนุมูลอิสระ (Antioxidant) ในพืชที่ได้รับความเครียด หรือจะเป็นกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงแบบ CAM (Crassulacean acid metabolism) ของพืชวงศ์​ Crassulaceae หรือกุหลาบหินที่เรารู้จักกันดี กุหลาบหินเป็นพืชที่อยูในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง จึงปิดปากใบในตอนกลางวันและเปิดปากใบในตอนกลางคืนที่อุณหภูมิเย็นกว่าเพื่อลดการคายน้ำ จากนั้นจึงตรึงคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศในตอนกลางคืน เก็บสะสมไว้ในแวคิวโอลในรูปแบบของกรดมาลิค (Malic acid) ซึ่งเมื่อถึงเวลากลางวันที่ปากใบปิด คาร์บอนในกรดมาลิคจะจับกับออกซิเจนและเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อเข้าสู่วัฏจักรคาลวิน (Calvin cycle) เพื่อผลิตน้ำตาลต่อไป

ความเครียดของพืช

เครียดได้ก็หายเครียดได้

หากสภาพแวดล้อมเหมาะสมกับการเจริญเติบโตมากขึ้น ความเครียดของพืชก็จะลดลงและสามารถกลับมาเจริญเติบโตได้ตามปกติ โดยมีเงื่อนไขว่าความเครียดที่พืชได้รับนั้นต้องไม่รุนแรงเกินไป และได้รับเพียงระยะเวลาสั้น ๆ เท่านั้น แต่หากพืชได้รับความเครียดที่รุนแรงเป็นระยะเวลานานก็อาจทำให้โครงสร้างของพืชเสียหายอย่างถาวร และไม่สามารถเจริญเติบโตต่อได้แม้ความเครียดนั้นจะหายไปแล้วก็ตาม

ไม่น่าเชื่อเลยใช่ไหมล่ะว่าพืชจะมีกลไกการตอบสนองต่อความเครียดที่หลากหลายและซับซ้อนขนาดนี้ กลไกการตอบสนองต่อความเครียดของพืชเหล่านี้นอกจากจะทำให้พืชมีชีวิตรอดอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายแล้ว ยังนำไปสู่การทดลองและงานวิจัยอีกมากมายที่มีประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติ เช่น พืชทนเค็มสำหรับปลูกในพื้นที่ที่มีปัญหาเรื่องดินเค็ม พืชที่ช่วยบำบัดดินด้วยการดูดซับสารเคมีหรือแร่ธาตุที่เป็นพิษ และอีกมากมาย

สำหรับเพื่อน ๆ ที่อ่านบทเรียนออนไลน์นี้จบแล้ว สามารถติดตามบทเรียนอื่น ๆ ในวิชาชีววิทยาเพิ่มได้ ลองอ่าน หมู่เลือดและการถ่ายเลือ ดูก่อนได้นะ ! หรือจะดาวน์โหลดแอป StartDee มาเรียนกันก็ได้ คลิกที่แบนเนอร์ด้านล่างเลย

School-of-you-main-KV_840x213__Draft01

Reference:

ความเครียดของพืช (plant stress). (2017, May 16). Retrieved February 14, 2020, from http://biology.ipst.ac.th/?p=3361

(n.d.). Retrieved February 14, 2020, from http://www.plantstress.com/Articles/index.asp

Isayenkov, S. V., & Maathuis, F. J. M. (2019). Plant Salinity Stress: Many Unanswered Questions Remain. Frontiers in Plant Science, 10. doi: 10.3389/fpls.2019.00080

Gardiner, B., Berry, P., & Moulia, B. (2016). Review: Wind impacts on plant growth, mechanics and damage. Plant Science, 245, 94–118. doi: 10.1016/j.plantsci.2016.01.006Gupta, K., Sengupta, A., Chakraborty, M., & Gupta, B. (2016). Hydrogen Peroxide and Polyamines Act as Double Edged Swords in Plant Abiotic Stress Responses. Frontiers in Plant Science, 7. doi: 10.3389/fpls.2016.01343

 

แสดงความคิดเห็น