منبع اصلي گوگرد خاك سولفیدهاي موجود در سنگهاي آذرين ميباشد. وقتي اين سنگ ها در معرض فرايندهاي هوازي قرار مي گیرند، کانی ها تجزیه شده و سولفید اکسید شده و به صورت سولفات رها مي شوند.
منبع دیگر گوگرد خاک، هواست. در اطراف مراکز صنعتي که در آنها سنگ و فراورده هاي گوگرد دار سوزانده مي شود، در اکسید گوگرد دیگر در هوا رها ميشود و بیشتر این گاز بعد همراه با باران به زمین باز گردانده مي شود.
ترکیبات گوگرد در خاك:
شكل هاي احيا شده گوگرد در ترکیبات آلی، گوگرد سولفات، گوگرد عنصري و سولفیدها
گرچه گاز دی اکسید گوگرد موجود در هوا از سوي بخش هاي هوایي گياهان جذب و مصرف ميشود، اما مهمترین منبع گوگرد سولفات است، که از ریشه جذب مي شوند. سولفات يك آنیون دو ظرفيتي است که بوسیله تارهاي کشنده جذب مي شود و جابجايي آن بطور عمده در درون آوندهاي چوبي انجام مي شود.
ورود گوگرد به ساختمان اسيدهاي آمينه، پروتئینها و کوآنزیمها نیاز به احیا شدن دارد. گوگرد احیا شده ميتواند دوباره در گیاهان اکسید شود. این فرآیندی است که در هنگام تجزیه سریع پروتئین ها در زمان پيري رخ مي دهد. در واکنش اکسیداسیون گوگرد احیا شده، سیستئین به سولفات تبدیل میشود که بيخطرترین شكل ذخیره گوگرد در گیاهان است.
سولفات میتواند بدون احیا شدن مصرف شود و وارد ساختمان هاي آلي ضروري شود، مانند سولفولیپیدها در غشاو يا پلي ساکاريدها.
شاید این مطلب را هم دوست داشته باشید: نقش عناصر مختلف در تغذیه گیاهان
نخستین مرحله ورود گوگرد به ساختمان مواد آلي، فعال شدن یون سولفات بوسیله ATP در گیاهان عالي و جلبك هاي سبز است. در این واکنش آنزیم ا-تي-پي سولفوريلاز جايگزيني دو گروه فسفات ATP را به وسیله گروه سولفوریل کاتالیز ميکند.
نتیجه آن تولید آدنوزین فسفو سولفات و پیروسولفات است .
براي احياي سولفات گروه سولفوریل APS به بخش تیول (-SH) يك ناقل جابه جا مي شود که احتمالا تري پپتید گلوتاتیون است و اسید آمینه سیستئین آن به عنوان گروه -SH واکنش کننده عمل ميکند.
مرحله بعدي تشكيل استيل سرین است که این ترکیب نیز به استات و اسید آمینه سيستئين تقسيم ميشود.
- سولفات + آدنوزين تري فسفات
- سولفات(APS) آدنوزین فسفر
- آنزیم ATP سولفوریلاز
- جدا شدن گروه سولفوریل
- سولفوريل
- انتقال به صورت استیل سرین
- سيستئين + استيك اسيد
سیستئین نخستین ترکیب پایدار احیاء سولفات است. به عنوان ماده آغازین ساخت دیگر ترکیبات داراي گوگرد احیا شده است. در غلظت زیاد سیستئین و گاز دي اکسید گوگرد درون سلول گاز هیدروژن سولفید از سلول هاي سبز متصاعد می شود.
در گیاهان آنزيم هاي احيا کننده سولفات در کلروپلاست وجود دارد. در گیاهان چهار کربنه ( C4) کلروپلاست سلولهاي غلاف عمده ترین جاهاي ورود سولفات به ترکیبات آلی هستند. احياي سولفات در برگهاي سبز چندين برابر بیشتر از ریشه است و در برگ ها واکنش احیا بوسیله نور به شدت افزایش پیدا مي کند. احياي سولفات در زمان رشد برگ در حالت حداکثر است در حالیکه با بالغ شدن برگ به سرعت کاهش مي يابد.
گوگرد جزو ساختمان اسيدهاي آمينه سيستئين و متیونین و در نتیجه جزو ساختمان پروتئینهاست. این اسيدهاي آمينه براي ساخت ترکیبات گوگردی مانند کوآنزیمها و فراورده هاي ثانويه گياه لازم است.
در برگهاي سبز بیشتر پروتئینها در کلروپلاست هستند، در آنجا مولکولهاي کلروفیل از گروه هاي پروستتيك پيچيده پروتئین رنگیزه تشکیل شده اند.
در گياهاني که با کمبود گوگرد مبتلا هستند ميزان كلروفيل كم می شود.
معدنی شدن گوگرد
ترکیبات سولفور آلي در ریشه سنتز ميشود و به صورت سولفات از ریشه به سمت شاخه حرکت مي کند. نهایتا گوگرد به کلروپلاست بافت هاي قسمت هاي هوايي، که محل جذب و احياي گوگرد است منتقل مي شود.
جابه جايي گوگرد از طریق غشا و انتقال مسافت دور آن در آوند هاي چوبي مي باشد. پر شدن آوند چوبي با سولفات به صورت متقابل با سرعت حرکت افقي آب و جريان نفوذ گوگرد به سلول ها به عنوان يك فشار محرك براي انتقال سولفات به برگ ها و سلول هاي مزوفيلي که هنوز اشباع نشده اند، عمل کند. در احياي سولفات، انتقال گوگرد به صورت سیستئین متصل به گلوتاتیون ميباشد. سرعت انتقال سولفات بسیار کم است.
نیاز به گوگرد در محصولات گونه هاي مختلف متفاوت است. میزان گوگرد براي رشد مطلوب گياه بین ۰.۲ و ۰.۵ درصد وزن خشک گیاه متغییر است. در میان گیاهان زراعي نياز به گوگرد به ترتیب زیر افزایش پیدا میکند.
خانواده شب بو > خانواده لگومینوز > خانواده گندمیان
1.8 – 1.1 < 0.3 − 0.25 < 0.19 – 0.18
میزان گوگرد پروتئین در میان گونه هاي گياهي تفاوت دارد به طور ميانگين پروتئين هاي تیره نخود نسبت به پروتئين هاي تيره گندمیان، گوگرد اندك تر دارند. میزان سولفات در گیاهان مبتلا به کمبود گوگرد، بي اندازه اندك است. زماني که میزان سولفات براي رشد مطلوب كافي است میزان آن در گیاه نیز افزايشي قابل ملاحظه میابد.
میزان سولفات گیاهان معرف مناسب براي وضعيت غذايي گياهي، از نظرگوگرد است. بهترین معرف نسبت گوگرد سولفاته به کل گوگرد موجود در گیاه است. با مرگ گیاه گوگرد موجود در گیاه به ترکیبات آلي و هوموس تبديل میشود.
جلوگيري از ساختن پروتئین هنگام کمبود گوگرد، مانند کمبود ازت، به زردي برگ منجر مي شود.
گوگرد برخلاف ازت بطور یکنواخت در میان برگهاي قديم و جديد توزيع مي شود. در لگوم ها در مراحل آغازین کمبود گوگرد فعالیت آنزیم دنیتروژناز در ریشه ها، بسیار بیشتر از فتوسنتز تحت تاثیر قرار میگیرد. کاهش میزان پروتئین گیاهان مبتلا به کمبود گوگرد با ساختن ترجیحي پروتئين هايي بستگي دارد که میزان اسید آمینه هاي ميتيونین و سیستئین در آنها کمتر و ميزان ديگر اسيد هاي آمینه آنها، مانند آرجنین و اسید آسپارتیک، بیشتر است.
کمتر بودن میزان گوگرد در پروتئینها بر کیفیت غذايي آن ها اثري قابل ملاحظه میگذارد. متیونین در تغذیه انسان یك اسید آمینه ضروري است و اغلب در برنامه هاي غذايي که در آن ها دانه ها منبع عمده پروتئین هستند عامل محدود کننده است. کاهش میزان اسید آمینه سیستئین در دانه هاي غلات کیفیت پخت آرد را پايين مي آورد، زيرا هنگام آماده سازي خمير تشکیل باندهاي دي سولفید مسئول پلیمریزه شدن گلوتلین آرد است. در حال حاضر بیشتر کمبود در خانواده Berssicacea ديده مي شود.
