ریشه برنج

    برنج تنها غله مستعد رشد در خاک غرقابی است، زیرا خود قادر است محیط اطراف ریشه اش را اکسیده کند. طبیعت دارای چندین منفعت برای سازگاری ریخت شناختی و تنکار شناختی گیاه برنج می باشد تا در محیط باتلاقی زنده بماند. اکسیژنی که در حین عمل فتوسنتز در برگ تولید می شود، از را آئرانشیم های پوست به ریشه ها انتقال می یابد و در حفرات لیزوژنی بافت پوست ریشه ذخیره می گردد. نفوذ پذیری اکسیژن در ریشه ها با عمق زیر آب آن ها افزایش می یابد. این اکسیژن برای تنفس یاخته های ریشه کافیست

تغییر میکروفلورها

     باتلاقی کردن خاک، جمعیت باکتری ها و قارچی های آن را آواره می کند. چنین محیطی برای رشد جلبک ها مناسب می شود. این موجودات فتوسنتزکننده دارای کلروفیل در اغلب خاک ها رشد می کنند و به وسیله محیط مرطوب و نور خورشید تقویت می شوند. آن ها مواد غذایی اندک مورد نیازشان را از سازگان خاک و آب دریافت می کنند. هنگامی که این موجودات در مقابل نور خورشید قرار می گیرند فرآیند فتوسنتزی به کار می افتند و مولکول های اکسیژن به عنوان محصولات جانبی آزاد می گردند. نوسانات روزمره مقدار اکسیژن محلول تولیدی در نتیجه فعالیت فتوسنتزی اغلب، مقدار اکسیژن حاصل از اشباع هوا را در آب غرقابی افزایش می دهد.

          اکسیژنی که به این طریق تولید می شود، میزان بی هوازی گری خاک را اصلاح می کند و اکسیژن قابل مصرف در ریشه گیاهان آبی را فراهم می کند. این جلبک های سبز – آبی (Cynophyceae) می توانند ازت مولکولی و یا معدنی را به کمک آنزیم های نیتراز موجود در یاخته ها، به مصرف رسانند. این موجودات زنده فتوسنتز کننده، هر ساله 15 تا 50 کیلوگرم ازت را در هکتار خاک تثبیت کنند.

قدرت اکسیداسیون ریشه برنج

     تعدادی از گیاهان خشکی وجود دارند که با قرار گرفتن در محیط باتلاقی یا غرقابی توانایی اکسیدی کردن محیط اطراف ریشه را دارند. ظرفیت اکسیداسیون ریشه گیاهان زراعی معمول نسبت به مقدار نفتیل آمین اکسید شده در هرگرم ریشه در مدت 2 روز غرقاب شدن در جدول زیر ارائه شده است:

قدرت اکسیداسیون ریشه گیاهان مختلف

ذرت	4/1
جو	9/2
سورگوم	4
گندم	9/4
سویا	1/7
برنج	3/15

     نتایج جدول بالا نشان می دهد، نیروی اکسیداسیون ریشه برنج چندین برابر گیاهان زراعی دیگر است. با اندک توجهی می توان دریافت که چرا سورگوم بهتر از ذرت می تواند شرایط غرقابی ناشی از بارندگی را تحمل نماید.

 سازگاری تنکارشناختی ( فیزیولوژیک )

     تحمل تنکارشناختی برنج نسبت به شرایط باتلاقی  به استاتی مربوط است که از استیل کوآنزیم در ریشه تولید می شود و در چرخه اسید گلیکولیک به انیدرید کربنیک تجزیه شده و دراین روند تولید آب اکسیژنه می نماید. آب اکسیژنه به وسیله یک کاتالاز تجزیه شده و اکسیژنی را تولید می کند که در ریشه قابل استفاده است. مقدار آنزیم کاتالاز اکسیدکننده که در ریشه برنج موجود است، خیلی بیش تر از سایر غلات می باشد. بنابراین، ریشه برنج اکسیژنی مورد نیاز خود را نه تنها از سازگان داخلی تولید (فضاهای بین یاخته ای ) به دست می آورد، بلکه از راه مراحل آنزیمی به روش شیمیایی نیز آن را فراهم می کند. قدرت اکسید کنندگی ریشه برنج به چندین عامل بستگی دارد. قدرت اکسید کنندگی تابع رقم، سن گیاه و مواد غذایی بافت ها بوده و در مرحله رشد اولیه گیاه بالاست که در پایان گلدهی متوقف می گردد. علاوه براین، با افزایش تابش نورخورشید، افزایش می یابد و هنگامی که گیاه با کمبود عناصر غذایی نیتروژنی، فسفر و پتاسیم ماجه است، کاهش می یابد.

 قابلیت جوانه زنی در شرایط باتلاقی

     هنگامی که رطوبت خاک به 27 درصد یا بیش تر می رسد، بذر برنج جوانه می زند. برنج برای جوانه زنی به اکسیژن اندکی نیاز دارد، بنابراین، تا عمق 15 سانتی متر زیر آب نیز می تواند جوانه بزند. بذر برنج به وسیله فرآیند آنزیمی که در حین جوانه زنی رخ می دهد، مستعد آزاد کردن اکسیژن است.

     نشاء بعضی از ارقام برنج حداقل به مدت 5 روز زیر آب می تواند زنده بماند. هنگامی که، بذر برنج زیر آب و روی یطح خاک پاشیده می شود، جوانه می زند. پوشش خاک زیر آب، فراهم شدن اکسیژن را برای بذر برنج کاهش نمی دهد. با افزایش پوشش خاک، جوانه زنی کاهش می یابد. چون، اکسیژن در آب سرد بهتر از آب گرم حل می شود، بذرپاشی در صبح زود بهتر از عصر است. تنفس بی هوازی بذر برنج را برای جوانه زنی، حتی در مقدار کم اکسیژن نیز امکان پذیر می سازد.

 مکانیزم دفاعی ریشه برنج در مقابل کمبود اکسیژن

     برنج دارای سازگان تخمیریی است که به طور قدرتمندی برای کاهش تنفس هوازی، عامل بازگشتی توانایی آن را برای جوانه زنی در شرایط غلظت اندک اکسیژن، حفظ می کند. مکانیزم دفاعی دیگر گیاه برنج در مقابل کمبود اکسیژن این است که ریشه های آن لیگنینی می شود تا اثر مواد سمی تولید شده را کاهش دهد. قطع آب اثر سمی زادی منگنز را افزایش می دهد. برنج به طور خاصی نسبت به جو و گندم در مقابل زیادی منگنز قدرت تحمل بیش تریدارد.

 نسبت های انرژی ریشه برنج

     آزاد شدن انرژی از ریشه های برنج برخلاف متابولیسم هوازی غلات دیگر، از راه فرآیند تنفس بی هوازی تحقق می یابد. متابولیسم بی هوازی تولید دو مولکول گلوکز در مقابل تولید 686 کیلو کالری انرژی و 6 مول CO₂ در متابولیسم هوازی، می کند.

تنفس هوازی در ریشه گندم:

C₆H₁₂O₆  + 6O₂ ------- 6CO₂ + 6H₂O + 38ADP + 38Pi + 38ATP

1ATP = 12Kg Cals energy, 38x12 = 465Cals (Kg )       

تنفس بی هوازی در ریشه برنج:

            C₆H₁₂O₆ ------ 2C₂H₅OH +2CO₂ + 2ADP +2Pi + 2ATP

2 X 38 = 78KCals                                

     اگر تولید CO₂ در هردو حالت برابر باشد، مصرف انرژی در برنج 200 در صد بیش تر است، ولی آزاد شدن انرژی تنها 24% تخمیر در تنفس می باشد. کل انرژی آزاد شده به وسیله نشاء برنج و گندم در فقدان هوا به ترتیب حدود 17% و 7% است.  وضعیت منحصر به فرد برنج باتلاقی تجمع ال- آمینو بوتیریک اسید است ولی نشاء های ذرت به علت تجمع الکل اتیلیک پس از یک روز خشک می شوند.   

منبع:فردوس عادلی