ภาพ: โครงสร้างทางเคมีของสาร ATP (Adenosine Triphosphate)

ภาพ: การให้พลังงานของ ATP โดยมีน้ำเป็นตัวช่วยปลดปล่อยพลังงานออกมา 7.3 กิโลแคลอรี่ (-7.3 kcal/mol) ทำให้ได้สารใหม่คือ ADP และการเติมหมู่ฟอสเฟต (Pi) กับโปรตอน (H⁺) เพื่อสร้าง ATP ขึ้นใหม่

ภาพ: อวัยวะระดับเซลล์ที่ใช้สร้างพลังงาน ATP ของพืช (ขวาบน) อวัยวะคลอโรพลาสต์ สร้าง ATP ขึ้นมาเพื่อใช้เกี่ยวกับการสังเคราะห์แสงให้ได้น้ำตาล, (ขวาล่าง) อวัยวะไมโตคอนเดรีย มีบทบาทสลายน้ำตาลให้ได้พลังงาน ATP ผ่านกระบวนการหายใจ เพื่อใช้ดำรงชีวิตและเจริญพัฒนา ตลอดจนให้ผลผลิต

ภาพ: เปรียบเทียบกระบวนการสร้างพลังงานของพืชจาก 2 อวัยวะระดับเซลล์, (ภาพซ้าย) คลอโรพลาสต์ สร้างพลังงาน ATP เพื่อใช้สังเคราะห์แสง, (ภาพขวา) ไมโตคอนเดรีย สร้างพลังงาน ATP เพื่อแจกจ่าย

ภาพ: การสังเคราะห์แสงโดยอวัยวะระดับเซลล์ที่ชื่อ "คลอโรพลาสต์" ภายในมีสารสีเขียว "คลอโรฟิลล์" ทำหน้าที่เก็บเกี่ยวพลังงานจากแสง โดยใช้น้ำและก็าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัตถุดิบสร้างน้ำตาล และคายออกซิเจนออกมา

ภาพ: อวัยวะไมโตคอนเดรีย ที่ใช้ในการหายใจระดับเซลล์ เพื่อสร้างพลังงานในการดำรงชีวิต เจริญเติบโต และให้ผลผลิต

Sugar จากการสังเคราะห์แสงสู่การผลิต ATP

   Sugar หรือน้ำตาล ผลิตผลจากการสังเคราะห์แสงของพืช เกิดขึ้นที่ใบแก่ที่ได้รับแสงอย่างเพียงพอ โดยอาศัยน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศแพร่เข้าสู่พืชผ่านปากใบและเปลี่ยนเป็นน้ำตาลไตรโอส (น้ำตาล​ 3 คาร์บอน: 3C) ผ่านขั้นตอนต่างๆ ภายในคลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นส่วนสีเขียวของพืช ดังนี้

    1. ปฏิกิริยาแสง (light reaction)

        คลอโรฟิลล์เก็บเกี่ยวพลังงานแสงและถ่ายทอดอิเล็กตรอน (e¯)​ ออกจากคลอโรฟิลล์ โดยมี NADH⁺ มารับอิเล็กตรอนเปลี่ยนเป็น NADPH ขณะเดียวกันน้ำจะถูกสลายตัวโดยมีแสง แมงกานีส (Mn⁺)​ และคลอไรด์ (Cl¯)​ เป็นตัวกระตุ้นการสลาย (การสลายน้ำนี้เรียกว่า​ photolysis) ได้โปรตอน (H⁺)​ กับอิเล็กตรอน​ (e¯)​ ซึ่ง e¯ ​จะเข้าไปแทนที่ e¯ ของคลอโรฟิลล์ที่ถ่ายทอดออกไป

        ผลิตผลสุดท้ายจะได้สารถ่ายทอดอิเล็กตรอน NADPH และสารให้พลังงาน ATP เพื่อใช้ในขั้นตอนปฏิกิริยาคาร์บอน

    2. ปฏิกิริยาคาร์บอน (carbon reaction)

        ปฏิกิริยาคาร์บอน เป็นขั้นตอนสร้างน้ำตาล 3 คาร์บอน​ (3C) ก่อนจะเปลี่ยนเป็นน้ำตาล​ 6 คาร์บอน (6C) โดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เป็นสารตั้งต้น เรียกว่า “การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์” ซึ่งใช้ NADPH และ ATP จากปฏิกิริยาแสงและเกิดขึ้นวนเป็นวัฏจักร เรียกว่า “วัฏจักรคาลวิน” ทั้งนี้ 1 รอบวัฏจักรคาลวินจะได้น้ำตาล 3 คาร์บอน 1 โมเลกุล

        ดังนั้น โดยสมการ 2 รอบวัฏจักรคาลวินจะได้น้ำตาล 3​ คาร์บอน​ 2 โมเลกุล แล้วจึงนำมาสร้างน้ำตาล 6 คาร์บอน (glucose : 6C)

        ผลิตผลจากการสังเคราะห์แสงได้น้ำตาล 6 คาร์บอน เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตและให้ผลผลิตมากกว่า 90% ของพืช อีกราว 10% ประกอบด้วยกรดอะมิโน 4-5% และธาตุอาหารพืช 5-6% (โดยประมาณ) ขึ้นอยู่กับชนิดพืช นอกจากนี้น้ำตาลยังเป็นสารตั้งต้นในการสร้างพลังงาน ATP โดยผ่านกระบวนการหายในของพืชในระดับเซลล์

ภาพ: กระบวนการสังเคราะห์แสง โดยแบ่งออกเป็น 2 ปฏิกิริยา คือ 1) ปฏิกิริยาแสง เป็นการดูดกลืนคลื่นแสงเพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงาน ATP และสารถ่ายทอดอิเล็กตรอน NADPH และ 2) ปฏิกิริยาคาร์บอน หรือวัฏจักรคาลวิน เดิมเคยเรียกว่า "ปฏิกิริยามืด" เป็นการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นน้ำตาล

ซอร์บิทอล พลังงานทาง (ต้อง) เลือกสำหรับทุเรียน

     ผลิตภัณฑ์สารไบโอสติมูแลนท์ หรือสารกระตุ้นเชิงชีวภาพ ซูก้าร์บีท เป็นน้ำตาลทางด่วนซอร์บิทอลเข้มข้น​ 30% (Sorbitol​ 30%) จัดเป็นสารตั้งต้นที่ใช้สร้างพลังงาน ATP ของพืชอีกชนิดหนึ่ง เป็นน้ำตาลแอลกอฮอล์​ 6 คาร์บอน​ 

     ในภาวะปกติพืชจะกักเก็บน้ำตาลกลูโคสส่วนหนึ่งในรูปของซอร์บิทอลและบางครั้งก็ใช้ซอร์บิทอลในการลำเลียงไปยังส่วนต่างๆ ที่เป็นผู้ใช้สารอาหาร (Sink) เช่น ดอก ผล รากและใบอ่อน รวมถึงใช้เป็นสารสื่อสัญญาณต่างๆ ภายในพืช เช่น ใช้แจ้งเตือนการรุกรานของศัตรูพืช โรคพืช หรือสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม เพื่อกระตุ้นเปิดระบบการทำงานของภูมิคุ้มกันและระบบป้องกันภัย อีกทั้งซอร์บิทอลเป็นน้ำตาลในรูปที่เชื้อราไฟท็อปธอร่าหรือเชื้อราหลายชนิด​ ไม่สามารถนำไปใช้เป็นสารอาหารได้ เนื่องจากเชื้อราไม่มีเอนไซม์ที่ใช้ย่อยซอร์บิทอล

    การฉีดพ่น​ ซูก้าร์บีท​ อัตรา​ 10-30 ซีซี.ต่อน้ำ​ 20​ ลิตร​ ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและระยะการเจริญเติบโต​ของพืช​ โดยพ่นทุก​ 7-14 วัน​ ครั้ง​ 

    ซูก้าร์บีท​ สามารถพ่นได้ทุกระยะการเจริญเติบโตของพืชและช่วงวิกฤตของพืชควรเพิ่มความถี่ในการฉีดพ่นเป็นทุก 7-9 วัน

ซูก้าร์บีท น้ำตาลซอร์บิทอลเข้มข้น

ภาพ: กระบวนการหายใจระดับเซลล์ในไมโตคอนเดรีย ผ่าน 4 ขั้นตอนคือ 1) ไกลโคไลซีส 2) ไพรูเวทออกซิเดชั่น 3) วัฏจักรเครบส์ หรือวัฏจักรกรดซิตริก และ 4) การถ่ายทอดอิเล็กตรอน เพื่อสร้างพลังงาน ATP โดยมีออกซิเจนมารับอิเล็กตรอนเป็นตัวสุดท้าย จึงเรียกว่า การหายใจระดับเซลล์

เจาะลึกกระบวนการสร้างพลังงาน ATP จากซอร์บิทอล

    ล้วงลึกกระบวนการสร้างพลังงาน ATP จากซอร์บิทอลผ่านกระบวนการหายใจระดับเซลล์พืช (cellular respiration) ซึ่งมีความสำคัญต่อการเจริญพัฒนาของดอกและผลอ่อนทุเรียน เนื่องจากเป็นช่วงที่พืชต้องการพลังงานสูงเพื่อการพัฒนาที่สมบูรณ์ของรังไข่-เกสร การผสมเกสร การแบ่งเซลล์ ขยายขนาดและกิจกรรมเมตาบอลิซึมต่างๆ ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในระยะดอกและผลอ่อน

    ทุเรียนและพืชอื่นๆ สามารถเปลี่ยนซอร์บิทอลเป็นพลังงาน ATP ได้ ผ่านกระบวนการหายใจระดับเซลล์ที่ซับซ้อน 4 ขั้นตอน ดังนี้

    ขั้นตอนที่ 1: ไกลโคไลซีส (glycolysis)

        กระบวนการ “ไกลโคไลซีส” เป็นการสลายซอร์บิทอล (น้ำตาล 6 คาร์บอน) เป็นสารไพรูเวต (3 คาร์บอน​) จำนวน​ 2 ตัว เพื่อนำส่งไปขั้นตอนที่ 2 และได้พลังงาน 2 ATP พลังงานส่วนนี้พืชนำไปใช้ในการเจริญพัฒนาและได้ 2 NADH เพื่อนำไปสร้างพลังงาน ATP ในขั้นตอนที่ 4 

        สำหรับขั้นตอนไกลโคไลซีสจะมีขั้นตอนย่อย 10 ขั้นตอน​ คือ

        ขั้นตอนย่อยที่ 1: เริ่มจากเปลี่ยน “กลูโคส” เป็น “กลูโคส-6-ฟอสเฟต (G6P)” โดยเอนไซม์เฮกโซไคเนส

        ขั้นตอนย่อยที่ 2: เปลี่ยน “กลูโคส-6-ฟอสเฟต” เป็น “ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต (F6P)” โดยเอนไซม์ฟอสโฟกลูโคไอโซเมอเรส

        สำหรับซอร์บิทอล ขั้นตอนย่อยที่ 1 เริ่มจากเปลี่ยน “ซอร์บิทอล” เป็น “ฟรุกโตส” โดยเอนไซม์ซอร์บิทอล ดีไฮโดรจีเนส (SDH), ขั้นตอนย่อยที่ 2 เปลี่ยน “ฟรุกโตส” เป็น “ฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต​ (F6P)​” โดยเอนไซม์เฮกโซไคเนส

        ขั้นตอนย่อยที่ 3-10: ทั้งกลูโคสและซอร์บิทอล จะถูกเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ เหมือนกัน จนถึงขั้นตอนที่ 10 และได้ผลิตผลเป็นสารไพรูเวต จำนวน​ 2 ตัว, พลังงาน 2 ATP และ NADPH จำนวน​ 2 ตัว

    ขั้นตอนที่ 2: ออกซิไดซ์สารไพรูเวต (Pyruvate oxidation)

        โดยเปลี่ยนสารไพรูเวต​​ 3 คาร์บอน (จากขั้นตอนไกลโคไลซีส) เป็น “อะซีทิลโคเอ” ที่มี​ 2 คาร์บอน เพื่อเข้าสู่ขั้นตอนที่ 3 พร้อมกับปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ และได้ผลิตผลเป็น NADH จำนวน​ 2 ตัว​ แล้วส่ง​ NADH ไปขั้นตอนที่​ 4

    ขั้นตอนที่ 3) วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle)

        วัฏจักรเครบส์ หรือวัฏจักรกรดซิตริก เป็นการเปลี่ยนอะซิทิลโคเอเป็นคาร์บอนไดซ์ออกไซด์โดยสมบูรณ์ (complete oxidation of glucose) ซึ่งจะได้พลังงาน​ 2 ATP​ นำไปใช้เพื่อการเจริญ​เติบโต​ กับ​ NADH​ จำนวน​ 6 ตัวและ​ FADH₂​ จำนวน​ 2 ตัว​ เพื่อส่งต่อไปขั้นตอนที่​ 4

    ขั้นตอนที่ 4) ถ่ายทอดอิเล็กตรอน (e¯) และสร้างพลังงาน ATP

        เป็นการถ่ายทอดอิเล็กตรอน โดยรับอิเล็กตรอนจาก NADH และ FADH₂ จากขั้นตอนที่​ 1-3 ส่งผลให้เกิดการสร้างพลังงาน​ ประมาณ​ 26-28 ATP

    สรุป​ ซอร์บิทอล​ 1 โมเลกุลสามารถให้พลังได้ถึง​ 30-32 ATP ดังนี้ คือ

      1) กระบวนการไกลโคไลซีสในขั้นตอนแรก ได้พลังงาน 2 ATP

      2) วัฏจักรเครบส์ หรือวัฏจักรกรดซิตริกในขั้นตอนที่ 3 ได้พลังงาน 2 ATP

      3) การถ่ายทอดอิเล็กตรอนในขั้นตอนที่ 4 ได้พลังงาน 26-28 ATP

          [เพิ่มเติม] การถ่ายทอกอิเล็กตรอนจะได้พลังงาน ATP เท่ากับ 26 ATP หรือ 28 ATP ขึ้นอยู่กับการขนส่ง NADH 2 ตัว จากกระบวนการไกลโคไลซีส ว่าพืชใช้ระบบขนส่ง (shuttle system) พืชใช้สารตัวใดเป็นตัวรับอิเล็กตรอน

ภาพ: ขั้นตอนไกลโคไลซีส เป็นการสลายน้ำตาล 6 คาร์บอน ให้เป็นสารไพรูเวต 3 คาร์บอน, ขั้นตอนย่อย 1-5 จาก 10 ขั้นตอน

ภาพ: ขั้นตอนไกลโคไลซีส เป็นการสลายน้ำตาล 6 คาร์บอน ให้เป็นสารไพรูเวต 3 คาร์บอน, ขั้นตอนย่อย 6-10 จาก 10 ขั้นตอน, น้ำตาล 6 คาร์บอน จำนวน 1 โมเลกุล ถูกเปลี่ยนเป็นสารไพรูเวต 3 คาร์บอน จำนวน 2 โมเลกุล

ภาพ: วัฏจักรเครบส์ หรือวัฏจักรกรดซิตริก, ในขั้นตอนไพรูเวตออกซิเดชั่น ซึ่งเป็นขั้นตอนเปลี่ยนสารไพรูเวต 3 คาร์บอน เป็นสาร 2 คาร์บอน และส่งสาร 2 คาร์บอนเข้าสู่วัฏจักรเครบส์ เพื่อเปลี่ยนสาร 2 คาร์บอน เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จะได้พลังงาน ATP กับสารถ่ายถอดอิเล็กตรอน NADH

ภาพ: การถ่ายทอดอิเล็กตรอน (e¯) ที่บริเวณเยื้อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน ในขั้นตอนนี้จะได้สารให้พลังงาน 26-28 ATP และมีออกซิเจนมารับอิเล็กตรอนเป็นตัวสุดท้าย

ATP พลังงานขับเคลื่อนการพัฒนาดอกและผลทุเรียน

    ซูก้าร์บีท เป็นน้ำตาล​แอลกอฮอล์​ซอร์บิทอลเข้มข้น 30% จึงเป็นแหล่งสารให้พลังงานแก่พืชในยามฉุกเฉิน เช่น 

       1. ภาวะเครียดจากแดดแรง​ ร้อนจัด​ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำและพืชคายน้ำน้อย

       2. ภาวะเครียดขาดน้ำ 

       3. ภาวะเครียดน้ำท่วมขัง​ ฝนตกชุก​ ฟ้าปิด​ ดินน้ำขัง 

    ซึ่งภาวะเหล่านี้ก่อให้เกิดการชะงักงันของการลำเลียงน้ำและสารอาหารภายในต้น 

    นอกจากนี้ซูก้าร์บีท​ ยังเป็นสารกระตุ้นเชิงชีวภาพเพิ่มการเจริญเติบโต เพิ่มผลผลิตและส่งเสริมคุณภาพผลผลิต ลดการแข่งขันของผู้ใช้ (Sink) ในช่วงเวลาที่มีผู้ใช้มากกว่า​หนึ่ง เช่น 

    ✦ การแก่งแย่งน้ำตาลของใบอ่อนกับดอกหรือผลอ่อน 

    ✦ การแก่งแย่งของดอกหลายรุ่นในต้น 

    ✦ ช่วยลดหรือชะลอการหลุดร่วงของดอกและผล 

    ✦ ช่วยลดความเป็นพิษของสารบางชนิดที่ฉีดพ่น 

    ✦ เพิ่มการดูดซึมธาตุอาหารหรือสารกำจัดศัตรูพืชได้ดียิ่งขึ้น

ATP พลังงานขับเคลื่อนดอกและผลทุเรียน

    การสร้างและพัฒนาของดอก: ATP เป็นแหล่งพลังงานที่จำเป็นต่อการสร้างเซลล์ดอกใหม่ การแบ่งเซลล์ และการพัฒนาโครงสร้างต่างๆ ของดอก เช่น กลีบเลี้ยง กลีบดอก เกสรตัวผู้ และเกสรตัวเมีย หากขาดพลังงาน ATP ดอกทุเรียนอาจไม่สมบูรณ์ ร่วงหล่นง่าย หรือไม่สามารถผสมเกสรได้

    การผสมเกสรและปฏิสนธิ: ATP เป็นพลังงานที่ใช้ในการงอกของละอองเรณู การเคลื่อนที่ของเกสรเพศผู้ไปยังรังไข่ และการปฏิสนธิ เมื่อการปฏิสนธิสำเร็จ จะนำไปสู่การพัฒนาของผลทุเรียน​

    การเจริญเติบโตของผล: ATP เป็นพลังงานที่จำเป็นต่อการขยายขนาดของเซลล์ผล การสะสมสารอาหารต่างๆ การสร้างเปลือก และการพัฒนาเนื้อทุเรียน หากขาดพลังงาน ATP ผลทุเรียนอาจมีขนาดเล็ก เนื้อน้อย หรือมีรสชาติไม่ดี

การจัดการสวนควบคู่​กับพลังงาน ATP 

    เพื่อให้ได้ผลผลิตทุเรียนที่มีคุณภาพ นอกจากการฉีดพ่น​ ซูก้าร์บีท​ แล้ว​ ควรมรการจัดการสวนที่เหมาะสมควบคู่​ไปด้วย​ เช่น

    ✦ การจัดการน้ำและธาตุอาหารพืชอย่างเหมาะสม​ 

    ✦ การควบคุมโรคและแมลง

    ✦ การตัดแต่งกิ่งและทรงพุ่ม​ ให้แสงแดดส่องถึงใบได้อย่างทั่วถึง 

[เพิ่มเติม] 

    NADH ย่อมาจาก nicotinamide adenine dinucleotide (reduced form)

    NADPH ย่อมาจาก​ nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced form)

    FADH₂ ย่อมาจาก flavin adenine dinucleotide (reduced form)