Осморегуляция и изменение температурных показателей физиологических процессов как механизм толерантности

Оценить
(1 голос)

Особую роль в устойчивости растений к неблагоприятным факторам играет обеспечивающая высокий водный потенциал осмотическая регуляция, которую многие исследователи относят к механизмам толерантности. В качестве осморегуляторов, которые накапливаются за счет ассимиляции, часто выступают сахара и аминокислоты.

Один из механизмов биохимической адаптации связан с накоплением пролина, содержание которого резко возрастает в условиях жары. Он препятствует развитию осмотического шока, так как поддерживает высокую степень гидратации биополимеров. У некоторых культур (ячмень — Hordeum, хлопчатник — Gossypium) концентрация пролина в таких условиях возрастает более чем в 100 раз. Уровень этого осморегулятора прямо пропорционален интенсивности засухи, поэтому этот показатель можно использовать для сравнительной оценки засухоустойчивости сортов. Накопление пролина, низкомолекулярных гидрофильных белков и моносахаров обеспечивает водоудерживающую способность клеток. Благодаря осмотической регуляции при жаре и засухе у растений сохраняется тургор, и потому возможен нормальный рост, открытость устьиц и высокая активность синтетических процессов. При стрессовых воздействиях уровень осморегуляции видо- и сортоспецифичен и зависит от их напряженности (В. В. Полевой и др., 2001). В экстремально аридных районах при суровой жаре и жесткой засухе значение осморегуляции в обеспечении устойчивости растений падает. В этих условиях толерантность зависит в основном от стабильности клеточных мембран (Д.Левитт, 1980).

Изменение температурных оптимумов и границ физиологических процессов — важная адаптация растений к неблагоприятным по теплообеспечен ности местообитаниям. Так, большое значение в адаптации растений к холоду имеет сохранение нормальной жизнедеятельности путем снижения температурных оптимумов физиологических процессов и нижних температурных границ, при которых эти процессы возможны. Эти явления хорошо выражены у растений холодных местообитаний. Например, у альпийских и антарктических лишайников для фотосинтеза оптимальна температура около 5 °С, а заметный фотосинтез обнаруживается уже при -10 °С. Оптимум фотосинтеза арктических и высокогорных растений, ранневесенних эфемероидов также лежит при низких температурах. Зимой при отрицательных температурах к фото

синтезу способны многие хвойные. Факты повышения температурных оптимумов известны при адаптации растений к высоким температурам.

У разных популяций одного вида температурные оптимумы фотосинтеза часто связаны с изменением условий. Например, у горных экотипов травянистых многолетников (Oxyria digyna, Thalictrum alpinum и др.) они более низкие, чем у равнинных. Показательно также сезонное смещение оптимума фотосинтеза по мере сезонного изменения температуры. Так же важны и аналогичные изменения других физиологических процессов.

Жароустойчивость растений. На тепловой стресс растения реагируют быстрой индуктивной адаптацией. Молекулярный механизм приспособления цитоплазмы к жаре основан прежде всего на конформационных изменениях и стабилизации структуры белков. Сочетание прочности и гибкости позволяет им поддерживать структуру и функциональную активность в крайних условиях. Так же быстро происходят сдвиги температурного оптимума активности важнейших ферментов. Благодаря этому у устойчивых растений высокая скорость ресинтеза белка и стабильные мембраны. После прекращения жары репарация обеспечивается в первую очередь генетическими системами. Для этого у растений существуют механизмы защиты ДНК (так, она частично выводится из активного состояния путем блокирования гистонами и стрессовыми белками).

Устойчивость растений к экстремальным температурам тесно связана с их оводненностью. Резкое повышение температуры до повреждающих значений приводит к обезвоживанию тканей. Например, при действии температуры 45 °С содержание воды в семядольных листьях огурца (Cucumis sativus) уже через сутки снижается вдвое, сопровождаясь изменениями фракционного состава воды. Так, при действии высокой закаливающей температуры (40 °С) в листьях томата (Lycopersicon) содержание свободной воды уменьшается, а связанной — увеличивается. Таким образом, при закаливании снижение подвижности воды способствует повышению устойчивости растения. Однако некоторое количество подвижных форм воды растение сохраняет для обеспечения транспирации и метаболизма. Разные экологические группы растений содержат неодинаковое количество такой воды: покрытосеменные ксерофиты — 18 —20, а мезофиты — 35 —50 % (П.А.Генкель, 1982).

У устойчивых к жаре растений существенно изменяется липидный состав мембран
Обеспечение толерантности растений к низким температурам
Вода в клетках способна к переохлаждению
Закаливание растений
Процесс закаливания растений обычно делят на два этапа

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

© 2017 www.eco-rasteniya.ru. Все права защищены.