Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
FIZIOLOGIJA STRESA
Univerza v Ljubljani
Biotehniška fakulteta
Oddelek za agronomijo
Agronomija - UNI
Stres
vzrok: kakršnakoli sprememba okoljskih dejavnikov, ki ima
za posledico zmanjšano rast rastline oz. motnje v njenem
razvoju
stres: fiziološko stanje rastline
stresni dejavnik - stresor (suša, zmrzal, težke kovine,…)
Agronomija - UNI
normalno
stanje
stres popolna
premostitev
stresa
normalno
stanje
stres nepopolna
premostitev
stresa
fiziološko
stanje
pridelek zm
anjš
anje
pridelk
a
zm
anjš
anje
pridelk
a
kratkotrajajoči stres permanentni stres
normalno
stanje
stres popolna
premostitev
stresa
normalno
stanje
stres nepopolna
premostitev
stresa
fiziološko
stanje
pridelek zm
anjš
anje
pridelk
a
zm
anjš
anje
pridelk
a
kratkotrajajoči stres permanentni stres
stresni
dejavnik
lastnost
rastline
odgovor rezultat
preživetje in rast
smrt
stres
organ
ali
tkivo
faza
razvoja
genotip
rezistenca
občutljivost
rezistenca
trajanje
pogostost
izpostavitve
kombinacije
stresorje
Agronomija - UNI
Eu-stres in dis-stres
EU-STRES: blagi stres lahko deluje kot aktivator
celičnega metabolizma, poveča fiziološko aktivnost
rastline in ne povzroča škodljivih posledic tudi po
daljšem delovanju (Lichtenthaler, 1988)
DIS-STRES: hud stres, katerega rezultat je škoda in
ima zato negativni vpliv na rast in razvoj rastline
Agronomija - UNI
Agronomija - UNI
Kazalci stresa
Specifični učinki stresnih dejavnikov (primeri)
velika jakost svetlobe destrukcija tilakoidne
membrane v kloroplastu
toksični učinki kovinskih ionov
Agronomija - UNI
Kazalci stresa
Nespecifični učinki stresnih dejavnikov (primeri)
sprememba encimske aktivnosti (peroksidaze, glutation
reduktaza, dehidroaskorbat reduktaza)
biosinteza poliaminov
de novo sinteza in akumulacija
→ antioksidantov (askorbinska kislina, tokoferol)
→ osmotsko aktivnih snovi (prolin, betain, polioli)
→ sekundarnih spojin (polifenoli, antociani)
→ stresnih hormonov ( abscizinska kislina, etilen,
jasmonska kislina)
spremembe na plazmalemi (potencial, transport)
dihanje, fotosinteza
rast
HgCl2 (nM)
Stres - zmanjšanje razpoložljive znotrajcelične energije
Čas (dnevi)
AT
P +
0.5
AD
P /
AT
P +
AD
P +
AM
Padenylate energy charge = ATP + 0.5ADP / ATP + ADP + AMP
Energetski status alge Euglena gracilis ob izpostavitvi subletalnim
koncentracijam težkih kovin (zgornja krivulja 50 µM ZnCl2, srednja 0.1 µM
CdCl2, spodnja 0.01 µM HgCl2), kulture so bile kontinuirano osvetljevane.
Stresni dejavniki
FIZIKALNI KEMIJSKI BIOTSKI
suša onesn. zraka kompeticija
temperatura težke kovine alelopatija
sevanje pesticidi herbivorija
poplave toksini bolezni
veter pH patogene glive
magnetno polje slanost virusi
Agronomija - UNI
različni stresni dejavniki ponavadi delujejo hkrati
multipli stres
Agronomija - UNI
Spojina / del rastline Strošek izgradnje
[g glukoze / g suhe snovi]
obrambne spojine
tanini 1,55 - 2,5
cinaogeni glikozidi 1,9 - 2,1
flavonoidi 2,1 - 2,8
alkaloidi 2,8 - 3,3
monoterpenoidi 2,8 - 3,5
lateks 3,3
spojine celične stene
lignin (iglavci) 2,44 -2,49
lignin (kritosemenke) 2,48 - 2,52
strošek zamenjave organov
mehki listi
z malo obrambnimi snovmi 1,1 - 1,2
z veliko obrambnimi snovmi do 1,8
sklerofilni listi 1,3 - 1,6
iglice ca. 1,5
poganjki - nelignificirani 1,1 - 1,35
poganjki - lignificirani 1,4 – 1,55
vpliv premočne svetlobe
vpliv UV-sevanja
Agronomija - UNI
RADIACIJSKI STRES
absorbirana svetloba (mol m-2 s-1)
presežek energije
( svetloba)
fotosinteza
foto
sin
teza (
mo
l O
2 m
-2s
-1)
Stres zaradi prevelike jakosti svetlobe
zelo močna svetloba povzroča poškodbe kloroplastov
(razgradnja tilakoidne membrane, razgradnja klorofilov…)
fotolabilne vrste - občutljive močno svetlobo
fotostabilne vrste - bolj tolerantne na močno svetlobo
če je rastlina predhodno izpostavljena kakšnemu drugemu
stresnemu dejavniku (vročina, mraz, suša, slanost,
pomanjkanje mineralnih hranil,…) in to vpliva na procese
fotosinteze ob močni svetlobi prej pride do fotoinhibicije.
Izjema je kadar ti dejavniki delujejo v smislu utrjevanja.
primarno mesto škodljivega delovanja premočne svetlobe je
fotosistem II, pri katerem pride do razpada nekaterih sestavnih
delov (razgradnja D1 proteina), transport elektrona je prekinjen
zaradi zgoraj opisanega se več energije odvaja v obliki
fluorescence in toplote
reducent(NADPH)e-
lumen
stroma
tilakoida
TOPLOTA
FLUORESCENCA
Fotoinhibicija
potencialna
učinkovitost PSII
Fv/Fm = (Fm -F0) / Fm
kronična fotoinhibicija
(velik presežek svetlobe)
dinamična fotoinhibicija
(zmeren presežek svetlobe)
optimalna fotosinteza
absorbirana svetloba (mol m-2 s-1)
foto
sin
teza (
mo
l m
-2s
-1)
Fotoinhibicija
Fotoinhibicija - obramba
pri odvajanju presežne energije pomagajo karotenoidi (ksantofilni
cikel). Ob sodelovanju askorbata in NADPH2 se violaksantin preko
anteraksantina spreminja v zeaksantin
dodatni mehanizem za odvajanje energije je metabolizem glikolata
– glej fotorespiracija!
pod vplivom premočne svetlobe pride do kopičenja reaktivnih
kisikovih spojin, ki lahko uničijo kloroplastne pigmente in
membranske lipide
obramba pred oksidativnim stresom poteka s pomočjo
oksidoreduktaz ( superoksid dismutaza, peroksidaza, katalaza,…)
čas dneva
zeaksantin
anteraksantin
violaksantin
svetloba
ksanto
fili
(mm
ol (m
ol C
hl
a+
b)-
1
jakost svetlob
e (
mol m
-2s
-1)
Ksantofilni cikel
mo
čn
a s
vetl
ob
a
šib
ka s
vetl
ob
a
5C
+1C
2 x 3C
5C
2C
3C
2C
2C
- 1C
3C3C
oksidativni
stres
reaktivne kisikove
spojinemočna svetloba
ranitev
senescenca
herbicidi
ozon sušapatogeni
vročina / mraz
težke kovine
...
Delovanje stresnih dejavnikov se poleg primarnega
učinka odraža v pojavu oksidativnega stresa
Reaktivne kisikove oblike
O2 O2- H2O2 HO H2O
e- e-e- e-
2H+ H+H+H2O
. .
H2O2 + O2- HO + OH- + O2
3O21O2
*
3Chl* 1Chl
.
superoksidni anion vodikov peroksid hidroksilni radikal
Agronomija - UNI
Delovanje reaktivnih kisikovih oblik
Agronomija - UNI
oksidacija in destrukcija:
lipidov
nukleinskih kislin
proteinov
močno škodljivo delovanje
koristno delovanje
prisotnost ROS (O2•- , H2O2) omogoča:
sintezo lignina
prenos signala pri odzivu na
napad patogena
Vendar!
Odstranjevanje reaktivnih kisikovih oblik
askorbat (vitamin C)
glutation
-tokoferol (vitamin E)
karoteni (β-karoten)
ksantofili (violaksantin anteraksantin zeaksantin)
poliamini (npr. putrescin)
Agronomija - UNI
Antioksidanti
Odstranjevanje reaktivnih kisikovih oblik
askorbat (vitamin C)
glutation
-tokoferol (vitamin E)
karoteni (β-karoten)
ksantofili (violaksantin anteraksantin zeaksantin)
poliamini (npr. putrescin)
Agronomija - UNI
Antioksidanti
Odstranjevanje reaktivnih kisikovih oblik
superoksid dismutaza (SOD)
Encimi
O2• - + O2
• - + 2H+ H2O2 + O2
SOD
katalaza
H2O2 H2O + ½ O2
katalaza
askorbat peroksidaza
glutation reduktaza
dehidroskorbat reduktaza
encimi glutationsko-askorbatne verige
reduciran
glutation
oksidiran
glutation
glutation
reduktaza
GLUTATION
Agronomija - UNI
askorbatna
peroksidaza
reduktaza
dehidroaskorbata
reduktaza
glutationa
askorbat
dehidroaskorbat
GSSG
2 x GSH
NADPH + H+
NADP+
H2O2
2H2O
Askorbatno - glutationska veriga
Liste dveh starševskih linij pšenice (Jing 411 in Xiaoyan 54)
in hibridov 1-12 so za nekaj ur izpostavili močni svetlobi.
Grafi prikazujejo razlike v antioksidativnem odgovoru
V = violaksantin
A = anteraksantin
Z = zeksantin
SOD = superoksid-dismutaza
CAT = katalaza
Hurry et al. (1992) Plant Physiol. 100, 1283-1290
UV-sevanje
7% sončnega sevanja, ki doseže površino Zemlje je UV sevanje,
ki pa je omejeno na valovne dolžine 295-400 nm (UV-A, UV-B)
UV-A (315-400 nm)
UV-B (280-315 nm)
UV-C (200-280 nm)
Primer meritev naravnega in dodanega UV-B sevanja, Ljubljana, julij 1999
(Gaberščik in sod. 2002)
Tvorba timinskih dimerov
pod vplivom UV sevanja
delovanje UV-A spektra je v največji meri fotooksidativno, UV-B
sevanje pa ima zaradi velike energije poleg fotooksidativnega
delovanja tudi bolj destruktivne posledice (fotolezije, poškodbe
membrane)
UV-sevanje – škodljivi učinki
prekinitev disulfidnih vezi v proteinskih molekulah
tvorba timinskih dimerov v molekulah DNK, motnje prepisa
negativen vpliv na ksantofilni cikel
zaščitni UV-filtri (UV-absorbirajoče snovi: flavonoidi
kutikularni voski)
Obramba pred škodljivim vplivom UV sevanja
Fenolne spojine (sekundarni metaboliti)
Funkcija:
zaščita pred herbivori
UV-absorbirajoče snovi
atraktanti za opraševalce in prenašalce
semen
alelopatske snovi
mehanska opora
Sinteza:
pot šikimske kisline (encim: fenilalanin amonij liaza - PAL)
pot malonske kisline
fenilalanin
trans-cimetna kislina
fenilalanin amonij liaza (PAL)
p-kumarna kislina
p-kumaroil-CoA3 malonil-CoA
kumarini
prekurzorji lignina
kavna kislina in drugi
preprosti
fenilpropanoidi
derivati
benzojeve kisline
aktivnost tega encima je ob
stresu praviloma povečana
halkoni
antocianin, kondenzirani tanini
flavanoni
dihidroflavonoli
halkon sintaza
flavoni
izoflavoni
flavonoli
absorbcijski spektri nekaterih flavonolov (v metanolnem ekstraktu)
http://www.photobiology.info/Solovchenko.html
Prisotnost antocianinov v
tkivih listov različnih rastlin
BraeburnGranny smith
o ... osončeni plodovi
... osenčeni plodovi
potencialna
učinkovitost PSII
Fv/Fm = (Fm -F0) / Fm
zaščitni UV-filtri (UV-absorbirajoče snovi: flavonoidi
kutikularni voski)
encim DNA-fotoliaza, aktivirana po osvetljevanju z
UV-A ali modro svetlobo popravlja napake na DNA
endonukleaze, DNA-polimeraza I, ligaza
Obramba pred škodljivim vplivom UV sevanja
NIZKE TEMPERATURE IN ZMRZAL
Nizke temperature, ki ne dovoljujejo normalne rasti
25-30°C 10-15°C
upočasnjena rast, razbarvani listi, lezije, tudi venenje, če so prizadete korenine
fotosinteza, translokacija ogljikovih hidratov, respiracija, inhibicija sinteze proteinov, razgradnja obstoječih proteinov
T zmanjšana fluidnost membran z velikim deležem
nasičenih maščobnih kislin (občutljive rastlinske vrste)
Učinek nizkih temperatur na membranske lipide
nenasičene MK, dvojne vezi nasičene MK, brez dvojnih
vezi
viskoznotekoče
Odpornost na nizke temperature
genetska adaptacija
aklimacija
Zmrzal
tvorba ledu v intercelularjih in ksilemu
premik vode iz protoplasta k ekstracelularnemu ledu
dehidracija
podhlajevanje protoplasta
nekateri veliki polisaharidi in proteini lahko služijo kot
nukleacijska jedra za tvorbo ledu
preprečevanje zmrzovanja preživetje zmrzali preživetje sekundarnih
učinkov zmrzali
prostorsko –
življenske oblike
časovno –
izogib
supercooling –
ohlajevanje pod
temperaturo ledišča
brez zamrzovanja
zmanjševanje
temperature ledišča
nastanek ledu zunaj
občutljivih organov
izogib
toleranca na
skrčenje protoplasta
toleranca dehidracije
toleranca
zaščita pred
fotoinhibicijo v času
zime
zaščita pred zimsko
sušo
toleranca na
hipoksijo (pokrov
leda, zbitega snega)
odpornost na
mehanski stres
Prilagoditve na zmrzal
terofiti fanerofiti hamefiti hemikriptofiti kriptofiti
hidrofitigeofiti
listopadni vednozeleni
Raunkierjeve življenske oblike in odpornosr na nizke temperature - deli rastlin, ki
prezimijo so prikazani črno. Ob njih so prikazane temperature, ob katerih pride do
poškodb (večja za bolj občutljive/ manjša za manj občutljive vrste enakega ekotipa).
Odpornost na zmrzal
semena in dehidrirana tkiva so lahko zelo odporna na zmrzal (blizu absolutne ničle)
ob predtretmaju z ABA ali nizkimi temperaturami (4°C) poteče sinteza proteinov, ki ob dehidraciji ali zmrzali stabilizirajo druge proteine in membrano (aklimacija)
rž, špinača, repnjakovec
predtretma z blago sušo ABA večja odpornost na zmrzal
nastajanje kristalov “antifreeze snovi” (sladkorji, saharoza, proteini)
aklimacija pri lesnih vrstah, praznjenje ksilema ob koncu vegetacijske periode)
toleranca na dehidracijo ob zmrzali
celična
stena
plazmalema tvorba ledu v
celični steni
zmrzal
prava dormanca post-dormancarast
popkov
pre-
dorm
. zmožnost utrjevanja zmožnost utrjevanjani utr. ni utr.
Meseci
Tol min
Tol max
stopnja
rezistence
pri +2°C
Utrjevanje vegetativnih popkov jablane
mandljevec jablana
Rezistenca cvetnih popkov na zmrzal.
- prikazane temperature povzročijo 50% škodo
Visoke temperature
pod vplivom visokih temperatur se poveča fluidnost
membran
poveča se disociacija membranskih proteinov
posledice vpliva visoke temperature na membrano so:
motnje membranskega transporta
“puščanje membrane”
zmanjšana fotosinteza
….
aklimacija povečanje deleža nasičenih maščobnih kislin
zmanjšanje fluidnosti membran
Visoke temperature - prilagoditve
zmanjšanje absorpcije sevanja ( prilagoditve so
podobne tisti za izogib vodnega stresa)
“heat shock proteini” pomagajo pri stabilizaciji proteinov,
pozitivno vplivajo na transportne procese
Jakost svetlobe [µmol m-2 s-1]
Pre
seže
k te
mp
erat
ure
[ K
](T
lista
–T z
raka
)
- zunanji listi, - mlajši notranji listiNeuner in sod. 1999
Čas dneva
Te
mp
era
tura
[ °C
]
Pomen transpiracije za preprečevanje škodljivih učinkov visoke temperature.
Intakten list se hladi z oddajanjem vode, pri odrezanem listu transpiracijsko
hlajenje izostane in temperatura hitro naraste.
Citrullus colocynthis
Sempervivum
montanum
stres (°C)rezistenca (°C)
VODNI STRES
Suša, pomanjkanje vode
najboljši kazalec vodnega stresa je sprememba v vodnem
potencialu tkiva in sicer padec potenciala tlaka - turgorja
med najbolj občutljivimi fiziološkimi procesi so: celična rast,
izgradnja celične stene, sinteza proteinov in redukcija nitrata
razpoložljivost vode(število dni z optimalno preskrbo z vodo)
pridele
k k
oru
ze
[m
3h
a-1
]
Čas (dnevi)
tla
korenine
list
Fiziološki proces- : inhibicija
+ : stimulacija
rast (-)
sinteza celične stene (-)
sinteza proteinov (-)
sinteza klorofilov (-)
sinteza abscizinske kisline ABA (+)
kalitev (-)
odprtje rež a) mezofitib) kserofiti
CO2 asimilacijaa) mezofitib) kserofiti
Respiracija (-)
Prevodnost ksilema (-)
Kopičenje prolina (+)
Kopičenje sladkorja (+)
Občutljivost na sušo(učinkovito minimalno zmanjšanje celice)
0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 MPa
translokacija
fotosinteza
vodni potencial lista (MPa)
• evaporacija vode iz celičnih sten
• zmanjšanje v celicah
• kohezija vodnih molekul v
ksilemu, kapilarna geometrija
ksilema
• embolije
• manjši v koreninah v primerjavi
s tlemi, privzem vode
• povečana absoprcijska površina
Rastline se razlikujejo po vrednosti vodnega potenciala,
pri katerem pride do kavitacije
vrsta
Ilex aquifolium
Acer campestre
Prunus mahaleb
Quercus ilex
Laurus nobilis
Ceratonia siliqua
cav (Mpa)
- 0.4
- 0.6
- 0.7
- 1.0
-1.2
-1.7
spremembe v koncentraciji in delovanju rastnih regulatorjev ( ABA, etilen)
Kopičenje abscizinske kisline v kloroplastu je posledica njene disocicije v bazični
stromi. Velik pH strome je posledica premescanja H+ v svetlobnih reakcijah
fotosinteze. ABA- ne more prehajati membrane. Če pH strome pade se ABA
(ABAH) lahko premesca iz kloroplastov
Ob suši je preko etilena pospešena abscizija
suša
Posledice primanjkljaja vode v rastlini
spremembe v hidratacijskem ovoju okoli proteinov
prerazporeditve celičnih organelov
spremembe na plazmalemi (prerazporeditve membranskih transportnih proteinov, membranskih encimov, zmanjšana debelina membrane)
moten transport preko plazmodezem
spremembe koncentracije različnih molekul
vpliv na rast sekundarni učinki (rast korenin : rast nadzemnega dela)
vpliv na fotosintezo
stomatalne omejitve fotosinteze
nestomatalne omejitve fotosinteze
vpliv na dihanje (zmeren vodni stres ali začetek stresa dihanja, tudi porast svetlobnega dihanja (fotorespiracija)
vpliv na metabolizem dušika
Mehanizmi, s pomočjo katerih rastlina tolerira
pomanjkanje vode ali se mu izogne
IZOGIB
hiter fenološki razvoj
razvojna plastičnost (npr. listopadnost)
podaljšana dormanca
TOLERANCA
pri nizkem vodnem potencialu
z vzdrževanjem visokega vodnega potenciala
Fouquieria splendens
Izogib suši
hiter fenološki razvoj
listopadnost
Toleranca na sušo pri nizkem vodnem potencialu
Vzdrževanje potenciala turgorja
osmotska prilagoditev
spremembe prostorninskega razteznostnega modula
zmanjšanje celičnega volumna
zmanjšanje volumna simplasta v primerjavi z apoplastom
Toleranca izsušitve
protoplazmatska toleranca
zmanjšano število plazmodezem
Resurekcijske rastline
Ramonda serbica
cca. 300 vrst praprotnic in kritosemenk ima poznano toleranco na izsušitev
Mehanizmi
kopičenje sladkorjev in aminokislin
sinteza LEA proteinov, dehidrinov
antioksidanti
nadomeščanje vode z drugimi tekočinami
mehanske prilagoditve celične stene
vitrifikacija citoplazme
Toleranca na sušo z vzdrževanjem visokega
vodnega potenciala
Omejevanje oddajanja vode
zmanjšana prevodnost listov
zmanjšana listna površina
spremembe temperature lista
Kopičenje vode
povečana gostota korenin in/ali globina korenin
povečana hidravlična prevodnost
povečana kapaciteta za vodo
hidravlični dvig
Agronomija - UNI
dolž
ina k
ore
nin
(c
m)
Agropyron smithii
suho vlažno
osmotska prilagoditev brez osmotske
prilagoditve
primanjkljaj
vode
Agronomija - UNI
askorbatna
peroksidaza
reduktaza
dehidroaskorbata
reduktaza
glutationa
askorbat
dehidroaskorbat
GSSG
2 x GSH
NADPH + H+
NADP+
H2O2
2H2O
Askorbatno - glutationska veriga
E-K 'Elstar' kontrola E-S 'Elstar' stres
J-K 'Jonagold wilmuta' kontrola J-S 'Jonagold wilmuta' stres
0
2
4
6
8
10
20.7. 24.7. 29.7. 3.8. 6.8.
As
ko
rb
at
(mg
/g)
E-K E-S J-K J-S
Potek spreminjanja vsebnosti askorbata v listih
Agronomija - UNI
Potek spreminjanja vsebnosti glutationa v listih
100
150
200
250
300
350
400
20.7. 24.7. 29.7. 3.8. 6.8.
GS
SG
+G
SH
(u
g/g
)
E-K E-S J-K J-S
50
100
150
200
250
300
20.7. 24.7. 29.7. 3.8. 6.8.
GS
H (
ug
/g)
E-K E-S J-K J-S
0
20
40
60
80
20.7. 24.7. 29.7. 3.8. 6.8.
GS
SG
(u
g/g
)
E-K E-S J-K J-S
0
10
20
30
40
50
20.7. 24.7. 29.7. 3.8. 6.8.
GS
SG
/sku
pn
o
E-K E-S J-K J-S
Pomanjkanje kisika
Agronomija - UNI
preskrbljenost tal s kisikom
(na vertikalnem profilu) je
lahko bistveno slabša, če so
tla zalita z vodo
pri večjih temperaturah se v
takšnih tleh kisik hitro porabi
Agronomija - UNI
korenine običajno dobivajo dovolj O2 za svoje
dihanje direktno iz tal
začetek redukcijenitrata (denitrifikacija)
nastajanje Mn2+
pomanjkanje O2
odsotnost nitrata
nastajanje Fe2+
začetek redukcije(nastajanje H2S)
odsotnost sulfata
O2
CO2
-
+
Vpliv pomanjkanja kisika na redoks reakcije v tleh
Tla - pomanjkanje kisika v tleh
anaerobi pridobivajo energijo iz denitrifikacijskih procesov
( NO3- NO2
- N2O, N2)
reducirajoči pogoji v tleh
Fe3+ Fe2
+ (lahko toksičen), SO42- H2S (toksičen)
sproščanje bakterijskih metabolitov, ki so lahko toksični za
rastline (ocetna kislina, maslena kislina)
Agronomija - UNI
Posledice pomanjkanja kisika
Korenine: ni oksidativne fosforilacije, Krebsovega cikla, ATP se producira le z glikolizo, vrenjem
mlečnokislinsko vrenje: piruvat laktat
akumulacija laktata pH alkoholno vrenje
Posledica:
slabši energetski izkoristek 2 ATP (anaerobno) : 36 ATP (aerobno) primanjkljaj ATP
zakisanje citoplazme, škodljivi vplivi za metabolizem
učinek na respiracijo se lahko pokaže zelo zgodaj
kritični tlak … odvisen od metabolne aktivnosti tkiva, temperature
glikoliza
piruvat
acetaldehid
piruvat
dekarboksilaza
laktat
dehidrogenaza
alkoholna
dehidrogenaza
laktat etanolzmanjšan pH
glukoza
respiracija
anoksija
Mitohondriji celic riža (Oryza sativa L.)
(A) aerobni pogoji, (B) anaerobni pogoji
Agronomija - UNI
Pomanjkanje kisika - nadzemni deli
pomanjkanje mineralnih hranil senescenca starejših listov
sinteza etilena iz prekurzorja ACC, ki se transportira iz
korenin
delovanje abscizinske kisline, ki se transportira iz korenin
Agronomija - UNI
anoksija
tla
zrak
epinastija
listov
Prilagoditve na hipoksijo
tkiva, ki omogočajo zračenje
aerenhimi
eksodermis
toleranca na anoksijo, stresni proteini, značilni za
anaerobne razmere
endodermis hipodermis
endodermis hipodermislakuna
Agronomija - UNI
SLANOST
Agronomija - UNI
Slana tla
slana tla humidnih področij: NaCl; nevtralna
stepe, puščave: Na-, Mg-, Ca-, -karbonati, -sulfati;
bazična
Agronomija - UNI
Slanost
pogostokrat jo opredeljujemo posredno z merjenjem
električne prevodnosti ECe (S m-1)
ECe > 4 mS cm-1 problem za rastline, ki so manj
odporne na slanost
voda za zalivanje: ne več kot 2 mS cm-1
Agronomija - UNI
osmotski potencial (MPa)
električna prevodnost (mS cm-1)
vs
eb
no
st
so
li v
tle
h
(%)
Vsebnost vode
v tleh (%)
Slanost
pravi halofiti
fakultativni
halofiti
halofobi
Agronomija - UNI
NaCl
Pro
izv
od
nja
su
he s
no
vi
(%
od
ko
ntr
ole
)Salicornia europaea
Suaeda maritima
Spartina uaeda maritima
Aster tripolium
Puccinela peisonis
Učinek slanosti na rastline
presežek Na+ in Cl- v protoplazmi podre ionsko ravnotežje
(K+, Ca2+ : Na+)
specifični učinki ionov na delovanje posameznih encimov
in na membrano
fotofosforilacija, asimilacija nitrata
motnje v sintezi proteinov
kopičenje di- in poliaminov
če je stres močan pride do trajnih funkcijskih nepravilnosti
in do poškodb
rast,
problem kalitve
Agronomija - UNI
s = - 3.2 do -7.3(?) MPa
Rast rastlin na slanih tleh - prilagoditve
izogib - regulacija vsebnosti soli
kotrola privzema in tranporta soli
izločanje soli (hlapni metil halidi, izločanje soli na površini listov, izločanje soli z odmetavanjem starejših listov)
sukulentnost (kserohalofiti)
prerazporeditve soli (v floem, tkiva, ki intenzivno transpirirajo, niso toliko prizadeta)
Agronomija - UNI
Večcelična žleza za
izločanje soli pri rastlini
Limonium gmelinii
Atriplex mollis - sol se kopiči v
mehurjastih laskih na površini listov
stopnja sukulentnosti
Cl-
(mm
ol)
mmol Cl- dm-1
mmol Cl- g-1 H2O
Pod vplivom koncentracije soli
narašča stopnja sukulentnosti
mlad liststar list
Sonnertaria alba
Laguncularia racemosa
akumulacija soil in intracelularna kompartmentizacija -
kopičenje soli v vakuoli, vzdrževanje nizkega osmotskega
potenciala
toleranca toksičnih (osmotskih) učinkov povezanih z
veliko koncentracijo soli
stresni proteini, osmotsko aktivne snovi (betain, prolin,
polioli . sorbitol, manitol)
Agronomija - UNI
Občutljivost na slanost pri halofobnih rastlinah