УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ Лекция 25 План лекции

УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ Лекция № 25

План лекции: 1. Понятие устойчивости и фитостресса. 2. Механизмы стресса и адаптации на клеточном, организменном и популяционном уровнях.

Устойчивость реакция организма на действие неблагоприятных факторов и способность выдержать стрессовое напряжение, а также наличие эффективного функционирования био. объекта, форма или фактор надежности организма как живой системы.

Устойчивость растений • Способность растений • Возможность живой сохранять высокую системы, благодаря продуктивность в внутренним механизмам неблагоприятных условиях. защиты, противостоять внешним стрессовым влияниям, защищаться от этих влияний, адаптироваться к ним без существенных изменений структурнофункциональных параметров или быстро возвращаться к устойчивому состоянию.

Стресс (от англ. stress — напряжение) • Совокупность всех • Ганс Селье (Hans Hugo неспецифических Bruno Selye), 1930 изменений, возникающих в организме животного под влиянием любых сильных воздействий ( стрессоров), включающих перестройку защитных сил организма.

Фитостресс • Реакция растительного • Павел Александрович организма на ГЕНКЕЛЬ, 1983 неблагоприятные условия существования.

Фазы стресса • 1. Первичная стрессовая реакция. • 2. Фаза адаптации. Фаза обновления. • 3. Истощение ресурсов надежности.

• Гомеостаз обеспечивается системою механизмов адаптации, которые направлены на ослабление вредного влияния стресса на растение (Шматько, 1992).

Механизмы адаптации к стрессу 1. На клеточном уровне. 2. На организменном уровне. 3. На популяционном уровне.

Характер ответа растения на различные факторы включает А – неспецифические реакции Б -специфические реакции ( при действии любых стрессовых факторов) ( зависящие от особенностей воздействия)

Механизмы адаптации на клеточном уровне 1. Повышение проницаемости мембран. 2. Деполяризация мембранного потенциала плазмалеммы. 3. Вход Са+2 в цитоплазму. 4. Сдвиг р. Н цитоплазмы в кислую среду. 5. Активация сборки актиновых микрофиламентов и сетей цитоскелета. 6. Усиление поглощения кислорода, ускоренная трата АТФ. 7. Активация и синтез стрессовых белков. 8. Усиление активности протонной помпы. 9. Увеличение синтеза этилена и АБК. 10. Торможение процессов деления и роста.

Стрессовые белки • Специфические биополимеры, которых в растительных клетках нет в норме, они синтезируются в ответ на изменение различных факторов. • 2% от всех белков • Белки теплового шока, способствуют преодолению влиянию высокой температуры, стабилизируют плазмалемму, проницаемость которой возрастает в условиях теплового стресса.

Пролин 1. Может образовывать агрегаты, которые взаимодействуют с белками и повышают их растворимость, защищая от денатурации. 1. Накопление пролина как осмотически активного органического вещества способствует удержанию воды в клетке.

• Дезинтеграция полирибосомзащитная реакция м. РНК и последующих репарационных процессов. • Синтез стрессовых гранул- универсальная реакция на стресс, а также один из механизмов защиты целостности м. РНК.

Механизмы адаптации на организменном уровне 1. Конкуренция между органами растения за физиологически активные вещества и трофические факторы. 2. Процесс замены поврежденных или утраченных органов путем регенерации и роста пазушных почек. 3. Механизмы межклеточных систем регуляции ( гормональные, трофические, электрофизиологические).

Механизмы адаптации на популяционном уровне: 1. На уровне генотипа генетическая адаптация – осуществляется на протяжении многих поколений. 2. На уровне фенотипа а)акклимация; б)акклиматизация; в)быстрая адаптация.

• Акклимация (экспериментальная адаптация), приспособление организма к искусственно созданным условиям. • Акклиматизацияприспособление растений к новым или изменившимся климатическим условиям существования, в которых они проходят все стадии развития и дают жизнеспособное потомство.

Быстрая адаптация Приспособления, не затрагивающие экспрессию генов и значительных изменений структур клетки, а только изменений конформации некоторых макромолекул, уровень активности ферментов, р. Н среды и т д.

Уровень устойчивости определяется: 1. Интенсивностью действия стрессового фактора. 2. Скоростью отклонения его от нормы. 3. Степенью биохимической ( молекулярной), физиологической и анатомо-морфологической адаптации.

Биохимическая и молекулярная адаптация Изменение ионного и молекулярного состава клеточного сока и мембранных структур, изменение структуры нуклеиновых кислот и их функциональной активности.

Физиологическая адаптация Изменение интенсивности процессов: 1. Фотосинтеза. 2. Дыхания. 3. Роста. 4. Развития. 5. Продуктивности.

Анатомо-морфологическая адаптация Проявляется в специфических особенностях анатомического и морфологического строения клеток, тканей, органов и организма в целом.

Факторы, вызывающие стресс у растений: 1. Абиотические а)физические б)химические 2. Биотические

Абиотические факторы Физические • Температура • Свет • Влажность • Давление Химические • Концентрация солей • Ксенобиотики • Газовый состав

Биотические факторы • Поражение возбудителями болезней или их вредителями. • Конкуренция с другими растениями. • Влияние животных. • Антропогенное воздействие.

Устойчивость • Общая устойчивость (неспецифическая) – включает общие механизмы устойчивости, характерные для различных типов организмов. • Специфическая устойчивость – включает механизмы устойчивости, свойственные определенному виду организма и возникающие под влиянием определенного фактора стресса.

Водный дефицит и устойчивость к засухе

Биохимическая и молекулярная адаптация 1. Уменьшение в клетках свободной воды. 2. Снижение активности ферментов синтеза. 3. Активация процессов гидролиза и накопление в клетках низкомолекулярных белков. 4. Гидролиз полисахаридов и накопление растворимых углеводов. 5. Снижение количества РНК. 6. Распад полирибосомных комплексов в цитоплазме. 7. Повышение концентрации вакуолярного сока.

Физиологическая адаптация 1. Снижение уровня фотосинтеза - недостаток СО 2; - нарушение синтеза хлорофилла; -разобщение процессов транспорта е и фотофосфорилирования; - задержка оттока ассимилятов. 2. Усиление интенсивности процессов дыхания. 3. Торможение процессов клеточного деления и растяжения, что приводит к формированию мелких клеток (ксероморфность).

Анатомо-морфологическая адаптация Ксерофиты Суккуленты Несуккуленты Настоящие ксерофиты Полуксерофиты Стипаксерофиты Пойкилоксерофиты Эфемеры