Водный стресс

Получение растений-регенерантов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессовым факторам методами клеточной инженерии. Засуха. Недостаток воды в почве наносит значительно больший урон растениеводству, чем все остальные стрессовые факторы, вместе взятые. Засуха приводит к возникновению водного дефицита в почве и соответственно в растениях, вызывая у них водный стресс. Хотя термин засуха относится главным образом к почвенному водному стрессу, он включает также воздействие жары на растения. Стресс, вызванный водным дефицитом, может быть первичным в случае засухи, а также вторичным при низкотемпературном, тепловом или солевом стрессах. Стресс, вызванный засухой, ведет к прямым или непрямым повреждениям растений, которые обусловлены инактивацией ферментов, нарушением биохимических путей, накоплением токсических веществ, утечкой ионов, дефицитом питания и другими причинами. [c.144]

При малой освещенности фотосинтез лимитируется световыми реакциями, а при более высокой интенсивности света или более низкой температуре — возможностями темновых реакций метаболизма углерода. У многих Сз-растений умеренного климата световое насыщение наблюдается при 100—150 Дж/м --с , что соответствует 50%-ной интенсивности солнечного света. При высоких интенсивности света и температуре влаги обычно не хватает (водный стресс). Стресс выражается в закрытии устьиц и подавлении метаболизма углерода. Таким образом, в полевых условиях взаимодействие световых и темновых реакций и их регуляция за счет диссипации (рассеивания) излишней световой энергии становятся определяющими. [c.45]

В начале этой главы мы назвали АБК гормоном стресса , что хорошо характеризует ее всестороннюю роль в растении. Обычно она образуется в ответ на стрессовую ситуацию или неблагоприятные условия и в свою очередь изменяет растение, приспосабливая его к этим условиям. Самый яркий пример такой реакции — быстрый синтез АБК в ответ на водный стресс, т. е. недостаток воды (рис. 10.14). Когда растению недостает воды, содержание АБК в листьях сразу же возрастает. Образовавшаяся АБК действует затем на замыкающие клетки, выкачивая из них воду для того, чтобы устьица могли быстро-закрыться. Это происходит значительно быстрее, чем в том случае, если бы устьица закрывались вследствие общего обезвоживания растения (рис. 10.15). Как мы видели в гл. 6, движение-устьиц обусловлено перемещением ионов К+ в замыкающие клетки и обратно. Роль АБК в этом процессе заключается в том, что она вынуждает ионы К+ покинуть замыкающие клетки, в результате чего устьица закрываются. В листе с закрытыми устьицами потери воды уменьшаются, и поэтому растение лучше переносит засушливый период. Другие стрессовые воздействия, которым подвергается лист, например низкая температура, тоже могут приводить к синтезу АБК и закрытию устьиц. Если вода вновь начинает поступать в растение в достаточном количестве, то устьица открываются не сразу, так как необходимо некоторое время для снижения содержания АБК. Когда это происходит, калий опять транспортируется в замыкающие клетки и устьица открываются. [c.325]

В некоторых листьях абсцизовая кислота вырабатывается в высоких концентрациях при водном стрессе. Она вызывает отток ионов К+ из замыкающих клеток, в результате чего устьица закрываются и тем самым предотвращается опасность высыхания. Действие АБК и этилена, по-видимому, обусловлено частично их влиянием на избирательную проницаемость мембран, а частично — их участием в регуляции синтеза белка. [c.329]

Значительные сортовые различия яровой пшеницы по жизнеспособности проростков после перенесения ими глубокой засухи установлены в работе [577]. Снижение оводненности меристема-тических тканей большинства изучавшихся сортов до 8—10 % при длине ростка 0,7 см еще не вызывало гибель растений, дальнейшее же обезвоживание тканей уменьшало количество выживших растений, причем в неодинаковой степени у различных сортов при доведении влажности меристематических тканей до 3 % и ниже восстановления их жизнеспособности уже не происходило, наступала полная гибель. Снижение оводненности меристематических тканей до пороговых значений уменьшало величину пролиферативного пула на 10—20 % При потере влаги проростками до 30—35 % от начального уровня митозы прекращались, но митотическая активность клеток в стеблевых меристемах различных сортов была неодинаковой (табл. 34). Разработка этих вопросов важна для ранней диагностики выживаемости растений после водного стресса. [c.198]

Обстоятельное изучение влияния водного стресса (недостатка воды) на живые организмы было проведено на грибах, лишайниках, бактериях, водорослях и мхах. Результаты для каждой из этих групп будут представлены отдельно. [c.427]

VII, МЕХАНИЗМ ПОВРЕЖДЕНИЯ ВОДНЫМ СТРЕССОМ [c.435]

Снабжение растений достаточным количеством калия позволяет им противостоять водному стрессу благодаря механизму саморегуляции и уменьшению транспирации. [c.131]

Калий в растениях выполняет ряд важных физиологических функций способствует передвижению продуктов ассимиляции, повышает поглошение азота и синтез белков, полимеризацию углеводов, повышает гидрофильность протоплазмы, что увеличивает устойчивость растений к температурным и водным стрессам. Калий повышает устойчивость растений к грибным заболеваниям и улучшает технологические показатели лубяных культур. [c.409]

В условиях водного стресса отмечается значительное выделение этилена. Так, в листьях пшеницы при уменьшении содержания воды на, 9% образование этилена возрастает в 30 раз [c.423]

Изменения в содержании эндогенных гормонов при водном стрессе [c.213]

Работы по изучению содержания эндогенных гормонов в связи с водным стрессом касаются главным образом АБК, цитокининов и этилена, так как было обнаружено, что именно эти вещества участвуют в регуляции водного баланса у растений. [c.213]

Другие известные фитогормоны, ауксины и гиббереллины, ие играют заметной роли в явлениях, связанных с водным стрессом. [c.214]

Влияние обработки экзогенными гормонами в связи с водным стрессом [c.219]

Влияние препарата глифур на ростовые и синтетические процессы яровой пшеницы сорта Спектр в условиях водного стресса / Н,И, Ненько, Ю С, Поспелова, А,М, Бут дун и др, Актуальные проблемы биотехнологий в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии, - М, - 1996, - С,5, [c.25]

Солевыносливость растений удается также повысить в результате селекции к одному фактору засоления осмотическому стрессу. Например, клетки томата, адаптированные к водному стрессу, индуцированному по-лиэтиленгликолем, обладали повышенной устойчивостью KNa i. Повышенная толерантность к соли обнаружена у клеточных линий моркови, отобранных на среде, содержащей в качестве осмотика маннитол в высо-, кой концентрации (99—870 мМ). Из этих результатов следует, что адаптация клеток к осмотическому стрессу применима для отбора солевыносливых вариантов, а исследования подобного рода представляют интерес для изучения как во взаимодействии, так и независимо друг от друга. [c.147]

Холодовой стресс у растений может быть вызван температурами большого диапазона от 10—15 до 0°С. Такому стрессу наиболее подвержены растения тропических и субтропических зон. Стойкость растений к охлаждению обусловлена способностью липидов мембран оставаться в жидком состоянии благодаря наличию большой пропорции ненасыщенных жирных кислот и/или повышенного содержания стеролов. Повреждения, вызванные промораживанием растений (температура ниже 0°С), связаны прежде всего с формированием внеклеточного льда. При этом отток воды во внеклеточное пространство приводит к вторичному эффекту, вызванному водным стрессом. Нарушения, вызываемые отрицательными температурами, могут быть предотвращены аккумуляцией анти-фризных веществ, уменьшением количества несвязанной воды при обезвоживании и увеличением способности переохлаждаться. Большинство авторов отмечают, что у растений происходят глубокие превращения запасных питательных веществ, в частности, у морозоустойчивых древесных растений накопление большого количества жиров, а у менее устойчивых — сахаров. [c.149]

Мы не знаем, каким образом осуществляется генетический контроль летнего покоя. У одних деревьев разворачиваются только те листья, которые находятся в ранее сформировавшихся почках, после чего закладываются новые почки у других же деревьев образование листьев прекращается лишь в середине лета. Условия среды, как, например, водный стресс, безусловно способствуют летнему покою, о возможностях же гормонального контроля нам известно очень мало. У ивы (Salix) содержание АБК резко возрастает в июле, непосредственно перед прекращением роста. Однако у других видов никакой четкой закономерности в этом отношении отмечено не было. Зимний покой обычно прерывается, если в течение нескольких недель температуры несколько превышают температуру замерзания воды. Предполагается, что этот период связан с разрушением АБК. Но когда измеряют общее содержание АБК, часто не находят никакой разницы между контрольными и опытными растениями. Действие холодного периода можно объяснить скорее тем, что в ходе его возрастающие количества АБК постепенно превращаются в глюкозид абсцизовой кислоты. Это может быть способом изолирования или инактивации АБК- При прерывании покоя содержание различных веществ, активирующих этот процесс, также возрастает. Они, по-видимому, нейтрализуют действие присутствующей о растении АБК (рис. 10.12). Поэтому данное состояние почки можно рассматривать как результат до- [c.321]

Роль водного стресса, т. е. низкой активности воды, в ограничении роста микроорганизмов в природе рассматривается в гл. 9. Многие примеры из лабораторных исследований указывают на то, что обычно невозможно разграничить влияние водного стресса и влияние высоких концентраций тех или иных растворенных веществ. Конечно, на уровне ферментов эффекты, по-видимому, в большей степени обусловлены влиянием растворенных веществ, чем общим снижением активности воды. Целесообразно, вероятно, рассматривать как фактор, лимитирующий рост микроорганизмов, растущих на сухих поверхностях, т. е. в условиях, когда рост можно измерять как функцию относительной влажности атмосферы. Однако тот факт, что подобные организмы перестают расти после того, как внешняя активность воды достигает определенрюй минимальной величины, еще не доказывает, что единственной причиной прекращения роста является w Низкая величина внешней приведет к оттоку воды из клетки, что вызовет повышение концентрации внутриклеточных [c.412]

Роль грибов в разложении растительного опада достаточно хорошо известна, но о ней следует еще раз упомянуть. Рециркуляция растительного материала между периодами вегетации важна для поддержания баланса химических элементов в природе. Основная часть цикла происходит в то время, когда условия не являются оптимальными для биологической активности. Обычно для него важна температура, но большое значение нмеет также водный потенциал почвы, где происходит процесс разложения (Sharaeemullah et al., 1971). Воду в почву поставляют растущие растения (S hippers et al., 1967), поэтому прекращение их активного роста снижает водный потенциал почвы. Способность грибов переносить водный стресс и функционировать при низком водном потенциале играет валяную роль для поддерл ания непрерывности круговорота питательных веществ. [c.428]

Почему лишайники способны существовать в засушливых районах Известно, что грибы устойчивы к водному стрессу, в то время как водоросли чрезвычайно чувствительны к обезвоживанию. Отсюда следует вполне логичное заключение, что гриб способен каким-то образом передавать свою стойкость к обезвоживанию всему ценозу лишайника. Это предположение получило в последнее время определенное экспериментальное подтверждение (Вгоск, 1975Ь). Было изучено влияние водного стресса на фотосинтетическую активность интактных талломов и водорослей, выделенных из талломов после их измельчения. Минимальный водный потенциал, при котором еще возможен фотосинтез, был всегда более низким у интактных талломов. В одном случае наблюдаемая разность потенциалов была весьма значительной, она составляла —162 бара. Однако объяснение защитной функции грибов представляет значительные трудности. Если допустить, что грибы способны поглощать влагу из сухой окружающей среды, проделывая требуемую термодинамическую работу, то каким образом они могут передавать добытую влагу чувствительным к обезвоживанию водорослям Как полагает Брок, по-видимому, необходимо признать наличие активного выделения воды грибом. В противоположность этому Ахмадьян (Ahmadjian, 1967) утверждает, что поглощение воды лишайниками представляет собой почти исключительно физический процесс и не включает ее активного поглощения. В поддержку этой точки зрения он приводит данные о том, что живые и мертвые лишайники поглощают одинаковое количество воды. Однако в [c.430]

Естественный круговорот питательных веществ, особенно цикл азота, непосредственно связан со специфической активностью. Поэтому выяснение влияния водного стресса на бактерии представляет значительный интерес. Снижение водного потенциала приводит к подавлению как нитрификации (Dubey, 1968), 1так и симбиотической азотфиксации (Sprent, 1971). Эти эффекты необходимо учитывать при оценке общего воздействия засушливых условий на урожайность сельскохозяйственных культур и диких растений. Несомненно большую роль при этом играет водный режим самих растений, но не следует недооценивать и влияние водного стресса на потенциально патогенные и полезные микроорганизмы. [c.432]

При исследовании обитающих в пустыне сине-зеленых водорослей Броку (Вгоск, 1975а) удалось установить четкое различие между выживаемостью микроорганизмов и их способностью функционировать при пониженном водном потенциале. Использованный им исходный биологический материал обычно находится в природе в неактивном состоянии, что обусловлено засушливыми условиями. В связи с этим для получения активных популяций водорослей сначала необходимо было инкубировать пробы иа свету в условиях увлажнения. Однако эти активированные популяции снова теряли свою активность при сравнительно слабом водном стрессе (потенциал от —18 до —28 бар). Можно пред- [c.433]

По некоторым данным, фазеевая кислота может выступать в роли регулятора физиологических процессов в растениях, например подавлять фотосинтез у растений, подвергнутых водному стрессу. [c.115]

Про растения говорят, что они подвергаются водному стрессу, иными словами, испытывают недостаток в воде, когда их клетки и ткани начинают утрачивать тургор. Недостаток воды в растениях возникает в том случае, если скорость транспирации превышает скорость поступления воды из корней, а это часто бывает и при отсутствии явпых признаков завядаппя побега. Однако различные части побега теряют воду в атмосферу с различной скоростью и поэтому в разной степепи страдают от недостатка воды. Среди факторов, определяющих различную скб-рость потери воды разными органами, безусловно, можно назвать различия в отношении поверхности к объему, толщину кутикулы и наличие или отсутствие устьиц. Кроме того, молодые,, растущие листья и плоды с большим успехом конкурируют за доступную воду, чем более старые листья и плоды. Поэтому обычно у зрелых листьев любого растеиия раньше всего обнаруживаются симптомы недостатка воды и, кроме того, вследствие этого наступает преждевременное старение листьев. Теперь известно, что снижение клеточного тургора вызывает изменения в общем гормональном балансе растения, а это приводит к закрыванию устьиц, снижению сопротивления корней передвижению воды и к старению листьев. [c.213]

Большая часть работ по взаимосвязи между АБК и водным стрессом была проведена на взрослых листьях мезофитов, ио, 5 сущности, такие же изменения происходят у ксерофитов и гидрофитов. В корнях обычно содержится гораздо, меньше АБК, чем в надземных частях растения. При засухе содержание АБК в корнях возрастает, но никогда не достигает такого же высокого уровня, как в стеблях или листьях. В отношении листьев на побеге можно сказать, что у нормального растения, не испытывающего недостатка воды, больше всего АБК в самых молодых листьях (ри.с, 5.32). Может быть, именно благодаря это-JVIy высокому содержанию АБК скорость транспирации у самых [c.216]

В предыдущих разделах этой книги рассмотрены главным образом внутренние процессы, составляющие и регулирующие рост и диффереицировку у растений. Однако наземные растеппя подвержены влиянию самых разнообразных внешних факторов, таких, как свет, температура, водный стресс, гравитация и т. д., которые в той илп иной степепи отражаются иа нх росте и развитии. Некоторые из них могут оказывать вредное влияние, представляющее опасность для растения как, иапример, отрицательные температуры илн засуха. Животные также вынуждены существовать в этих условиях, но они способны избегать стрессов, мигрируя в области с более подходящими условиями или впадая в зимнюю спячку. Будучи неподвижными, наземные растеппя имеют значительно меньшие возможности для избежания действия стрессов, и, следовательно, чтобы выжить, опп должны быть устойчивыми к неблагоприятным факторам внешней среды. [c.256]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология