Rostlina a abiotick stres zm na klimatu
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 32

Rostlina a abiotický stres (změna klimatu) PowerPoint PPT Presentation


  • 109 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Rostlina a abiotický stres (změna klimatu). Marie Hronková PřF JčU. Stres = vnější faktor, který má nepříznivý vliv na rostlinu. Resistance= tolerance,založená na. aklimaci= otužování. Adaptace= geneticky determinovaná odolnost- např. CAM metabolismus. Vlivy okolí na rostlinu. zasolení.

Download Presentation

Rostlina a abiotický stres (změna klimatu)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Rostlina a abiotický stres (změna klimatu)

Marie Hronková

PřF JčU


Stres= vnější faktor, který má nepříznivý vliv na rostlinu

Resistance= tolerance,založená na

aklimaci= otužování

Adaptace= geneticky determinovaná odolnost- např. CAM metabolismus


Vlivy okolí na rostlinu

zasolení

sucho

Záplavy (nedostatek kyslíku

?

Vysoké teploty

CO 2

Nízké teploty

polutanty

populace


Sucho a desikace

Rozlišují se dvě základní strategie rostlin ve snaze přežít deficit vody: (i) vyhnutí se desikaci (schopnost udržovat hydratovanou tkáň i v období sucha, dessication postponement) a

(ii) tolerance k desikaci (dessication tolerance, tj. přežití v desikovaném stavu).

Kromě toho se často také odlišuje skupina rostlin, které „unikají“ suchu (drought escapers) časováním své vegetativní fáze do periody vlhka a přežíváním suchého období ve fázi semen.


Co může rostlina dělat?

1)zastavitexpansi listů

růst

GR=m. (P-Y)

P=turgor

Y =tlak,kdy dochází k plastické

deformaci buněčné stěny

m=roztažnost buněčné stěny

opakovaný stres snižuje m a zvyšuje Y

Transpirace při zavírání průduchů klesá relativně rychleji než fotosyntéza, proto se i zvyšuje účinnost využití vody rostlinou (WUE). V konečné fázi stresu naopak klesá rychlejifotosyntéza.


2)Translokace asimilátů

Translokace asimilátů je ještě méně citlivá na postupné snižování vodního potenciálu rostliny.To dovoluje rostlinám redistribuovat zdroje při akutním stresu suchem (př. před opadem listů).


3)Indukce opadu listů

Redukce listové plochy při stresu suchem

4)Růst kořenů do hlubších, vlhčích vrstev


5)Uzavření průduchů

-hydropasivní

- hydroaktivní

Kyselina abscisová (ABA)

-listy

-kořeny

-pH


Osmotické přizpůsobení rostliny

Klesající matriční (vodní) potenciál půdy

-hromadění iontů ve vakuole (neinhibují enzymy)

-hromadění osmotik v cytoplasmě (aminokyselina prolin, cukry,

složitější alkoholy-polyoly, glycin-betain-kvarterní amin)- dny, týdny

W= S+ P

pokles o 0,2-0,8 MPa

Deficit vody zvyšuje odpor toku vody

-transport v půdě

-transport ve stonku-embolie-kavitace (vod potenciál -1 až-2 MPa)

-aquaporiny v kořeni a listu?


Deficit vody mění absorpci a disipaci energie listem

Mechanické přizpůsobení

(také rolování listů trav, změna sklonu vůči slunci: paraheliotropní (Eucalyptus), diaheliotropní,

Trichomy-chlupy, tvar a velikost listu,

Kutikula-vosky-kutikulární transpirace 5-10% transpirace)

Indukce CAM syndromu při stresu suchem nebo zasolením u CAM fakultativních druhů (biochemické, strukturní i fyziologické změny) př. Mesembryanthemum crystallinum


6)Regulace genové exprese

Transkripční faktor DREB-DRE (dehydration response element)

CBF-C repeat binding factor

ABRE-ABA response element


Stres vysokou teplotou (heat stress, heat shock)

-Snížení absorpce radiace: optické vlastnosti povrchu listu (vosky, trichomy), vertikální orientace (rolování u trav)

-tvar, velikost listu

Metabolické: saturace mastných kyselin

produkce ochranných proteinů (heat shock proteins HSP)

HSP byly prvně objeveny u Drosophila melanogaster. Např. když se sazenice soji přenesou z 25 oC do prostředí kde je 40 oC, během minut se začne syntetizovat skupina 30-50 nových proteinů, tzv. HSP(100,90,70,60,smHSP). Fungují jako molekulární chaperony - chrání správnou prostorovou organizaci enzymů a jiných proteinů před rozbalením a ztrátou aktivity.

Velikost od 15 do 30(smHSP) až 114 kDa ve vyšších rostlinách. Organelově specifické od jádra přes mitochondrie, chloroplasty,ER,cytosol.


Teplota

CAM (60-65 ˚C),

většinou do 45 ˚C.

Rolování listů, zmenšení velikosti listové plochy, zmenšení odporu hraniční vrstvy


Vysoké teploty- aktivace HSP (heat schock proteins)

Molekulární chaperony- stabilizace funkce buněčných proteinů, pH a metabolické homeostáze


Nízké teploty a mráz („chilling“ a „ freezing“)

-Nízké teploty-změny vlastností membrán -zvýšení propustnosti pro ionty

Odolné rostliny mají více nenasycených mastných kyselin,tuhnou pomaleji

- Mráz-poškození mechanické-ledové krystaly v buňkách a orgánech-integrita buňky, mrazové sucho,cryoprotektanty-cukry

Odolné tvoří krystaly v mimobuněčných prostorách

„Antifreeze“ proteiny (podobné u ryb) THP-thermal hysteresis protein

RAB/LEA/DHN (RESPONSIVE TO ABA/ LATE EMBRYO ABUNDANT/DEHYDRIN)

-Dřeviny-dehydratace a „supercooling“,

dormance( ABA )- (-50až -100 ˚C)

-semena, spory hub (dehydratace-absolutní 0 neomezeně dlouho)


Zasolení

Se zasolením se evidentně potýkala už první gramotná civilizace světa v Mezopotamii. Vyplývá to ze záznamů o podílu pěstování pšenice a ječmene. Pšenice je náchylná a neroste na zasolené půdě, ječmen snáší zasolení lépe. Kolem roku 2500 byl podíl pšenice už jen 15 %, kolem roku 2100 je 2%. Z roku 1700 už žádné záznamy o pšenici nejsou a výnos z polí proti roku 2400 klesl o 65%. Kolem roku 2000 bylo zaznamenáno, že se povrch půdy stával bílým.


Zasolení

  • Zdroje:-moře, mořské sedimenty )vnitrozemí-poště, polopouště- výpar převládá nad srážkami)

    -člověk-intenzivní zemědělství, hnojiva, zavlažování, solení silnic

    Vlivy na rostliny a na půdu

    -degradace půdní struktury, snížení pórovitosti a propustnosti, nízký vodní potenciál (vysoký osmotický tlak)

    -obsah solí v půdní a závlahové vodě zvyšuje její elektrickou vodivost

    Rostliny-halofyta- přirozeně rostou na zasolených půdách (Suaeda maritima, Atriplex nummmularia)

    -glykofyta („sweet plants“)

    kukuřice, obilniny, cibule, rýže, citrus , salát, fazole,bavlník, ječmen,

    cukrovka, datlovník

citlivé

odolné


Negativní vlivy vysoké koncentrace soli na rostliny

-osmotický efekt- nízký osmotický potenciál půdního roztoku-

podobný půdnímu vodnímu deficitu -přizpůsobení

-toxicita iontů- Na+ , Cl-, SO4 2-

Poměr K+/ Na+ (100mM/< 10mM)-změna poměru+ vysoký obsah iontů

Inaktivace enzymů, inhibice syntézy proteinů, změna propustnosti plasmatické membrány-ztráty K+, , vliv na metabolismus uhlíku, fotofosforylaci

-Sekundární vlivy- narušení integrity membrány, produkce toxických molekul - reaktivní formy kyslíku, buněčná smrt


Kyselé půdy

příčiny

-kyselé srážky, hnojení dusíkatými hnojivy,monokultury, odvoz biomasy

CaCO3- pufrovací schopnost, hydratované ionty Al –pH až 3,5

-nepřímé vlivy- toxicita Al 3+, Fe 2+, Mn 2+

-vytěsnění Ca 2+ , Mg 2+ , K+

-P-nerozpustné sloučeniny s Al a Fe

- N-nedostatek-nitrifikační bakterie citlivé na pH

Toxické látky

Xenobiotika, SO2, ozon

Toxické kovy- Zn , Pb, Cd


Salinita- Strategie redukce solného stresu

Membránový transport Na+, K + a Ca 2+

proteinové řenašeče

0-20 mV

+

+

120-200 mV

-odstranění nadbytku iontů z listů

-kompartmentace ve vakuole


Hypoxie a anoxie

Vzduch v půdě do hloubky několika metrů je za běžných podmínek podobně bohatý na kyslík jako v atmosféře. Ve špatně odvodněné půdě nebo při vytrvalých deštích se ale blokuje přístup a transport O2 a zásobeno je jen několik centimetrů na povrchu. Tehdy a při vyšší teplotě zvlášť, jsou kořeny rostlin deprivivány anoxií. Záplavy v zimě, během dormance kořenů, většinu rostlin nepoškodí.

Rostliny vydrží v anoxických kořenových podmínkách po několik dní až měsíců podle druhu. Např. hrách je velmi citlivý na anoxii a po 24 hod zaplavení se silně sníží jeho růst. Naopak rýže je opačným extrémem – příkladem druhu, který při zaplavení vytváří speciální vzdušná pletiva v kořeni, kterými zásobuje kořen kyslíkem z atmosféry nad zemí


Hypoxie a anoxie


Anoxie

Kořen kukuřice

Normální zásobení kyslíkem

Nedostatek kyslíku v půdě

Vzduchem vyplněné prostory v kůře vzniklé degenerací buněk kůry

Buňky korové


Obecné změny v reakci na stres

  • Tvorba stresových proteinů

    (molekulární chaperony-HSP,cold-induced, dehydration-induced protein-dehydriny-LEA-late embryogenesis abundant protein, anaerobic stress protein-ASP, proteázy, ubikvitin)

  • Tvorba a odstraňování aktivních forem kyslíku

    Singletový kyslík a superoxidový anion O2-, silně oxidační hydroxylový radikál OH*, peroxid vodíku H2O2 – PSI-Mehlerova reakce, peroxidace lipidů, ochrana-karotenoidy, zeaxanthinový cyklus, -tokoferol-vit. E, enzymy SOD(superoxiddismutasa)

  • Tvorba “stresových“ fytohormonů (ABA, etylén, kyselina jasmonová, methyljasmonát, polyaminy)

  • Tvorba osmoregulačních sloučenin

    (cukry, polyalkoholy, jednoduché dusíkaté látky).


Oxid uhličitý –změna klimatu


Globální oteplování


Tání ledovců


Závěry:

-zvýšení koncentrace CO2

-zvýšení teploty

-tání ledovců

-zvýšení hladiny světového oceánu

-klimatické změny (povodně, hurikány, extrémní sucha)

Co s tím?

Další změny související s nárůstem světové populace

-odlesňování (kácení tropických deštných lesů)-využití CO2 pro tvorbu biomasy

-spalování fosilních paliv

-kapacita světového oceánu

L. Nátr:Země jako skleník

Proč se bát CO2?

Academia Praha 2006-edice Průhledy


Děkuji za pozornost


  • Login