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


  • 102 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 abiotick stres zm na klimatu

Rostlina a abiotický stres (změna klimatu)

Marie Hronková

PřF JčU


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

Stres= vnější faktor, který má nepříznivý vliv na rostlinu

Resistance= tolerance,založená na

aklimaci= otužování

Adaptace= geneticky determinovaná odolnost- např. CAM metabolismus


Vlivy okol na rostlinu

Vlivy okolí na rostlinu

zasolení

sucho

Záplavy (nedostatek kyslíku

?

Vysoké teploty

CO 2

Nízké teploty

polutanty

populace


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

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.


1 zastavit expansi list

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 asimil t

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 list

3)Indukce opadu listů

Redukce listové plochy při stresu suchem

4)Růst kořenů do hlubších, vlhčích vrstev


5 uzav en pr duch

5)Uzavření průduchů

-hydropasivní

- hydroaktivní

Kyselina abscisová (ABA)

-listy

-kořeny

-pH


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

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?


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

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 genov exprese

6)Regulace genové exprese

Transkripční faktor DREB-DRE (dehydration response element)

CBF-C repeat binding factor

ABRE-ABA response element


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

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

Teplota

CAM (60-65 ˚C),

většinou do 45 ˚C.

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


Vysok teploty aktivace hsp heat schock proteins

Vysoké teploty- aktivace HSP (heat schock proteins)

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


N zk teploty a mr z chilling a freezing

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)


Zasolen

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.


Zasolen1

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


Negativn vlivy vysok koncentrace soli na rostliny

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


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

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 soln ho stresu

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


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

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

Hypoxie a anoxie


Anoxie

Anoxie

Kořen kukuřice

Normální zásobení kyslíkem

Nedostatek kyslíku v půdě

Vzduchem vyplněné prostory v kůře vzniklé degenerací buněk kůry

Buňky korové


Obecn zm ny v reakci na stres

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 uhli it zm na klimatu

Oxid uhličitý –změna klimatu


Glob ln oteplov n

Globální oteplování


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

Tání ledovců


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

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


Rostlina a abiotick stres zm na klimatu

Děkuji za pozornost


  • Login