Механизмы засухо- и жароустойчивости растений

1.

Механизмы засухо- и жароустойчивости
растений
Дрёмова Мария Сергеевна
преподаватель ГБПОУ РО «РГМТ»
Ростов-на-Дону 2022

2.

Содержание
Почвенная засуха
Влияние перегрева на
физиологические процессы растений
Анатомические приспособления
растений к засухе

3.

1
Почвенная засуха
Отсутствие
осадков
Высокое
атмосферное
давление
Высокая
температура
воздуха
Низкая
влажность
воздуха
Глубокое и длительное нарушение водного режима
растений

4.

Атмосферная засуха
Типы засухи
Транспирация
Низкая влажность
воздуха
Достаточное
содержание воды в
почве
Временное
обезвоживание
растений
Поступление
воды в
растение
Длительное
отсутствие воды
Почвенная
засуха

5.

Вертикальное распределение форм
почвенной воды
1 – частицы почвы
2 – гравитационная вода осадков, просачивающаяся в
почву (легко доступная растениям)
3 и 5 – гигроскопическая вода (пленочная коллоидная)
вода
4 – почвенный воздух с парами воды
6 – зона открытой капиллярной воды (легко доступная
растениям)
7 – зона влаги в почве под действием мениско-замкнутой
воды
8 – уровень грунтовой воды
9 – грунтовая вода

6.

Зависимость влажности от механического
состава почвы

7.

2
Влияние перегрева на физиологические процессы растений
Во время засухи наряду с обезвоживанием происходит перегрев растений

8.

Временное завядание
Водный дефицит
Изменение ионного
состава клеток
Уменьшение
свободной воды в
клетках
Глубокое завядание
Функционирование
белков-ферментов
Активация
гидролитических
процессов
Возрастает
концентрация
вакуолярного сока
Изменения ДНК
Снижается
количество РНК
Увеличение в
клетках
низкомолекулярных
белков

9.

К снижению скорости фотосинтеза приводит:
недостаток СО2
нарушение синтеза хлорофиллов
разобщения транспорта электронов и фотофосфорилирования
изменений в фотохимических реакциях и реакциях восстановления
СО2
нарушения структуры хлоропластов
задержки оттока ассимилятов из листьев

10.

Влияние перегрева на
физиологические процессы
растения
Увеличение
интенсивности
дыхания
Снижение
интенсивности
фотосинтеза
Активация БТШ
Ускорение
роста корней
Торможение
роста клеток
наземной части
Увеличение
вязкости
цитоплазмы

11.

Влияние температуры на рост растения

12.

Влияние перегрева на физиологические
процессы растения

13.

Перестройки в гормональной системе
растений
Засуха вызывает существенные перестройки в гормональной системе растений:
уменьшается содержание гормонов активаторов роста – ауксина, цитокинина,
гиббереллинов, стимуляторов роста фенольной природы – и возрастает уровень
абсцизовой кислоты и этилена.

14.

САМ – метаболизм Crassulaceae Acid
Metabolism

15.

БТШ обеспечивают
АТФ-зависимую стабилизацию нативной пространственной структуры
белков, необходимую для проявления их биологической активности
правильную сборку олигомерных структур в условиях гипертермии
стабилизацию при стрессе ферментов и мРНК, участвующих в синтезе
белков «нормального» клеточного метаболизма
изменений в фотохимических реакциях и реакциях восстановления СО2
транспорт веществ через мембраны, например хлоропластов и
митохондрий
дезагрегацию неправильно собранных макромолекулярных комплексов
«освобождение» клетки от денатурированных макромолекул и
реутилизацию входивших в них мономеров с помощью убиквинтинов

16.

Белки теплового шока как молекулярные
шапероны
• БТШ защищают клетки в течение очень небольшого времени.
• Синтез БТШ имеет выраженный транзитный характер.
• Длительный синтез БТШ невозможен из-за крайне высокой потребности в энергии.

17.

Убиквинтины
Класс низкомолекулярных белков теплового шока, выполняющих в клетке роль
санитаров.

18.

3
Анатомические приспособления растений к засухе

19.

Засухоустойчивость – это способность растений в течение онтогенеза переносить засуху
и осуществлять в этих условиях рост и развитие благодаря наличию ряда
приспособительных свойств.
Гигрофиты
Ксерофиты
hygros – влажный
xerox – сухой
Гидрофиты
Мезофиты
gidro – вода
mesos – средний

20.

Классификация ксерофитов
Избегание
высыхания
Ксерофиты
Перенесение
высыхания
Избегание
периода
засухи
Несуккулентные
виды
Суккуленты
Эфемеры
Эвксерофиты
Гемиксерофиты
Стипаксерофиты
Пойкилоксерофиты
Eu - хорошо
Hemi - полу
Stipa - ковыль
Poikilos - различный

21.

Пути приспособления растений к засухе
Уход от воздействия
Избегание
высыхания
(суккуленты)
Избегание периода
засухи (эфемеры)
Толерантность к воздействию
Снижение
интенсивности
обмена веществ
(пойкилоксерофиты)
Метаболические
перестройки
(эуксерофиты)

22.

Приспособления растений к меньшему
испарению
Восковой налет на
листьях
Опушение листовой
пластинки
Видоизмененные
листья
Сворачивание листа в
трубочку
Поворот листа к свету
ребром (пшеница)
Мелкие кожистые
листья

23.

Строение листа
ксероморфное (а) и нексероморфное (б)

24.

Адаптация растений к засухе
Устьица кактусов спрятаны в углублениях что
уменьшает транспирацию.
У кактусов грубая наружная кожура,
покрытая восковым налетом для сокращения
водопотери.
Шарообразная форма кактусов увеличивает
до предела их объем, уменьшает до
минимума площадь поверхности.
Выступы и впадины на «теле» уменьшают
повреждение тканей во время неизбежного
сжатия, сопровождающего водопотерю.
Корни кактусов проникают на глубину до 6 м в
поисках воды.
Физиологические приспособления – САМ-тип
фотосинтеза суккулентных растений.
Альтернативность дыхания.

25.

Вопросы для самоконтроля
• Назовите основные условия возникновения засухи.
• Какие нарушения жизнедеятельности растений вызывает
засуха и повышение температуры окружающей среды.
• Какие физиологические процессы повышают устойчивость
растений к засухе и повышению температуры окружающей
среды.
• Какие анатомические приспособления возникают у
растений устойчивых к засухе и повышению температуры
окружающей среды.

26.

Литература
Экология: учеб. для вузов / Николайкин
Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О. П. Библиогр.: с. 583-590. - М.: Дрофа, 2005 .624с.
Физиология растений: лабораторный
практикум / Куликова Е. Г., Корягин Ю. В.,
Корягина Н. - Пенза: ПГАУ, 2018. - 192с.