Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Hőmérsékleti stresszek, szárazságstressz Készítette: Tolnai Angelika Biológia-földrajz3.évfolyam.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Hőmérsékleti stresszek, szárazságstressz Készítette: Tolnai Angelika Biológia-földrajz3.évfolyam."— Előadás másolata:

1 Hőmérsékleti stresszek, szárazságstressz Készítette: Tolnai Angelika Biológia-földrajz3.évfolyam

2 A hőmérsékleti stresszek  Hőség:az optimális alkalmazkodás tartományán túli hőmérséklet.  Nagy hideg és a hőség befolyásolja: - anyagcserét - anyagcserét - növekedést - növekedést - a növény életképességét - a növény életképességét  A növények gyakran ki vannak téve: -hőstressznek -hőstressznek -hidegstressznek -hidegstressznek -fagystressznek -fagystressznek

3  Meghatároztak egy fajspecifikus,kinetikus hőmérsékleti sávnak nevezett hőmérsékleti intervallumot,melynek határait 2 hőmérsékleti érték jelöl ki.  Az alsó határérték alatt a növény hidegstressznek, a felső határ fellett hőstressznek van kitéve.

4 Alacsony hőmérsékleti stresszek  A hidegstressz:  A növények poikilotermek,azaz hőmérsékletük környezetükével azonos.  Hidegstresszre érzékeny növények: - 0 és  C között elpusztulnak vagy súlyosan károsodnak - 0 és  C között elpusztulnak vagy súlyosan károsodnak - 0  C alatt nem maradnak életben - 0  C alatt nem maradnak életben  Hidegrezisztens növények: 0  C közelében is növekednek  A hidegérzékenység függ: -genetikai tényezőktől -fejlettségi állapottól -az anyagcsere-aktivitás szintjétől

5  Hideg okozta károsodás tünetei : Elsődleges tünete a membránok fázisátmenete,amit a hőmérsékletnek egy kritikus érték alá csökkenése vált ki.(A hőm. csökkenése során a membránok lipid kettős rétege folyadékkristályos állapotból gél állapotba megy át.Az ezt követő fázisszétválás a membránok szemipermeábilitásának megszűnéséhez,majd a sejt pusztulásához vezet.) Elsődleges tünete a membránok fázisátmenete,amit a hőmérsékletnek egy kritikus érték alá csökkenése vált ki.(A hőm. csökkenése során a membránok lipid kettős rétege folyadékkristályos állapotból gél állapotba megy át.Az ezt követő fázisszétválás a membránok szemipermeábilitásának megszűnéséhez,majd a sejt pusztulásához vezet.) A hidegstressz a fehérjék működését is befolyásolja,ez jelentheti az egyes enzimek serkentését, vagy gátlását is. A hidegstressz a fehérjék működését is befolyásolja,ez jelentheti az egyes enzimek serkentését, vagy gátlását is.

6 Növények típusai a hidegellenállóság mértéke szerint: 1. Hidegérzékeny növények: fagyáspont fellett súlyosan károsodnak pl. meleg tengerekben élő algák, ill.trópusi hajtásos növények többsége pl. meleg tengerekben élő algák, ill.trópusi hajtásos növények többsége 2. Fagyérzékeny növények: csak valamilyen fagyáskésleltető mechanizmussal képesek magukat a fagyástól megvédeni pl. számos édesvízi alga, a mérsékelt égövi növények része pl. számos édesvízi alga, a mérsékelt égövi növények része

7 3. Fagytűrő növények: évszakosan vagy állandóan képesek az esetleges extracelluláris jégképződést túlélni pl. egyes zuzmók, a mohák néhány csoportja, a hideg klímazóna szárazföldi fajai, a fás szárú növények, magashegységek lágy szárú növényei stb. pl. egyes zuzmók, a mohák néhány csoportja, a hideg klímazóna szárazföldi fajai, a fás szárú növények, magashegységek lágy szárú növényei stb.

8  Fagystresszek:  Fagy célpontja  membránok (A fagy hatása nyomán a membránok szemipermeábilitása megszűnik,elvesztik aktív iontranszportáló képességüket,foszfolipidjei degradálódnak,fázisátmenet történik,és a membránfehérjék eloszlása is megváltozik laterális mozgásuk következtében.)  A legnagyobb veszélyt a sejten belüli jégképződés,a jégkristályok kialakulása jelenti.

9  A növények faggyal szembeni érzékenysége:  Szenzitív növények: már alig 0°C alatt elpusztulnak.  Egyes gabonafélék szemtermései -30°C-ot is túlélnek.  Számos fás szárú növény még a -196°C-ot is kibírja.  A károsodás mértéke függ: -a lehűlés és olvadás sebességétől -akklimatizáltságuk mértékétől -a talaj és a növény vízviszonyától -a tápanyag ellátottságától

10  Tartósan hideg területeken élő növények védekezése a fagy ellen: - kikerüléssel (lágyszárú növények) - kikerüléssel (lágyszárú növények)  egyik mechanizmusa a túlhűlés  egyik mechanizmusa a túlhűlés  ritkább mikor a növény anyagcseréje hőt termel és ez akadályozza meg a fagyást  ritkább mikor a növény anyagcseréje hőt termel és ez akadályozza meg a fagyást - fagyeltűréssel (fás szárú növények,örökzöldek) - fagyeltűréssel (fás szárú növények,örökzöldek)  mechanizmusa: jégképződés  mechanizmusa: jégképződés

11

12  A jégkristályok képződésének hőmérsékletét különböző növényekben meghatározták,és az adatok összehasonlítása azt mutatja,hogy a szabadföldi lágyszárúak 1°C- kal alacsonyabb hőmérsékleten fagynak meg,mint a fás növények.

13 Hőstressz  A magas hőmérséklet befolyásolja: - membránok állapotát - membránok állapotát - proteinek konformációját - proteinek konformációját  Különösen hőérzékenyek a kloroplasztiszok tilakoid membránjai,ezért a hőstressz első jele: • A fotoszintetikus funkciók zavara:  PS II gátlódik  Szén-dioxid-fixáció gátlása

14  növények a hőhatást kivédik: - annak leárnyékolásával - annak leárnyékolásával - a hő csökkenésével - a hő csökkenésével - a protoplazma hőálló képességének fokozásával - a protoplazma hőálló képességének fokozásával  leveleik túlmelegedését elkerülik: - napsugárzás elöli kitéréssel - napsugárzás elöli kitéréssel - hőszigetelő kéreg kialakításával - hőszigetelő kéreg kialakításával pl. pálmák pl. pálmák - transzspirációs hűtéssel ( ha elég víz áll a növény rendelkezésére) - transzspirációs hűtéssel ( ha elég víz áll a növény rendelkezésére) pl. félsivatagi, sztyeppi növények pl. félsivatagi, sztyeppi növények

15 Hőrezisztencia-típusok: 1,hőérzékeny fajok: Már 30-40,de max.45°C-nál károsodnak.Pl.: a legtöbb sz.fi,zsengébb levélzettel rendelkező faj: az eukarióta algák,zuzmók aktív állapotban 2,hőtűrő eukarióták: A napos,száraz termőhelyeken élő növények. Edződésre képesek és félórás 50-60°C-os kezelést is elviselnek. 3,hőtűrő prokarióták: Olyan termofil fajok tartoznak ide,mint egyes baktériumok vagy cianobaktérimok,melyek a gejzírek vizének 75-90°C- os hőmérsékletét is eltűrik.Pl.:mélytengeri hipertermofil archebaktériumok.

16 Hősokkproteinek=HSP:  Feladata: magas hőmérséklettel szembeni védelem  Molekulatömegük alapján: HSP110, HSP90, HSP70, HSP60 HSP110, HSP90, HSP70, HSP60  HSP-családok izoformái: • 1. citoplazmatikus HSP-k • 2. endoplazmatikus retikulumban és a Golgi- apparátusban levő HSP-k • 3. klproplasztiszok és a mitokondriumok HSP-jei  A növények egyik kritikus pontja a fotoszintézis folyamatosságának fenntartása,mivel a fotoszintézis egyes folyamatai a hőstresszre különösen érzékenyek.

17

18 Szárazságstressz Szárazságstressz  Kialakulásának okai: - Nem áll rendelkezésére elegendő, megfelelő - Nem áll rendelkezésére elegendő, megfelelő termodinamikai állapotban levő víz: termodinamikai állapotban levő víz: - száraz a talaj - száraz a talaj - erős a párolgás - erős a párolgás - talaj magas sótartalma miatt erőteljes a - talaj magas sótartalma miatt erőteljes a talaj ozmotikus vízkötése talaj ozmotikus vízkötése pl. :gyökérrendszer kiterjedését és ezáltal pl. :gyökérrendszer kiterjedését és ezáltal vízfelvételét akadályozza valamely vízfelvételét akadályozza valamely tényező tényező

19

20 Szárazságstressz hatása az egyes életfolyamatokra Szárazságstressz hatása az egyes életfolyamatokra 1,Vízhiány hatása a növekedésre: Ha a turgornyomás csökkenés elég nagy,akkor az éppen növekvő sejtek mérete kisebb marad. növekvő sejtek mérete kisebb marad. A növény külső megjelenését a sejtméret csökkenése attól függően befolyásolja,hogy a vízhiány mikor lép fel.  Növekedési ciklus elején:a levélfelület kisebb lesz.  Virágzáskor:a virágok száma csökken.  Termésérés alatt:a szemek telődése mérsékelt lesz vagy leválásuk gyorsul fel. leválásuk gyorsul fel.

21 2,A sejt ultrastruktúrájának megváltozásai: A vízhiánynak a membránok szerkezetére és működésére gyakorolt gátló hatása a sejt ultrastruktúrájában is tükröződik.Enyhe vízhiány a mikrotestecskék szerkezetét bontja.A kloroplasztiszok és a mitokondriumok szerkezete csak súlyosabb vízhiány esetén sérül. 3,A fotoszintézisre gyakorolt hatások: Sztómazáródás az intercelluláris járatok szén-dioxid koncentrációjának csökkenését okozza.Ez a CO2 csökkenés pedig a fotolégzés serkentéséhez vezet.Ha a fényintenzitás is elég nagy, akkor a fotorespiráció sem tudja hasznosítani az elektrontraszportlánc termékeit és fénygátlás következik be.Ez pedig szabadgyökök képződését eredményezi.

22 4,A légzés és a szénhidrát-anyagcsere megváltozásai: A keményítő mobilizálódása a vízhiány egyik tünete. Vízhiányban a szénhidrát transzlokációja ált. csökken. A szénhidrátok áthelyeződését befolyásolja az,hogy számos fajnál vízhiányban a levelek helyett a gyökerek növekednek fokozottabban,azaz gyökér/hajtás arány nő. A növény fejlődési állapota is megváltoztatja a vízhiány körülményei közepette meginduló anyagáthelyeződési folyamatokat. 5,Vízhiány hatása a nitrogén-anyagcserére: A nitrogénnek a gyökerekből a levelekbe szállítása lassul, amellett,hogy a vízhiányos gyökerekben több nitrát és ammónia képződik,mint a vízzel jól ellátottakban.

23 A vízhiányt kompenzáló mechanizmusok Szárazság elkerülése A csökkent vízellá- tottság eltűrése tottság eltűrése • A korlátozó vízviszonyok elkerülése: Ez a mechanizmus az: -évelő növények életciklusában -az egynyári növények szezonális fejlődési aspektusaiban jut kifejezésre. jut kifejezésre. Ilyennek tekinthető: -gyors magérlelés -gyors csírázás -földbeni szervekkel a túlélés,pl:gumó,hagyma.

24 • A vízhiány eltűrése:  A növény a szárazságstressz körülményei közt alacsony vízpot.-on tartja a szervezetét és így tartja fenn anyagcseréjét. Ennek útjai: -Ozmotikus pot. szabályozása -embóliák szerepe: Embólia=a xilém elemekben kialakuló,levegővel telt üregek. telt üregek. Ha a xilémben alacsony vízpot.-nál ilyen üreg alakul ki,az akadályozza benne a víz mozgását,ez pedig a transzspi- ráció csökkenéséhez,néha a víz szállításának átirányítá- sához vezet.

25 -Kiszáradás tűrés: Pl.:zuzmók,algák A víz elpárologtatása után a citoplazma térfogata össze- zsugorodik,a plazmamembrán elválik a sejtfaltól.Ez egy erősen koncentrált citoplazmát és a sejtfalon belül kiala- kuló,nagy légtereket eredményez. A kiszáradástoleráns fajok szöveteinek 3 kritériumnak kell megfelelnie: 1,a sejtanyagcserét a magas anyagkoncentráció ne befo- lyásolja lyásolja 2,a szomszédos sejtek között alig legyen plazmodezmás összeköttetés,ami a zsugorodáskor megsérülhetne 3,a sejtfalnak szerkezetkárosodás nélkül kell elviselni az extenzív dehidrálódást

26  A szárazságtűrés másik alapvető módszere:a növények a vízhiány veszélyét vízpotenciáljuk magasan tartásával védik ki. Ennek módjai: Ennek módjai: -vízvesztés csökkentése: • Sztómák zárása • A transzspiráló levélfelület csökkentése -vízakkumuláció fokozása:csak akkor lehetséges, ha a vízfelvétel a talaj- ha a vízfelvétel a talaj- ból fokozódik. ból fokozódik.

27 Génexpresszió a szárazságstressz- válaszban  A szárazföldi növények szenvednek: a vízhiány,a dehidráció miatt,valamint magas só- a vízhiány,a dehidráció miatt,valamint magas só- koncentráció és alacsony hőm. mellett is. koncentráció és alacsony hőm. mellett is.  Dehidrálás ABA képződés gén indukáció.  Vannak olyan gének,amelyek exogén ABA-ra nem reagálnak.  Ennek alapján működnek: -ABA-függő szignáltranszdukciós -ABA-függő szignáltranszdukciós -ABA-független láncok -ABA-független láncok

28  ABA-függő utakhoz: -protein-bioszintézis szükséges -protein-bioszintézis szükséges -ún.ABRE protein-bioszintézist nem igényel -ún.ABRE protein-bioszintézist nem igényel  ABA-tól nem függő út: -a gének szabályozásában a DRE vesz részt -a gének szabályozásában a DRE vesz részt -a szárazság- és a sóstressz indítja, a hideg nem -a szárazság- és a sóstressz indítja, a hideg nem

29 A gének termékei: 1, -stressztoleranciában résztvevő proteinek: • Vízcsatorna-proteinek • Ozmoprotektív anyagok: cukrok,prolin,glicin-betain • Bioszintézisben szereplő enzimek • Makromolekulákat és membránokat védő proteinek: LEA-proteinek,ozmotin,mRNS-kötő proteinek LEA-proteinek,ozmotin,mRNS-kötő proteinek • Protein turnovert biztosító proteázok • Detoxifikáló enzimek:kataláz,szuperoxiddizmutáz 2, -szignáltranszdukcióban és génexpresszióban közre- működő proteinek: működő proteinek: • Proteinkinázok • Transzkripciós faktorok • Foszfolipáz C

30 Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Hőmérsékleti stresszek, szárazságstressz Készítette: Tolnai Angelika Biológia-földrajz3.évfolyam."

Hasonló előadás


Google Hirdetések