A hőmérsékleti stresszek

Az előadások a következő témára: "A hőmérsékleti stresszek"— Előadás másolata:

1 A hőmérsékleti stresszek
Stresszfiziológia A hőmérsékleti stresszek

2 A hőmérsékleti stresszek
hőség nagy hideg - befolyásolják az anyagcserét növekedést - a növény életképességét Fajspecifikus, kinetikus hőmérsékleti sáv - alsó határ hidegstressz - felső határ hőstressz

3 Hidegstressz Hidegérzékenység függ: - genetikai tényezőktől
- fejlettségi állapottól - anyagcsere aktivitási szintjétől Hidegstresszre érzékenyek: - 0 és C között elpusztulnak vagy súlyosan károsodnak - 0 C alatt nem maradnak életben hidegrezisztens: 0C közelében is növekednek

4 hideg okozta károsodás tünete:
- membránok fázisátmenete (membránok lipid kettős rétege folyadékkristályos állapotból gél állapotba megy át)  pusztulás

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

6 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.

7 Fagystressz Fagy célpontja  membránok (sejten belüli képződés, jégkristályok kialakulása) A növények a faggyal szembeni érzékenysége: - 0 C alatt elpusztulnak (szenzitív növények) C –ot kibírnak ( egyes gabonafélék szemtermései) C ( számos fás szárú növény)

8 Károsodás mértéke függ:
- lehűlés és olvadás sebességétől - akklimatizáltságuk mértékétől - talaj és a növény vízviszonyától - tápanyag ellátottságától

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

10

11 Hőstressz A magas hőmérséklet befolyásolja: - membránok állapotát
- proteinek konformációját hőstressz jelei: 1. fotoszintetikus funkciók zavara PS II gátlódik 2. szén-dioxid-fixáció gátlása

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

13 Hőrezisztencia – típusok:
hőérzékeny fajok: , de max. 45 C –nál károsodnak pl. eukarióta algák, szubmerz hajtásos növények, zuzmók aktív állapotukban hőtűrő eukarióták: C-os kezelést is elviselik pl. száraz, napos termőhelyeken élő növények hőtűrő prokarióták: ºC-ot is eltűrik pl. termofil fajok, mint egyes baktériumok vagy cianobaktériumok

14 Hősokkproteinek (HSP)
Feladata: magas hőmérséklettel szembeni védelem molekulatömegük alpján: HSP110, HSP90, HSP70, HSP60 HSP-családok izoformái: citoplazmatikus HSP-k endoplazmatikus retikulumban és a Golgi- apparátusban levő HSP-k 3. klproplasztiszok és a mitokondriumok HSP-jei

15

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

17

18 Szárazságstressz hatása az egyes életfolyamatokra
A vízhiány hatása a növekedésre Sejtméret csökkenése függ: hogy a vízhiány mikor lép fel Ha növekedési ciklus kezdetén: levélfelület kisebb lesz Turgor csökkenés: virágzáskor következik be: a virágok száma csökken termésérés alatt: a szemek telődése lesz mérsékelt vagy termések leválása gyorsul fel növekedési ciklus kezdetén: levélfelület kisebb lesz

19 A sejt ultrastruktúrájának megváltozásai:
Vízhiány a membránok szerkezetére és működésére gyakorolt gátló hatása a sejt ultrastruktúrájában is tükröződik.

20 Fotoszintézisre gyakorolt hatások:. - intercelluláris járatok szén-
Fotoszintézisre gyakorolt hatások: intercelluláris járatok szén dioxidkoncentrációjának csökkenését okozza fénygátlás következhet be klorofillok degenerációja fokozódik

21 A légzés és a szénhidrát- anyagcsere megváltozásai:
A légzés és a szénhidrát- anyagcsere megváltozásai: keményítő mobilizálódása szénhidrát transzlokációja is csökken levelek helyett a gyökerek növekednek fokozottabban (számos fajnál)

22 Vízhiány hatása a nitrogén- anyagcserére:
- a nitrogén gyökerekről a levelekre szállítása lassul - vízhiányos gyökerekben több nitrát és ammónia képződik

23 A vízhiányt kompenzáló mechanizmusok
1. A szárazság elkerülése Csökkent vízellátottság eltűrése Korlátozó viszonyok elkerülése gyors magérlelés, gyors csírázás, jó víztároló képességgel rendelkező szervekkel való túlélés

24 Kiszáradástoleráns fajok szöveteinek kritériumai:
A vízhiány eltűrése alacsony vízpotenciálon tartja szervezetét  ozmozikus potenciál szabályozása - kiszáradástűrés (Sphagnum-ok, a zuzmók, algák) Kiszáradástoleráns fajok szöveteinek kritériumai: - a sejtanyagcserét a magas anyagkoncentráció ne befolyásolja - szomszédos sejtek közt alig legyen plazmodezmás összeköttetés - sejtfalnak szerkezetkárosodás nélkül kell elviselnie az extenzív dehidrálódást

25 Génexpresszió a szárazságstressz- válaszban
ABA – függő szignáltranszdukciós láncok: protein- bioszintézis szükséges ABA - független szignáltranszdukciós láncok: az ún. ABRE protein- bioszintézist nem igényel  működését a szárazság és a sóstressz indítja, de a hideg nem

26 gén termékei: 1. stressztoleranciában résztvevő proteinek
pl. cukrok, prolin, glicin- betain, bioszintézisben szereplő enzimek… 2. szignáltranszdukcióban és génexpresszióban működnek közre pl. proteinkinázok, transzkripciós faktorok… szerepük: megakadályozzák a gomba - vagy patogénfertőzést és elősegítik a kutikula kialakulását