Odpowiedzi na stresy abiotyczne i biotyczne.

Sygnały endogenne:

-Kwas salicylowy i jego syntetyczne odnogi.

Systemina- jedyna wyizolowana z roślin polipeptyd będący zbudowany z 18 aminokwasów.

Nadtlenek wodoru.

Tlenek azotu.

Systemiczne nabyta odporność (SAR):

- roślina nabywa odporność systematyczną w następstwie często słabej i lokalnej infekcji pierwotnej, powodowanej przez różnorodne mikroorganizmy patogeniczne. Objawiają się wzrostem odporności i

-Odporność indukowana może być w obrębie tego samego organu: w ramach nabytej odporności lokalnej (LAR) w ramach nabytej odporności systematycznej (SAR). Wzmagają ich działanie zarówno induktory biotyczne i abiotyczne.

Oddziaływanie na poziomie regulacji:

Oprócz genów specyficznych bądź nie specyficznych odporności względem danego patogenu obecne są w roślinie geny odpowiedzialne za uruchamianie reakcji obronnych, zapobiegających rozwojowi choroby. W interakcji obu typów genów dochodzi do uruchomienia.

Argumenty za SAR:

-systematyczna nabyta odporność – wykorzystuje naturalne mechanizmy obronne tkwiące w organizmie roślinnym dla tego jest bezpieczna dla człowieka i środowiska

-SAR jest niespecyficzna względna patogenów co oznacza, że jest skuteczna przeciwko szerokiemu spektrum patogenów.

-przypomina w swym charakterze odporność poziomą

-umożliwia uruchomienie reakcji obronnych przez skrajnie podatne odmiany roślin, cenne dla nas ze względu na posiadane cechy użytkowe.

Właściwie dobrane induktory SAR gwarantują:

-wysoki poziom odporności SAR i długi czasokres jej trwania

-brak toksycznych metabolitów w roślinie

-brak efektu obniżki plonu, raczej stymulacja wzrostu i rozwoju roślin

-łączenie skutecznych induktorów

-łatwość ich stosowania (rozpuszczalność w H₂0, nietoksyczność i niska cena).

Odpowiedzi rośliny na abiotyczne czynniki środowiska:

Jak bronią się rośliny:

-unikanie stresu

-tolerowanie stresu

-przeciwdziałanie

Przetrwanie niekorzystnych warunków możliwe jest tylko wtedy gdy organizm po odebraniu i rozpoznaniu bodźca ze środowiska za pośrednictwem receptorów i przetransportowania sygnału do wnętrza komórki, wykaże zdolność do szybkiego uruchomienia czynników obronnych.

Deficyt wody:

A)przeciwdziałanie odwodnieniu:

-sprawne pobieranie i przewodzenie wody

-ochrona przed utratą wody

B)tolerowanie odwodnienia

-akumulacja substancji ochronnych

-aktywacja enzymów antyoksydacyjnych oraz alternatywnych dróg metabolicznych

-zmiany składu i właściwości błony

-mechanizm naprawczy.

Adaptacje biochemiczne:

1.Fotosynteza typu C-4 - rozdzielenie anatomiczne

2.Fotosynteza u sukulentów CAM – rozdzielenie dobowe

Substancje ochronne w stresie odwodnienia:

Białka funkcjonalne: dehyd.ryny, osmotyna, ubikwityna, białka opiekuńcze – cha perony.

Białka enzymatyczne: które syntetyzują osmoprotektanty, prolina, betaina, glicyna

Białka o charakterze antyoksydacyjnym: SOD, CAT, POX.

Mechanizmy tolerancji na suszę:

-kwas abscysynowy ABA

-kwas salicylowy (SA) i kwas jasmonowy (JA)

-poliamina i proliny

Dostosowania do suszy:

A)Roślina wrażliwa na suszę:

-unikanie okresu suszy przez dostosowanie rozwojowo – morfologiczne.

-cały cykl rozwojowy kończą przed nadejściem suszy

-przeważają organy podziemne

B)Rośliny odporne na suszę:

I unikające odwodnienia przez:

-sprawne pobieranie wody

-wydajne przewodzenie wody

-ograniczenie transpiracji

-magazynowanie wody

II tolerujące desykację protoplastu:

-przejście w stan anabiozy

-akumulacja substancji ochronnych

-aktywne mechanizmy naprawcze

Stres niskiej temperatury (chłód i mróz):

A)rośliny wrażliwe na chłód (glony ciepłych oceanów, drzewa tropikalne)

Struktura płynno – krystaliczna struktura krystaliczna (żel) (wzrost przepuszczalności, zaburzenie fotosyntezy, zaburzenie oddychania, stres oksydacyjny) trwałe uszkodzenie

Polaryzacja błony depolaryzacja więdnięcie trwałe uszkodzenie

B)Mróz: odwodnione komórki zmiana konformacyjna białek zaburzenia procesów metabolicznych

Odwodnione komórki h2O pozakomórkowe krystalizacje wody uszkodzenie mechaniczne

Uszkodzenie mrozowe:

-ujemne temperatury powodują powstawanie kryształów lodu w przestworach międzykomórkowych (bardziej ujemny potencjał wody niż w cytoplazmie)

-wraz z tworzącymi się kryształami lodu następuje odciągniecie wody z wnętrza komórek

-powiększające się struktury lodu wywierające ucisk na komórki i całe struktury tkankowe, co może doprowadzić do silnych uszkodzeń mrozowych

-odwodnienie cytoplazmy, w tym białek strukturalnych i enzymatycznych prowadzi do nieodwracalnej deformacji przestrzennej białek oraz zmian aktywności enzymatycznych.

-w przypadku silnego morzu dochodzi do deficytu wody co przypomina efekt suszy.

Odporność chłód : wysoki udział kwasów tłuszczowych; stabilność białek; system antyoksydacyjny.

|

Mróz:

A)przystosowania rozwojowe:

-opadanie liści

-tworzenie bulw, cebul

-gromadzenie materiałów zapasowych

B)unikanie krystalizacji wody w komórce:

-gromadzenie substancji osmotycznych

-zdolność do trwałego przechłodzenia wody

-pozakomórkowa krystalizacja wody

C)tolerowanie odwodnienia komórek:

-gromadzenie krioprotektantów

-modyfikacje lipidów błonowych

D)modyfikacja krystalizacji wody pozakomórkowej :

-synteza białek AFP

Molekularne mechanizmy odporności na chłód i mróz:

-zmiana składu lipidów błon – łagodzenie przejścia fazowego błon z postaci płynno – krystalicznej w postać zestalonego żelu

-obecność substancji o charakterze krioprotektantów

-białka – w ścianie komórkowej AFP, niskocząsteczkowe dehydryny, termo stabilne białka szoku cieplnego HSP, białka opiekuńcze – cha perony oraz ubikwityna

-obecność niskocząsteczkowych antyoksydantów i enzymów anty-tlenujących

-akumulacja ABA

Etapy i mechanizmy sezonowej aklimatyzacji hartowaniu:

I etap: II etap: III etap:

-skracający się dzień -częste przymrozki - temperatury ujemne

spadek temperatury

----------------------------indukcja spoczynku --------------------------------------

Zmiana bilansu fitohormonów:

-Gromadzenie materiałów -przebudowa błon -odwodnienie komórek

Zapasowych -tolerowanie odwodnienia

-gromadzenie związków -zwiększenie stopnia

Osmotycznych nienasycenia lipidów

-wzrost tolerancji

na odwodnienie

Zanieczyszczenia antropogeniczne:

A)metale ciężkie:

Toksyczny poziom metali ciężkich:

-stres oksydacyjny + -blokownie grup funkcyjnych białek

*hamowanie fotosyntezy i oddychania

*uszkodzenie struktur komórkowych

-hamowanie wzrostu

-przyspieszone

Mechanizmy odporności roślin na metale ciężkie (Cd, Cr, Hg, Ni, Pb, Zn):

-redukcja pobierania

-unieruchomienie toksycznych jonów w ściance komórkowej

-utrudnianie pobierania przez plazmolemę

-chelatowanie metali we wnętrzu komórek przez białka (fitochelatyny) lub polipeptydy (glutation)

-przenoszenie i magazynowanie metali w wakuoli (deotksyfikacja)

-aktywne usuwanie jonów przez komórkę chuj chuj chuj chuj

Reakcja roślin w zależności od poziomu metali ciężkich w środowisku i roślinie:

A)Wiązanie metali (kwas glutaminowy, cysteina, glicyna) chuj chuj chuj synteza fitochelatyny wzrastające stężenie metalu w roślinie

B)Stres oksydacyjny aktywacja systemu antyoksydacyjnego wzrastające stężenie metalu w roślinie chuj

C)Hamowanie aktywności metabolicznej hamowanie wzrostu lignifikacja wzrastające stężenie metalu w roślinie.

Fitoremediacja – roślina działa jak pochłaniacz metali ciężkich lub substancji toksycznych.

Do oczyszczania środowiska np. kapusta sarepska, gorczyca sarepska.

Szkodliwe działanie SO2:

-hamuje fotosyntezę – SO2 wchodzi w miejsce CO2

-zamykanie aparatów szparkowy i generowanie reaktywnych form tlenu

Odporność rośliny na SO2:

-redukcja pobierania SO2

-zamykanie szparek u roślin

-zmniejszenie zakwaszenia

-duża pojemność buforu komórek

-detoksyfikacja

-wydzielanie H2S

-duża stabilność enzymów

-syndrom C4

-synteza cysteiny i metioniny

Zasolenie:

Szkodliwe jego skutki:

-duże stężenie soli w glebie jest przyczyną zmniejszenia dostępności wody dla rośliny

-jony soli zmieniają stan fizyczny wody co wpływa na odmienne jej oddziaływanie z białkami enzymatycznej oraz błonami komórki

-nadmiar jednego rodzaju soli powoduje ograniczenie pobierania innych pożądanych jonów co prowadzi do zachwiania gospodarki jonowej w komórce

-powyższe zmiany prowadzące do zamierania tkanek, zahamowanie podziałów mitotycznych i finalnie do zrzucania liści i innych organów.

Odporność na zasolenie:

*unikanie stresu (regulacja stężenia):

-bariery na drogach transportu w korzeniu i pędu wykluczanie

-wydalanie przez powierzchnię pędu i korzenia eliminacja

-sukulencja, redystrybucja rozcieńczenie

-sekwestracja w wakuoli kompartymentacja

*tolerowanie stresu:

-specyficznych oddziaływań jonów na cytoplazmę

-zakłócenia stosunków jonowych

-osmotyczne oddziaływanie soli na cytoplazmę.

Allelopatia – jedna roślina działa na drugą powodując jej przyspieszony lub spowolniony wzrost.

Zmiany wywołane przez allelozwiązki na różnych poziomach organizacji rośliny:

-zmiany potencjału elektrochemicznego

-modyfikacje kanałów jonowych i aktywności ATP-az

-peroksydacja lipidów

-obniżanie potencjału wody

-zaburzenia transportu elektronów w chloroplastach i mitochondriach

-hamowanie fosforylacji

-hamowanie mitozy i elongacji komórek

-zmiany aktywności enzymów

-generowanie reaktywnych form tlenu

-hamowanie wzrostu

-obniżenie intensywności transpiracji

-hamowanie fotosyntezy i oddychania

-ograniczenie pobierania i transportu wody oraz składników mineralnych

-deformacja morfologiczno – anatomiczne w strefach wzrostu.

Allelopatia:

-mechanizm zjawisk:

*pozostałości roślin w glebie