Mechanizmy odporności na niską temperaturę:
Wyróżniane są cztery mechanizmy pozwalające roślinom przetrwać okres mrozów.
Pierwszy z nich polega wykształcaniu izolacji termicznej lub korzystaniu z izolacji zapewnianych przez środowisko. Wierzchołki wzrostu pędu wielu roślin okryte są gęstymi liśćmi. Geofity, a dokładnie ich podziemne części chronione są przed mrozem przez ściółkę i ewentualnie warstwę martwych liści. Opadłe liście zapewniają także izolację podziemnym częściom innych roślin. Rośliny górskie w strefie tropikalnej mogą chronić się przed nocnymi mrozami tworząc rozetę liści zamykającą się nocą[2].
Drugi mechanizm istniejący u roślin polega na obniżaniu temperatury krystalizacji i przez zapobieganiu zamarzaniu wody w komórce. Przechłodzenie wody jest możliwe dzięki syntezie i gromadzeniu substancji osmotycznie czynnych w wakuoli. Im wiesze stężenie substancji osmotycznie czynnych tym niższa jest temperatura zamarzania. U roślin drzewiastych rosnących w zimnym klimacie temperatura zamarzania wody w komórce może być obniżona do –50 °C[1].
Trzeci sposób polega przemieszczaniu wody do przestrzeni międzytkankowych i zamarzaniu w tych miejscach. Odwodnione tkanki zwiększają stężenie soku komórkowego i obniżają temperaturę zamarzania. Woda może zamarzać w przestrzeni pod okrywą nasienną lub między łuskami pąka[2].
Czwartym mechanizmem pozwalającym przetrwać okres mrozu jest zdolność do krystalizacji wody w przestrzeniach międzykomórkowych[1]. W ścianie komórkowej mogą występować białka AFP (ang. anti-freez protein), opóźniające krystalizację i wpływające na kształt powstających kryształów lodu
Mechanizmy odpornościowe na wysoką temperaturę – transpiracja
Mechanizm odporności roślin na suszę :
Polega na wykształceniu przystosowań w budowie zapewniających sprawne pobieranie wody nawet z dużych głębokości, magazynowaniu wody w organizmie w tkance wodnej, ograniczenie transpiracji.
Pobieranie wody z głębszych warstw gleby umożliwia palowy system korzeniowy[1]
. Ograniczenie strat wody możliwe jest wykształceniu liści w formie szpilek, grubej warstwie kutykuli lub gęstemu kutnerowi[3].
Wzrost organów nadziemnych, głównie powierzchni liści w warunkach suszy zostaje zahamowany.
Rozrasta się system korzeniowy[4]. Znaczny deficyt wody prowadzi do przedwczesnego zrzucania liści co dodatkowo ogranicza straty w wyniku transpiracji[1].
Zwiększona synteza substancji lipidowych, wchodzących w skład kutykuli chroni organy nadziemne przed parowaniem.
Ważną rolę w indukcji mechanizmów obronnych w czasie suszy pełni kwas abscysynowy[4]. Przedłużająca się susza prowadzi do więdnięcia rośliny lub organów, które po pewnym czasie jest procesem nieodwracalnym (więdnięcie trwałe)[3].
Szczególnym sposobem unikania suszy jest bardzo krótki cykl rozwojowy, umożliwiający efemerydom wydanie owoców i nasion, w krótkim okresie sprzyjających warunków środowiska;
Mechanizmy odporności roślin na związki toksyczne:
Pierwszą grupą mechanizmów obrony przed SO2 jest wytwarzanie barier zapobiegających dyfuzji tego gazy do wnętrza tkanek komórek. W komórkach które jako pierwsze wchodzą w kontakt z dwutlenkiem siarki dochodzi do zwiększenia pojemności buforowej i związania możliwie dużej jego ilości[3].
Kolejna grupa mechanizmów obronnych zapewnia tolerancję na podwyższone stężenieSO2−4. Dochodzi do zwiększonej syntezy aminokwasów zawierających siarkę - cysteiny i metioniny. Siarczany są gromadzone w wakuoli, a w chloroplastach ulegają redukcji, co umożliwia wydzielenie siarki w postaci H2S. Prawdopodobnie ten mechanizm obronny jest reliktem z okresów w historii Ziemi, gdy aktywność wulkaniczna była przyczyną znacznego udziału SO2 w powietrzu[1].
Obrona przed toksycznym działaniem metali ciężkich polega na ograniczeniu ich wnikania do korzeni, a jeżeli pierwszy mechanizm okaże się niewystarczający, ograniczeniu ich rozprzestrzeniania w roślinie[4]. Pierwsza grupa mechanizmów obronnych realizowana jest przez wydzielanie eksudatów korzeniowy zawierających kwasy organiczne, monosacharydy, aminokwasy, kwas poligalakturonowy, i śluzy. Pomocne w ograniczaniu wnikania metali ciężkich są także strzępki grzybów mikoryzowych[1]. Wewnątrz organizmu rośliny metale ciężkie są unieruchamiane w pierwszej kolejności w ścianach komórkowych[4]. Ulegają tam związaniu z składnikami ściany, głownie poprzez reakcję z kwasem poligalakturonowym a także związki fenolowe. Ściana komórkowajednocześnie staje się mniej przepuszczalna dla roztworów wodnych. Kolejną barierą jest plazmolema, która kontroluje przepływ jonów dzięki obecności kanałów jonowych. Jony metali ciężkich, które dostały się do cytoplazmy są w niej kompartmentowane w wakuoli[1]. W usuwaniu szkodliwych jonów z cytoplazmy uczestniczą peptydy nazywane fitochelatynami[4]. Kompleksy polipeptyd-metal są transportowane do wakuoli i w niej gromadzone[1]. Kompartmentacja w wakuoli zachodzi przede wszystkim w tkankach korzeni, części nadziemne mogą być w ten sposób całkowicie wolne od toksycznego wpływu jonów metali lub narażone na niego w mniejszym stopniu[3]. Chociaż mechanizm ten pozwala uchronić metabolizm komórki roślinnej przed toksycznym działaniem jonów metali ciężkich, to skutkiem ubocznym jego działania może być wielokrotnie wyższe stężenie metali ciężkich w roślinie niż środowisku glebowym. Rośliny takie nie mogą być wykorzystane jako pokarm dla ludzi lub zwierząt. Zdolność akumulacji znalazła jednak zastosowanie w technikach oczyszczania gleb. Wielokrotny siew i zbiór roślin kumulujących metale ciężkie pozwala oczyścić skażone gleby. Proces taki nazywany jest fitoremediacją[1].