Пристосування рослин до перенесення низьких температур

Морозостійкі рослини здатні запобігати чи зменшувати дію низьких негативних температур. Такі рослини мають пристосування, що зменшують зневоднення клітини.

1. Для запобігання утворення внутрішньоклітинного льоду при заморозках першочергове значення має можливість швидкого транспорту вільної води з клітин до місць позаклітинного утворення льоду, тобто підтримка високої проникності мембран у цих умовах. Така можливість забезпечується особливостями ліпідного складу мембран стійких рослин. Загальна реакція рослин на низькі температури – збільшення в складі мембран кількості ненасичених жирних кислот. Це обумовлює зниження температури фазового переходу ліпідів з рідко-кристалічного стану в гель до величини, що лежить нижче рівня замерзання.

2. Перенесенню морозів сприяє також посилення процесів синтезу речовин, що захищають тканини (кріопротекторів). До них відносяться насамперед полімери, здатні зв'язувати значні кількості води, – гідрофільні білки, моно- і олігосахариди. Вода, що зв'язується у вигляді гідратних оболонок цими молекулами, не замерзає і не транспортується, залишаючись у клітині. В такий спосіб клітини захищаються від внутрішньоклітинного льоду і надмірного зневоднення. В морозостійких рослин при дії низьких температур посилюється гідроліз крохмалю а у цитоплазмі накопичуються цукри, у більшості рослин зростає синтез водорозчинних білків. Чим вищий їхній вміст, тим більша можливість клітини вижити в умовах низьких температур. Інший тип полімерів-кріопротекторів – молекули геміцеллюлоз (ксилани, арабіноксилани), які виділяються в клітинну стінку Вони обгортають кристали льоду і гальмують їхній ріст. У підсумку утворюються дрібніші кристали, що менше ушкоджують клітину.

3. У морозостійких рослин у період підготовки до зими накопичуються запасні речовини, що можуть використовуватися потім при поновленні росту. Істотна також їх стійкість до хвороб, небезпека виникнення яких зростає при ушкодженні тканин морозом.

Холодостійкість рослин можна підвищити за допомогою загартування.

В нашій країні теорія загартування до низьких температур розроблена І.І. Тумановим. Відповідно до цієї теорії рослини для придбання властивості морозостійкості повинні пройти три етапи підготовки: перехід у стан спокою, потім першу і другу фази загартування. Перехід у стан спокою супроводжується зсувом балансу фітогормонів убік зменшення вмісту ауксину і гіберелінів і збільшення вмісту абсцизової кислоти. Обробка рослин у цей період інгібіторами росту (хлорхолінхлоридом чи трийодбензойною кислотою) підвищує стійкість рослин до низьких температур. Протягом першої фази загартування (озимі злаки проходять першу фазу на світлі при 0,5-2 °С за 6-9 днів, деревні – за 30 днів) при знижених позитивних температурах (до 0°С) зупиняється ріст (якщо рослини не знаходяться в стані спокою), у клітинах накопичуються сполуки, що виконують захисну функцію (цукри, розчинні білки й ін.), у мембранах зростає вміст ненасичених жирних кислот, знижується рівень замерзання цитоплазми, відзначається деяке зменшення внутрішньоклітинної води, що гальмує утворення внутрішньоклітинного льоду. У період проходження другої фази загартування (поступове зниження температури до -10, -20°С і нижче зі швидкістю 2-3°С за добу) у міжклітинниках утворюється лід і починають функціонувати механізми захисту від зневоднення, підготовлені протягом першої фази.

На морозостійкість, як і на холодостійкість рослин, позитивний вплив мають мікроелементи. Так, цинк підвищує вміст зв’язаної води і посилює нагромадження цукрів, а молібден сприяє збільшенню вмісту загального і білкового азоту. Подібний ефект здійснюють кобальт, мідь, ванадій і ін.

Дата добавления: 2014-01-07