36.5: Реакция на засуху и наводнение

Вода играет важную роль в жизненном цикле растений. Однако недостаток или избыток воды может быть вредным и представлять серьезную угрозу для растений.

В нормальных условиях вода, поглощаемая растением, испаряется с листьев и других частей в процессе, называемом транспирацией. Во время стресса засухи количество воды, испаряемой за счет транспирации, намного превышает количество воды, поглощаемой почвой, что приводит к увяданию растений. Общая реакция растений на стресс, вызванный засухой, - это синтез гормона абсцизовой кислоты, которая удерживает устьица закрытыми и снижает транспирацию. Кроме того, растения могут реагировать на крайнюю нехватку воды опаданием листьев. Однако этот метод снижает фотосинтез и, следовательно, препятствует росту растений.

Микробы смягчают стресс растений от засухи

Стресс из-за засухи ограничивает рост и продуктивность растений в засушливых и полузасушливых регионах. Однако некоторые микробы, присутствующие поблизости от растений, могут испускать физические и химические сигналы, которые вызывают изменения, связанные с защитой растений в условиях засухи. Например, почвенная бактерия Paenibacillus polymyx , как сообщается, вызывает у Arabidopsis засухоустойчивость. Наиболее значительный эффект этой бактерии наблюдался при росте бобовых культур в условиях водного стресса. Бобовые растения зависят от почвенных ризобий для фиксации азота, но ризобии чрезвычайно чувствительны к стрессу засухи, что приводит к очень низкой фиксации азота. Однако почва, смешанная с P. polymyx привел к усилению азотфиксации ризобиями и ускорению роста бобовых растений.

Избыток воды так же губителен для растений, как и недостаток воды. Слишком много воды может задушить растения из-за сокращения воздушных пространств в почве, тем самым ограничивая кислород, необходимый для клеточного дыхания. Некоторые виды древесных растений реагируют на паводки развитием гипертрофического роста, который проявляется в виде набухания тканей у основания стебля. Этот гипертрофический рост может способствовать нисходящей диффузии кислорода, а также потенциальному выбросу токсичных соединений (углекислого газа, метана и этанола), образующихся в результате анаэробного метаболизма. Другие адаптивные реакции на стресс от наводнения включают образование придаточных корней, увеличение пористости корней за счет специализированных клеток, называемых клетками аэренхимы, и замкнутого экзодермы для предотвращения потери кислорода.

Недостаточно или слишком много воды может представлять серьёзную угрозу для растений. В нормальных условиях, большинство воды, которую всосало растение, испаряется из листьев и других частей растения, в процессе, называемом испарением. Засуха заставляет растения скрючиться, поскольку потеря воды через испарение превышает уровень воды, которая впитывается из почвы.

Растения реагирует на засуху, синтезируя абсцизовую кислоту и выпуская ее в листья;этот гормон сохраняет стомату закрытой, предотвращая потери воды в результате испарения. Когда воды мало, увядшие листья трав складываются в конструкции, подобные трубчатой;это снижает потери воды путём уменьшения поверхности листа, которая подвергается воздействию сухого воздуха. Другие растения реагируют на засуху, сбросив свои листья для экономии воды.

Однако, водосберегающие стратегии листьев также уменьшают фотосинтез. Некоторые растения отвечают на высвобождаются химические сигналы соседним, растениям, пострадавшим от засухи, подготавливая себя для более надёжной реакции на неизбежную засуху. Напротив, слишком много воды может задушить растение за счёт уменьшения количества воздуха в почве и тем самым ограничивая их необходимый кислород для клеточного дыхания.

Некоторые растения разработали структурные изменения которые позволяют им жить в очень влажных местах обитания. Например, многие виды мангровых лесов специализируются на воздушных корнях, пневмофорах, которые позволяют растениям получать кислород. В водной почве, растения у которых нет таких адаптаций лишаются кислорода, что ведёт к смерти некоторых клеток в.

коре корня;в результате этого процесса образуются воздушные трубки, которые подают кислород к погруженным в воду корням. Глубоководный рис это уникальный сорт риса который увеличивает высоту в течение затопления, сохраняя свои листья над восходящими паводками. При погружении в воду рисовое растение накапливает растительный гормон этилен, ведущий к увеличению производства гормонов, называемых гиббереллины.

Гиббереллины стимулируют вертикальный рост растения. Аграрии должны развивать такие стрессоустойчивые культуры чтобы идти в ногу со спросом на фоне изменений климата и непредсказуемых погодных условий.