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36.5: 가뭄과 홍수에 대한 대응

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Responses to Drought and Flooding

36.5: Responses to Drought and Flooding

36.5: 가뭄과 홍수에 대한 대응

Water plays a significant role in the life cycle of plants. However, insufficient or excess of water can be detrimental and pose a serious threat to plants.

Under normal conditions, water taken up by the plant evaporates from leaves and other parts in a process called transpiration. In times of drought stress, water that evaporates by transpiration far exceeds the water absorbed from the soil, causing plants to wilt. The general plant response to drought stress is the synthesis of hormone abscisic acid that keeps stomata closed and reduces transpiration. Additionally, plants may respond to extreme water insufficiency by shedding leaves. This method, however, reduces photosynthesis and consequently hampers plant growth.

Mitigation of drought stress in plants by microbes

Drought stress limits the growth and productivity of plants in arid and semi-arid regions. However, certain microbes present in the vicinity of plants may release physical and chemical signals that induce changes related to plant defense under drought conditions. For example, the soil bacterium Paenibacillus polymyx is reported to induce drought tolerance in Arabidopsis. The most significant effect of this bacteria was observed in the growth of legumes under water stress. Leguminous plants depend on soil rhizobium for nitrogen fixation - but rhizobia are extremely sensitive to drought stress, resulting in very low nitrogen fixation. However, soil mixed with P. polymyx resulted in increased nitrogen fixation by rhizobium and increased growth of the bean plant.

Excess water is equally as disastrous to plants as a lack of water. Too much water can suffocate plants by reducing air spaces in the soil, thereby restricting oxygen needed for cellular respiration. Certain woody plant species respond to flood conditions by developing hypertrophic growth that appears as swelling of tissues at the stem base. This hypertrophic growth may aid in the downward diffusion of oxygen as well as potential venting of toxic compounds (carbon dioxide, methane, and ethanol) formed from anaerobic metabolism. Other adaptive responses to flood stress include the formation of adventitious roots, increases in root porosity via specialized cells called aerenchyma cells, and a suberized exodermis to prevent loss of oxygen.

물은 식물의 수명 주기에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 물이 부족하거나 과잉으로 인해 해가 될 수 있으며 식물에 심각한 위협이 될 수 있습니다.

정상적인 조건에서, 식물에 의해 채택 된 물은 일어난다는 과정에서 잎과 다른 부분에서 증발. 가뭄 스트레스의 시대에, 발생에 의해 증발하는 물은 토양에서 흡수된 물을 훨씬 초과하여 식물이 시들게 합니다. 가뭄 스트레스에 대한 일반적인 식물 반응은 스토마타를 폐쇄하고 발생을 줄이는 호르몬 abscisic 산의 합성입니다. 또한 식물은 잎을 흘리면 극심한 물 부족성에 대응할 수 있습니다. 그러나 이 방법은 광합성을 줄이고 결과적으로 식물 성장을 저해합니다.

미생물에 의한 식물의 가뭄 스트레스 완화

가뭄 스트레스는 건조하고 반 건조 한 지역에서 식물의 성장과 생산성을 제한합니다. 그러나, 식물 부근에 존재하는 특정 미생물은 가뭄 조건 하에서 식물 방어와 관련된 변화를 유도하는 물리적 및 화학 신호를 방출할 수 있다. 예를 들어, 토양 박테리아 파니바실러스 폴리미크스는 애기독증에서 가뭄 내성을 유도하는 것으로 보고된다. 이 박테리아의 가장 중요 한 효과 물 스트레스에서 콩류의 성장에 관찰 되었다. 콩과 식물은 질소 고정을 위한 토양 rhizobium에 의존합니다 - 그러나 뿌리 부비아는 매우 낮은 질소 고정의 결과로 가뭄 긴장에 극단적으로 민감합니다. 그러나 P. 폴리멕스와 혼합된 토양은 리조비움에 의한 질소 고정이 증가하고 콩 식물의 성장이 증가하였다.

과도한 물은 물의 부족으로 식물에 재앙이 됩니다. 너무 많은 물이 토양의 공기 공간을 줄임으로써 식물을 질식시켜 세포 호흡에 필요한 산소를 제한할 수 있습니다. 특정 우디 식물 종줄기 기지에서 조직의 붓기로 나타나는 비대 성장을 개발 하 여 홍수 조건에 응답. 이 비대 성장은 혐기성 물질 대사에서 형성된 독성 화합물 (이산화탄소, 메탄 및 에탄올)의 잠재적 인 환기뿐만 아니라 산소의 하향 확산에 도움이 될 수 있습니다. 홍수 스트레스에 대한 다른 적응 반응으로는 생생뿌리의 형성, 아렌키마 세포라고 불리는 특수 세포를 통한 뿌리 다공성 증가, 산소 손실을 방지하기 위한 구불구된 외수더미스 등이 있습니다.

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