Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

36.5: Reacties op droogte en overstromingen
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Responses to Drought and Flooding
 
TRANSCRIPT

36.5: Responses to Drought and Flooding

36.5: Reacties op droogte en overstromingen

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.

Water speelt een belangrijke rol in de levenscyclus van planten. Onvoldoende of teveel water kan echter schadelijk zijn en een ernstige bedreiging vormen voor planten.

Onder normale omstandigheden verdampt het door de plant opgenomen water uit bladeren en andere delen in een proces dat transpiratie wordt genoemd. In tijden van droogtestress is het water dat door transpiratie verdampt veel groter dan het water dat uit de bodem wordt opgenomen, waardoor planten verwelken. De algemene reactie van planten op droogtestress is de synthese van hormoon abscisinezuur dat huidmondjes gesloten houdt en transpiratie vermindert. Bovendien kunnen planten reageren op extreme watergebrek door bladeren af te werpen. Deze methode vermindert echter de fotosynthese en belemmert bijgevolg de groei van planten.

Beperking van droogtestress bij planten door microben

Droogtestress beperkt de groei en productiviteit van planten in droge en semi-aride gebieden. Bepaalde microben die in de buurt van planten aanwezig zijn, kunnen echter fysieke enchemische signalen die veranderingen teweegbrengen die verband houden met de afweer van planten onder droogte. De bodembacterie Paenibacillus polymyx zou bijvoorbeeld droogtetolerantie induceren bij Arabidopsis. Het belangrijkste effect van deze bacterie werd waargenomen bij de groei van peulvruchten onder waterstress. Peulvruchten zijn afhankelijk van rhizobium in de grond voor stikstoffixatie, maar rhizobia zijn extreem gevoelig voor droogtestress, wat resulteert in een zeer lage stikstoffixatie. Grond vermengd met P. polymyx resulteerde echter in verhoogde stikstoffixatie door rhizobium en verhoogde groei van de bonenplant.

Overtollig water is even rampzalig voor planten als een gebrek aan water. Te veel water kan planten verstikken door luchtruimten in de bodem te verkleinen, waardoor de zuurstof die nodig is voor cellulaire ademhaling wordt beperkt. Bepaalde houtachtige plantensoorten reageren op overstromingen door hypertrofische groei te ontwikkelen die verschijnt als zwelling van weefsels aan de stengelbasis. Deze hypertrofische groei kan helpende neerwaartse diffusie van zuurstof en de mogelijke ventilatie van giftige verbindingen (kooldioxide, methaan en ethanol) gevormd door anaëroob metabolisme. Andere adaptieve reacties op overstromingsstress omvatten de vorming van onvoorziene wortels, toename van de wortelporositeit via gespecialiseerde cellen, aerenchymcellen genaamd, en een suberized exodermis om zuurstofverlies te voorkomen.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter