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36.6: Reaktionen auf Hitze- und Kältestress
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Reaktionen auf Hitze- und Kältestress
 
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PROTOKOLLE
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36.6: Reaktionen auf Hitze- und Kältestress

Jeder Organismus hat einen optimalen Temperaturbereich, in dem gesundes Wachstum und physiologische Funktion auftreten können. An den Enden dieses Bereichs wird es eine minimale und maximale Temperatur geben, die biologische Prozesse unterbricht.

Wenn die Umweltdynamik für eine bestimmte Art aus der optimalen Grenze fällt, kommt es zu Stoffwechsel- und Funktionsänderungen – und das ist stressfrei. Pflanzen reagieren auf Stress, indem sie Veränderungen in der Genexpression einleiten - was zu Anpassungen des Pflanzenstoffwechsels und der Entwicklung führt, um einen Zustand der Homöostase zu erreichen.

Pflanzen halten Membranfluidität bei Temperaturschwankungen aufrecht

Zellmembranen in Pflanzen sind in der Regel eine der ersten Strukturen, die von einer Änderung der Umgebungstemperatur betroffen sind. Diese Membranen bestehen in erster Linie aus Phospholipiden, Cholesterin und Proteinen, wobei der Lipidanteil lange Ketten ungesättigter oder gesättigter Fettsäuren umfasst. Eine der primären Strategien, die Pflanzen unter Temperaturänderung annehmen können, ist, die Lipidkomponente ihrer Membranen zu verändern. In der Regel werden Pflanzen den Grad der Unsättigung von Membranlipiden unter hoher Temperatur verringern und sie unter niedriger Temperatur erhöhen, wobei die Fließfähigkeit der Membran erhalten bleibt.

Hitzeschock-Proteine

Die Exposition von Pflanzengewebe oder Zellen gegenüber plötzlichem Hochtemperaturstress führt zu einer vorübergehenden Expression von Hitzeschockproteinen (HSPs). Sie erfüllen wesentliche physiologische Funktionen als molekulare Chaperone, verhindern die Aggregation denaturierter Proteine oder fördern die Renaturierung aggregierter Proteinmoleküle.

Stomatorische Leitfähigkeit

Temperaturerhöhungen über dem typischen durchschnittlichen Bereich wirken sich auf die photosynthetische Aktivität und die stomatosale Physiologie von Pflanzen aus. Wenn die Temperatur steigt, werden die Pflanzen ihre Stomata schließen, um die stomatosale Leitfähigkeit und den Wasserverlust durch Transpiration zu reduzieren.

Solute Akkumulation in Pflanzenzellen

Extrem niedrige Temperaturen können die Wasseraufnahme durch Pflanzen aufgrund des geringen Wasserpotenzials reduzieren, was zu Austrocknung führt. Viele Pflanzen regulieren ihr osmotisches Potenzial und halten den Wassergehalt durch die Ansammlung von Gelösten wie Zucker – Saccharose, Glukose und Fruktose in ihren Zellen. Diese Ansammlung von Gelösten kann auch das Einfrieren von Wasser im Gewebe verzögern, indem der Gefrierpunkt verringert wird.


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