열과 냉기 스트레스에 대한 반응

모든 유기체는 건강한 성장과 생리적 기능을 할 수 있는 최적의 온도 범위를 가지고 있습니다. 이 범위의 끝에는 생물학적 과정을 방해하는 최저 온도와 최고 온도가 존재합니다.

환경 역학이 주어진 종이 가진 최적의 범위를 벗어날 때, 물질대사와 기능에 변화가 이는데, 이를 스트레스라 정의합니다. 식물은 유전자 발현에 변화를 일으켜 스트레스에 반응합니다. 식물의 스트레트 반응은 식물 물질대사와 항상성(homeostasis)을 얻기 위한 발육 조정으로 이어집니다.

식물은 온도 변동 시 막 유동성을 유지합니다

식물의 세포막은 보통 주위 온도 변화에 의해 영향을 받는 첫 번째 구조 중 하나입니다. 식물의 세포막은 주로 인산, 콜레스테롤, 그리고 단백질로 구성되고, 지질 부분은 불포화 지방산 또는 포화 지방산의 긴 사슬로 구성됩니다. 온도 변화 하에서 식물들이 선택할 수 있는 주요 전략 중 하나는 세포막의 지질 성분을 바꾸는 것입니다. 식물은 고온에서 막 지질의 불포화 정도를 감소시키고 저온에선 증가 시켜 막의 유동성을 유지합니다.

열충격단백질(heat shock protein)

식물 조직이나 세포가 갑작스러운 고온 스트레스에 노출되면 열충격단백질(heat shock protein, 줄여서 HSP)이 일시적으로 발현됩니다. 열충격단백질은 샤페론(chaperone)으로서 필수 생리 기능을 수행하거나, 변성된 단백질의 응집을 방지하거나, 응집된 단백질 분자의 원형회복을 촉진합니다.

기공 전도도

일온도가 일반적인 평균 범위 이상으로 증가하면 식물의 광합성 활동과 기공 생리에 영향을 미칩니다. 온도가 상승함에 따라, 식물은 기공을 닫아 기공 전도 및 증산으로 인한 수분 손실을 줄일 수 있습니다.

식물 세포 내 용질 축적

극도로 낮은 온도는 낮은 수분퍼텐셜(water potential; 수분포텐셜)로 인해 수분 흡수를 감소 시켜 탈수를 유발할 수 있습니다. 여러 식물은 그들의 삼투퍼텐셜(osmotic potential)을 조절하고 당과 같은 용질(수크로스, 포도당, 과당)의 세포 내 축적을 통해 수분 함량을 유지합니다. 이러한 용질의 축적 또한 동결점을 낮춰 조직의 물 동결을 지연시킬 수 있습니다.