БІОФІЗИКА РОСЛИН - Ю. І. Посудін - 2004

IІ. ПРОЦЕСИ ПЕРЕНОСУ В СИСТЕМІ РОСЛИНА-ҐРУНТ-ПОВІТРЯ

12. ВПЛИВ ЗОВНІШНІХ ФАКТОРІВ НА РОСЛИНИ

12.4. ВПЛИВ ВОДНИХ СТРЕСІВ НА РОСЛИНИ

Повені. Близько 6 % наземних екосистем затоплюються водою, через що утворюються заболочені зони. Найбільш шкідливою для рослин ситуацією, пов'язаною з затопленням ґрунту, є низький парціальний тиск кисню в седиментах. Коріння в умовах недостатку кисню (гіпоксії) або його відсутності приречене на перехід від аеробного Дихання до анаеробного. Внаслідок цього спостерігається зменшення рівня синтезу аеробних білків та утворення близько 20 анаеробних білків. Ці білки характеризуються підвищеною гліколітичною та ферментативною активністю, яка призводить до окислення цитоплазми та утворення токсичних продуктів - таких, наприклад, як етанол. Відбуваються анатомічні перебудови в рослині, зокрема збільшення пористості рослинних органів, завдяки чому коріння забезпечується киснем з атмосфери. В умовах затоплення кілька сантиметрів поверхневого шару ґрунту знаходяться в аеробних умовах, через що коренева система рослини починає розвиватися саме в цьому поверхневому шарі. Надзвичайно висока пористість додаткового коріння дозволяє йому проникати в седименти, здійснюючи аеробне дихання. Незважаючи на те, що рослини мають метаболічну, анатомічну та морфологічну адаптацію до умов затоплення, не всі вони можуть протистояти повеням. Оскільки в зонах затоплення знаходяться найчастіше сільськогосподарські угіддя, урожай яких страждає від надлишку води, проблема вивчення молекулярних механізмів адаптації рослин до анаеробних умов являє собою актуальну задачу.

Посухи. Комбінація недостатнього постачання води в результаті низького рівня опадів або слабкого накопичення води у ґрунті та збільшення швидкості втрат води через випаровування викликає водний стрес, який призводить до порушення процесів життєдіяльності рослинного організму та зменшення продуктивності. Серед короткочасних реакцій рослини на водний дефіцит слід відмітити зменшення провідності продихів та фотосинтетичної активності, зміну провідності мембран та іонного транспорту. До довготривалих реакцій можна віднести збільшення швидкості синтезу специфічних нуклеїнових кислот та білків, підвищення накопичення проліну та бетаїну, зменшення фотосинтетичної ферментативної активності, інгібування загального росту рослини, зменшення росту та поділу клітин, пригнічування пророщування насіння, зменшення росту коріння, прискорення цвітіння в однорічних та інгібування - у багаторічних рослин, ініціацію опадання квітів, зменшення життєздатності пилку [Jones, 2000].

Рослини, що розвиваються в умовах достатнього водопостачання, називаються гідрофітами; мешканці посушливих районів називаються ксерофітами; проміжне положення займають мезофіти. Серед основних механізмів Пристосування рослин до умов водного дефіциту можна виділити скорочення ростового або репродуктивного циклу, збереження води за рахунок зменшення площі листя, закриття продихів, підвищення кутикулярного опору, обмеження поглинання сонячного випромінювання, екстенсивний розвиток кореневої системи.