Фізіологія рослин - конспект лекцій - О. М. Тарнопільська 2019

8. Пристосування і стійкість рослин до несприятливих факторів середовища
8.4 Пристосування рослин до витримування низьких температур

Морозостійкі рослини здатні запобігати чи нейтралізувати дію низьких негативних температур. Ці рослини застосовують способи пристосування, що зменшують зневоднення клітини.

1. Для запобігання утворенню внутрішньоклітинного льоду під час заморозків першочергове значення має можливість швидкого транспортування вільної води з клітин до місць позаклітинного утворення льоду, тобто підтримання високої проникності мембран за цих умов. Така можливість забезпечується особливостями ліпідного складу мембран стійких рослин. Загальна реакція рослин на низькі температури - збільшення в складі мембран кількості ненасичених жирних кислот. Це обумовлює зниження температури фазового переходу ліпідів з рідкокристалічного стану в гель до величини, що розміщується нижче рівня замерзання.

2. Перенесенню морозів сприяє також посилення процесів синтезу речовин, що захищають Тканини (кріопротекторів). До них належать насамперед полімери, здатні зв’язувати значні об’єми води, - гідрофільні білки, моно- й олігосахариди. Вода, що зв’язується у вигляді гідратних оболонок цими молекулами, не замерзає і не транспортується, залишаючись у клітині. У такий спосіб клітини захищаються від утворення внутрішньоклітинного льоду й надмірного зневоднення. У морозостійких рослин під дією низьких температур посилюється гідроліз крохмалю, а в цитоплазмі накопичуються цукри; у багатьох рослин збільшується синтез водорозчинних білків. Що вищий їхній вміст, то більше Клітина має можливостей для виживання в умовах низьких температур. Інший тип полімерів-кріопротекторів - молекули геміцелюлоз (ксилани, арабіноксилани), які виділяються в клітинну стінку. Вони обгортають кристали льоду й гальмують їхній ріст. Як наслідок, утворюються дрібніші кристали, що менше пошкоджують клітину.

3. У морозостійких рослин у період підготовки до зими накопичуються запасні речовини, що можуть використовуватися пізніше під час поновлення росту. Істотною є також їхня Стійкість до хвороб, небезпека виникнення яких зростає в разі пошкодження тканин морозом.

Холодостійкість рослин можна збільшити за допомогою загартування.

Теорію загартування щодо низьких температур розробив І. І. Туманов. Відповідно до цієї теорії, рослини для набуття морозостійкості повинні пройти три етапи підготовки: перехід у стан спокою, першу й другу фази загартування. Перехід у стан спокою супроводжується зміщенням балансу фітогормонів у бік зменшення вмісту ауксину й гіберелінів і збільшення вмісту абсцизової кислоти. Обробка рослин у цей період інгібіторами росту (хлорхолінхлоридом чи трийодбензойною кислотою) підвищує Стійкість рослин до низьких температур. Протягом першої фази загартування (озимі злаки проходять першу фазу на світлі при 0,5-2 °С за 6-9 днів, деревні - за 30 днів) при знижених позитивних температурах (до 0 °С) зупиняється ріст (якщо рослини не перебувають у стані спокою), у клітинах накопичуються сполуки, що виконують захисну функцію (цукри, розчинні білки тощо), у мембранах збільшується вміст ненасичених жирних кислот, знижується рівень замерзання цитоплазми, відзначається деяке зменшення внутрішньоклітинної води, що гальмує утворення внутрішньоклітинного льоду. У період проходження другої фази загартування (поступове зниження температури до -10, -20 °С і нижче зі швидкістю 2-3 °С за добу) у міжклітинниках утворюється лід і починають функціонувати механізми захисту від зневоднення, підготовлені протягом першої фази.

На морозостійкість, як і на холодостійкість рослин, позитивно впливають Мікроелементи. Наприклад, цинк підвищує вміст зв’язаної води й посилює нагромадження цукрів, а молібден сприяє збільшенню вмісту загального та білкового азоту. Подібний ефект мають кобальт, мідь, ванадій і інші.