VNĚJŠÍ VNĚJŠÍ FAKTORY A ROSTLINA

TEPLOTA  Patří k nejdůležitějším faktorum ovlivňující růst a vývoj  Každá rostlina má své teplotní rozmezí růstu Kardinální body [°C] Min. Optimum Max. Hořčice bílá (sinapis alba) Hrách setý (pisum sativum) 1 – Pšenice (triticum aestivum) 3 – 4, – 32 Jehličnany mírného pásu 4 – – – 40 Okurka (cucumis setivus) 15 – – – 50 Bacillus tuberculosae Bacillus thermophyllus

VYSOKÉ TEPLOTY Nadoptimální teplota, oproti suobtimální (nízké) může způsobit: 1. poškození struktur 2. narušení metabolismu 3. oslabování růstu a životnosti rostlin  Tolerance k teplotě podle rodové a druhové příslušnosti  Odolnost pletiv nepřímo závislá na obsahu vody Obecně – 40°C vznik toxinů 50°C koagulace proteinů

Tepelný šok Např. absorpcí množství sluneční energie  Přehřívání = hranice letální teploty Termický bod smrti Únik před přehříváním anatomicko-morfologická přizpůsobení: * hustota průduchů * organizace transpirace * termoizolační chloupky * vosk odrážející světlo * paraheliotropismus...

Tolerance k vysoké teplotě Vysoce specifická, vychází z přirozeného prostředí druhu Bílkoviny tepelného šoku (heat shosk proteins – HSP ) Doprovodné „pečovatelské“ bílkoviny (chaperony) Chrání před následky stresu z vyšší teploty Syntéza indukována vysokou teplotou Reakce rychlá (během několika hodin) přestavba buněčných membrán zvýšení podílu nasycených mastných kyselin Aklimatizace na vysokou teplotu

NÍZKÉ TEPLOTY Kategorie rostlin podle citlivosti na nižší teplotu: 1.Citlivé na chlad hynou už při teplotě vyšší než zamrzání vody (5°C,15°C) Př. řasy teplých oceánů, některé houby, většina zelených rostlin 2. Citlivé na zamrzání tolerují teplotu do počátku krystalizace vody v buňkách Př. řasy chladný vod, dřeviny tropického a suptrop. pásma, některé rostliny mírného klimatu 3. Tolerující zamrzání odolné intracelulárnímu zamrzání Př. Sladkovoní řasy, mechy, dvouletky a trvalé rostliny polárního ledu, plovoucí řasy, mechy

Účinky chladu Rychlost působení a hraniční meze závisí na teplotě a délce trvání jejího působení Vede k: narušení fotosyntézy, a funkce thylakoidů zastavení krouživého pohybu cytoplazmy Termický šok Náhlý prudký pokles teploty

Účinky mrazu Tvorba krystalů ledu v pletivech a)uvnitř buněk – intercelulární led * po silném prochlazení * téměř vždy neobnovitelné poškození b)v mezibuněčných prostorách – extracelulární led * při pomalých změnách teploty (2-3°C za hod) * při malém podchlazení (do -10°C) * závisí na obsahu osmotik snižujících bod tuhnutí * po zamrznutí apoplastu hrozí dehydratace protoplastu! Spolupůsobící faktory Zejména SUCHO: ztráta vody odpařováním z větví nezakrytých sněhem nemožnost dolnění (voda ve fázi ledu)

Odolnost proti mrazu Tolerance mrznutí mezibuněčné Avoidance mrznutí Escape - únik silná kůra dormance půda, sníh tvorba tepla Snést dehydrataci ochrana membrán Vyhnout se mrznutí vnirobuňěčnému permeabilita pro vodu (vytékání vody z) hodně krystal. jader vně buňky Oddálit tvorbu ledu podchlazení – krátce (do - 5 až - 10°C) xylém,dřeň (-41,-43) snížený bod mrznutí (dle roztoku-20,-5 0 C) snížení volné vody (semena) oddálit tvorbu ledu a dehydrataci akumulace látek osmóz. vliv řízení krystalizace řízení vlhkosti (lepší menší)

Mechanismy odpovědi na mráz 1.Předcházení zamrznutí termická izolace snižuje a opožďuje ztráty tepla 2.Unikání zamrzání snížení bodu tuhnutí přítomností osmoticky aktivních látek (cukry, aminokyseliny, polyalkoholů) Účinné jen při nízkých mrazech (-1 až -7°C) 3.Mezibuněčné mrznutí permeabilita membrán pro vodu – proniká do intercelár vnik krystalů  rostou (na úkor vody protoplastu) Rizika – poškození semipermeability membrán – dehydratace protoplastu

Mechanismy odpovědi na mráz 4.Tolerance zamrzání ochrana buněčných struktur zejména před dehydratací akumulace osmoticky aktivních látek ve vakuolách (jednoduché cukry, oligosacharidy, dusíkaté slouč., některé aminokyseliny) obohacení buň. membrán o některé stabilní lipidy (PC, PE, fosfadidilglyceroly, některé steroly, nenasycené mastné kyseliny) hromadění některých substancí v cytoplazmě kryoprotektany – stabilizují struktury membrán chrání před konformačními změnámi a denaturací

Poškození mrazem (ne přímo mrazem) Mrznutí H 2 O Vnitrobuněčné působí přímo krystaly H 2 O Mezibuněčné Vliv ledu tlak Sekundárně dehydratace protoplazmy Mechanická zátěž Zvětšení objemu, tlak struktur Koncentrační zátěž méně vody a zvýšená konc. solí (pH; vysr.bílk.; toxiny)

Aklimatizace na nízkou teplotu Odolnost vůči mrázu často vázána na sezónní aklimatizaci. Jaro – nejmenší odolnost vůči mrazu (dlouživý růst) Podzim – zvýšení odolnosti (zastavuje se růstu) Aklimatizace nastává prostřednictvím nízkých teplot (<0°C) Postupné klesání teplot (+ zkracující se délka dne) Činitelé aklimatizace stimulmráz růstotužovánípoškození odumření opravy (reparace)

Proces aklimatizace I.Aklimatizace indukována krátkou fotoperiodou II.Indukovaný pokles teplot do 0°C (příp. mezi -2 až -3°C) * pokles syntézy bílkovin * fyzikálně chemické změny buněčných struktur * tolerance buněk na dehydrataci III.Silné odvodnění vlivem dlouhodobých nízkých teplot změna exprese některých genů syntéza nových bílkovi: CAP (cold-acclimated proteins) COR (cold-regulated proteins), AFP (antifreeze proteins) LTI (low temperature inducible) větší odolnost buněk na zamrznutí - vázáno na zvýšenou odolnost na dehydrataci Změny vlivem aklimatizace