STERS SPOWODOWANY NIEDOBOREM WODY – STRES WODNY

Działanie stresu wodnego leży u podłoża ewolucji roślin lądowych. Zdolność roślin do przetrwania okresów niedoboru wody w środowisku określono terminem odporność na suszę. Termin susza odnosi się do warunków meteorologicznych lub glebowych, a nie od stanu uwodnienia rośliny i jej tkanek. Około 30% powierzchni lądów na kuli ziemskiej wykazuje deficyt opadów, przy czym na powierzchni 12% lądów roczny opad dostarcza zaledwie ¼ ilości wyparowanej wody. Tak więc odporność roślin na suszę może mieć decydujące znaczenie dla rozmieszczenia geograficznego gatunków.

Skutki deficytu wody w komórkach roślin

Podłożem reakcji roślin na stres wodny mogą być następujące zjawiska:

1)      redukcja potencjału wody i zmniejszenie aktywności wody komórkowej;

2)      zwiększenie stężenia związków mało i wielocząsteczkowych w wyniku zmniejszenia się objętości komórek po utracie turgoru; zwiększenie stężenia soli i jonów;

3)      obniżenie ciśnienia turgorowego;

4)       zmiana stosunków przestrzennych między plazmolemmą, tonoplastem i błonami organelli w wyniku zmiany objętości komórki, zmiana oddziaływań między ścianą, a plazmolemmą;

5)      zmiana struktury i konformacji makromolekuł pod wpływem usunięcia wody hydratacyjnej lub w wyniku modyfikacji oddziaływań pozostałych cząsteczek wody z makromolekułami.   

Odporność roślin na niedobór wody

Niedobór wody powoduje zahamowanie wzrostu rośliny, zaburzenia rozwoju, obniżenie plonów, przyspieszone starzenie. Pierwszymi objawami niedoboru wody są obniżenie intensywności fotosyntezy i zmiany w metabolizmie cukrowców. Następuje wówczas hydroliza białek (zwiększa się zawartość aminokwasów) i obniżenie zawartości kwasów nukleinowych. Adaptacja roślin do niedoboru wody może mieć charakter anatomiczny i fizjologiczno-biochemiczny.

Adaptacja anatomiczna polega na:

       1)   redukcji blaszek liściowych (np. zwijaniu się liści w rurkę u bylicy),

       2)   modyfikacji skórki liścia (kutner u dziewanny, wosk u kaktusów),

       3)   jesiennym zrzucaniu liści,

       4)   modyfikacjach systemu korzeniowego,

       5)  drobnych i licznych aparatach szparkowych;

Adaptacja fizjologiczna obejmuje mechanizmy osmoregulacji, które umożliwiają regulację potencjału osmotycznego. Zjawisko to zwane jest dostosowaniem osmotycznym, polega na przyspieszonej syntezie i akumulacji w wakuoli osmolitów: pewnych aminokwasów i czwartorzędowych związków amoniowych (proliny, betanin) i innych związków organicznych (np. polioli, takich jak pinitol, mannitol) w wakuolach są również akumulowane cukry proste (glukoza, fruktoza), uwalniane w wyniku hydrolizy skrobi do fruktanów. Stężenie wyżej wymienionych związków zwiększa się również w cytoplazmie, gdzie pełnią one funkcje substancji kompatybilnych: nie wpływając na enzymatyczne aktywności białek chronią struktury komórkowe przed szkodliwymi skutkami odwodnienia. Ochronną rolę w stosunku do tych struktur pełnią również specyficzne białka syntetyzowane w warunkach stresu.